SU972235A2

SU972235A2 - Hydrostatic level indicator

Info

Publication number: SU972235A2
Application number: SU803225789A
Authority: SU
Inventors: Виталий Петрович Тимофеев; Виталий Григорьевич Шолохов
Priority date: 1980-12-26
Filing date: 1980-12-26
Publication date: 1982-11-07

Description

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР(54) HYDROSTATIC LEVEL

1one

Изобретение относитс к гидростатическим и пневмометрическим уровнемерам, используемых в основном дл измерени уровн воды в открытых водных объектах, например водохранилищах, озерах, реках, бассейнах и т. д.5This invention relates to hydrostatic and pneumometric level gauges used primarily for measuring water levels in open water bodies, such as reservoirs, lakes, rivers, basins, etc.

По основному авт. св. № 608059 известен гидростатический уровнемер, используемый преимущественно дл открытых водных объектов, который содержит измерительную трубу, погружаемую открытым концом ,Q в контролируемый объект и подсоединенную верхним концом к выходу пневматического нагнетающего устройства и к одному из входов блока сравнени , второй вход которого подсоединен к задатчику давлени .According to the main author. St. No. 608059 a hydrostatic level gauge is used, mainly used for open water bodies, which contains a measuring tube, immersed with an open end, Q into a test object and connected with an upper end to a pneumatic discharge device outlet and to one of the inputs of the comparison unit, the second input of which is connected to .

Пневматическое нагнетающее устройство 5 управл етс импульсами с генератора, управл емого сигналом от триггера, поступающим на генератор через пневматический клапан . Триггер включаетс при помощи пусковой кнопки 1.20The pneumatic pumping device 5 is controlled by pulses from a generator, controlled by a trigger signal, which is fed to the generator through a pneumatic valve. The trigger is activated using the start button 1.20

При включении тригге;ра срабатывают два пневматических клапана: через первый запускаетс генератор импульсов, через второй - измерительна труба, нормально сообщенна с атмосферой при отключенномWhen the trigger is turned on; two pneumatic valves are triggered: the pulse generator starts up through the first one, the measuring tube goes through the second one, normally communicating with the atmosphere

триггере,подключаетс к схеме прибора и в нее с выхода пневматического нагнетающего устройства начинают поступать порции газа равной массы.the trigger is connected to the circuit of the device and portions of gas of equal mass begin to flow into it from the output of the pneumatic pumping device.

Последние поступают в измерительную трубу до тех пор, пока не сравн ютс давлени на входах блока сравнени : измер емое и заданное. Как только давлени сравн ютс , выходной сигнал блока отключает триггер, при этом переключатс клапаны таким образом, что полости генератора импульсов и измерительной трубы сообщатс с атмосферой. Цикл измерени прекратитс . Величина уровн отсчитываетс по цифровому счетчику, подключенному к генератору импульсов.The latter enter the measuring tube until the pressure at the inputs of the comparison unit is compared: measured and specified. As soon as the pressures compare, the output signal of the unit turns off the trigger, and the valves are switched so that the cavities of the pulse generator and the measuring tube communicate with the atmosphere. The measurement cycle ends. The level value is counted by a digital counter connected to the pulse generator.

Измерение уровн известным уровнемером ведетс определением давлени в измерительной трубе, а так как свободный объем в трубе измен етс , то давление в измерительной трубе нарастает нелинейно во времени, что снижает точность измерени .Level measurement by a known level gauge is conducted by determining the pressure in the measuring tube, and since the free volume in the tube varies, the pressure in the measuring tube increases non-linearly with time, which reduces the accuracy of the measurement.

Нелинейный характер нарастани давлени осложн ет процесс измерени уровн , т. е. требует дополнительных вычислений, использовани градуировочных кривых и т. п. Цель изобретени - повышение точности и упрощение процесса измерени уровн . Указанна цель достигаетс тем, что гидростатический уровнемер снабжен устройством линейного нарастани давлени в измерительной трубе.выполненным в виде расположенного в корпусе сильфона и пневматического усилител , при этом полость сильфона и вход усилител соединены с газовой полостью измерительной трубы, а в.1ход усилител соединен с полостью корпуса. При заполнении трубы порци ми сжатого газа давление в ней растет и воздействует как на сильфон,так и на вход усилител . Коэффициент усилени усилител выбираетс больше 1,т. е. таким чтобы выход усилител управл л сильфоном, а именно: при нарастании давлени в измерительной трубе сильфон сжималс бы под действием превосход щего давлени со стороны выхода усилител и тем самым уменьшалс объем сильфона. Система настроена таким образом, чтобы уменьшение объема сильфона скомпенсировало увеличение свободного объема в измерительной трубе, возникшего при подаче в трубку порций сжатого газа. Таким образом, достигаетс посто нство объе.ма системы измерительна труба - усилитель-сильфон , а это обеспечивает линейный закон нарастани давлени в измерительной трубе и повышает точность измерений, Из уравнени Клайперона-Менделеева Р - M,Riгде Р - давление; V - свободный объем в трубе; М - масса газа; Т - абсолютна температура; R - универсальна газова посто нна JK - молекул рный вес газа; видно, что, если const А, то Р AM(2), т. е. давление вл ющеес по существу выходом прибора, линейно зависит от массы закачанного в измерительную трубу газа. Поскольку масса газа, поступившего в систему, равна М ш-п, где m - масса одной порции газа; п - число порций, то, следовательно, при использовании изобретени , число порций (импульсов) пр мо пропорционально давлению газа в измерительной трубе. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 - устройство линейного нарастани давлени в измерительной трубе. Измерительна труба 1 (фиг. 1) погружена открытым концом в исследуемый водный объект 2.В трубу 1 с выхода пневматического нагнетающего устройства 3 поступают порции газа, которые одновременно поступают на один из входов блока 4 сравнени . Второй вход блока 4 подключен к задатчику 5 давлени . Пневматическое нагнетающее устройство 3 управл етс импульсами генератора 6 импульсов , к выходу которого подключен цифровой счетчик 7 импульсов. Генератор 6 включаетс выходным сигналом с триггера 8, который управл ет клапанами 9 и 10. Последние в одном состо нии включают генератор и измерительную трубу в схему прибора , возбужда тем самым генератор, в другом состо нии сообщают полости генератора и измерительной трубы с атмосферой. Триггер приводитс в действие от пусковой кнопки 11. Дл коррекции счета импульсов служит камера 12 с регулируемым объемом. Дл обеспечени линейного нарастани давлени в измерительной трубе служит устройство 13 (фиг. 2). Отрезок измерительной трубы 1, соединенный пневмоприводом 14 с полостью сильфона 15,размещенного в корпусе 16, показан на фиг. 2. Полость корпуса 16 соединена с выходом пневматического усилител 17, вход которого подсоединен к газовой полости измерительной трубы 1. Устройство работает следующим образом . При возрастании в измерительной трубе 1 давлени , происход щего вследствие поступлени в нее в ходе измерени порций сжатого газа, давление в трубе одинаково действует как на вход усилител , так и на сильфон изнутри. Однако, так как коэффициент усилител значительно больще 1, с выхода усилител на сильфон действует большее давление и сильфон 15 сжимаетс , уменьша тем самым объем системы измерительна труба - усилитель - сильфон, что приводит к линейному нарастанию давлени в измерительной трубе при поступлении в нее порций сжатого газа. Таким образом, предлагаемое устройство компенсирует увеличение свободного объема в измерительной трубе, вызванного повышением давлени за счет порций газа точно таким же по величине уменьшением объема сильфона, при этом не компенсируетс изменение свободного объема в трубе, вызванное соответствующим изменением уровн в водном объекте. Объем в измерительной трубе перед каждым циклом измерени беретс за исходный, он в конечном счете и определ ет величину измер емого уровн . Использование изобретени позвол ет повысить точность измерени уровн гидростатическими пневмометрическими уровнемерами , так как достигаетс линейна зависимость давлени в из.мерительной трубе от количества поступающих в нее порций сжатого газа, т. е. достигаетс линейThe non-linear nature of the pressure increase complicates the process of level measurement, i.e., requires additional calculations, the use of calibration curves, etc. The purpose of the invention is to improve the accuracy and simplify the process of level measurement. This goal is achieved by the fact that the hydrostatic level gauge is equipped with a device for linear pressure buildup in the measuring tube. enclosures. When the tube is filled with portions of compressed gas, the pressure in it grows and acts both on the bellows and on the input of the amplifier. The gain of the amplifier is chosen greater than 1 t. that is, so that the output of the amplifier controls the bellows, namely: if the pressure in the measuring tube rises, the bellows would compress under the effect of the superior pressure from the output side of the amplifier and thereby decrease the volume of the bellows. The system is configured in such a way that the decrease in the volume of the bellows compensates for the increase in free volume in the measuring tube that occurred when portions of compressed gas were fed into the tube. Thus, a constant volume is achieved. The measuring tube system is an amplifier-bellows, and this ensures a linear pressure buildup law in the measuring tube and improves the measurement accuracy. From the Klaperon-Mendeleev equation P - M, Ri — where P is pressure; V is the free volume in the pipe; M is the mass of gas; T - absolute temperature; R is the universal gas constant; JK is the molecular weight of the gas; it can be seen that if const A, then P AM (2), i.e. the pressure, which is essentially the output of the instrument, linearly depends on the mass of gas pumped into the measuring tube. Since the mass of the gas entering the system is equal to M wn, where m is the mass of one portion of the gas; n is the number of portions; therefore, when using the invention, the number of portions (pulses) is directly proportional to the gas pressure in the measuring tube. FIG. 1 shows the block diagram of the proposed level gauge; in fig. 2 — Linear pressure build-up device in the measuring tube. The measuring tube 1 (Fig. 1) is immersed with the open end into the investigated water body 2. The tube 1 from the outlet of the pneumatic pumping device 3 receives portions of gas, which simultaneously arrive at one of the inlets of the comparison unit 4. The second input unit 4 is connected to the setpoint pressure 5. The pneumatic delivery device 3 is controlled by pulses from a generator of 6 pulses, to the output of which a digital counter of 7 pulses is connected. The generator 6 is turned on by the output signal from the trigger 8, which controls the valves 9 and 10. The latter in one state include the generator and the measuring tube in the device circuit, thereby exciting the generator, in the other state they communicate the cavity of the generator and the measuring tube with the atmosphere. The trigger is activated by the start button 11. A chamber 12 with adjustable volume serves to correct the pulse count. To ensure a linear increase in pressure in the measuring tube, device 13 serves (fig. 2). A length of the measuring tube 1 connected by the pneumatic actuator 14 to the cavity of the bellows 15 placed in the housing 16 is shown in FIG. 2. The cavity of the housing 16 is connected to the output of the pneumatic amplifier 17, the inlet of which is connected to the gas cavity of the measuring tube 1. The device operates as follows. With increasing pressure in the measuring tube 1, which occurs due to the influx of compressed gas into it during the measurement, the pressure in the tube equally acts on the input of the amplifier and on the bellows from the inside. However, since the amplifier factor is significantly larger than 1, a greater pressure acts on the bellows output and the bellows 15 is compressed, thereby reducing the system volume of the measuring tube - amplifier - bellows, which leads to a linear increase in pressure in the measuring tube when portions of compressed air flow into it. gas. Thus, the proposed device compensates for an increase in free volume in the measuring tube caused by an increase in pressure due to portions of gas with exactly the same amount of decrease in the volume of the bellows, while not compensating for the change in free volume in the pipe caused by a corresponding change in level in the water body. The volume in the measuring tube before each measurement cycle is taken as the initial one; it ultimately determines the value of the measured level. The use of the invention makes it possible to increase the level measurement accuracy by hydrostatic pneumometric level gauges, since a linear dependence of the pressure in the measuring tube on the amount of compressed gas flowing into it is achieved, i.e.

Claims

Claim

Hydrostatic Level Gauge St. No. 608059, characterized in that, in order to increase accuracy, it is equipped with a device for linear increase in pressure in the measuring tube, made in the form of a bellows and a pneumatic amplifier located in the housing, while the bellows cavity and the pneumatic amplifier inlet are connected to the gas cavity of the measuring pipe, and the output of the amplifier is connected to the cavity of the housing.