Плотномер

Плотномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПЛОТНОМЕР по авт.св.№ 911220, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений., он дополнительно содержит второй пятимембранный элемент сравнения, положительные входы которого соединены с линией задающего давления, выход и первый отрицательный вход - с линией питания ламинарного дросселя, а второй отрицательный вход - с выходом ламинарного дросселя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (191 (11) (Р1) С 01 М 9/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ HSQEiPETEWHA И ОТКРЫТИЙ !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

З

O (61) 911220 (21) 3585524/18-25 (22) 29,04.83 (46) 30.06.84. Бюл. В 24 (72) В.Н. Прилепский, Ю.В. Самаркин;

M.A. Соловьев и С.И. Шевчишин (71) Киевский институт. автоматики им. ХХУ съезда КПСС (53) 532. 14 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 911220, кл. G 01 N 9/24,. 1980. (54) (57) ПЛОТНОМЕР по авт.св.Р 911220, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно содержит второй пятимембранный элемент сравнения, rioложительные входы которого соединены с линией задающего давления, выход и первый отрицательный вход — с линией питания ламинарного дросселя, а второй отрицательный вход — с выходом ламинарного дрдсселя.

1100537

Изобретение относится к приборостроению и может быть применено в химической промышленности для измерения плотности жидких сред.

По основному авт.св. Ф 911220 известен плотномер, содержащий проточную камеру, компенсационный измеритель перепада давления, выход которого соединен с отрицательным входом трехмембранного элемента сравнения, .и пятимембранный элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока термокомпенсации, второй — с линией постоянного давлеf5 ния, третий — с выходом ламинарного дросселя и крайними камерами, четвертый — с входом и линией питания ламинарного дросселя, а сопло — с пневмоемкостью, положительным входом трехмембранного элемента сравнения и через нормально закрытый клапан с атмосферой при этом выход трехмембранного элемента сравнения соединен с входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими входами клапанов и элемента памяти, вход элемента памяти соединен с выходом генератора линейно нарастающего сигнала и через нормально закрытый клапан

30 с атмосферой, а его выход подключен к выходному каналу устройства. При работе плотномера на ламинарном дросселе устанавливается перепад давления пропорциональный температуре и измеряемой жидкости, и переменная пневмо-З5

3емкость заполняется воздухом через ламинарный дроссель и сопло пятимембранного элемента сравнения.Одновременно нарастает давление на выходе генератора линейно нарастающего сигнала4О

При достижении в пневмоемкости и на положительном входе трехмембранного элемента сравнения давления, равного выходному давлению компенсационного измерителя перепада, подаваемому на 45 отрицательный вход трехмембранного элемента сравнения, срабатывают трехмембранный элемент сравнения и импульсатор. Сигнал сформировавшийся на выходе генератора нарастающего сиг5О нала,- запоминается на элементе памяти и поступает на выход устройства, а давление из пневмоемкости и с выхода генератора стравливается в атмо-. сферу через открывшиеся клапаны. По- 55 сле снятия импульса импульсатора клапаны закрываются и начинается новый цикл измерения (11 .

Однако известный плотномер характеризуется недостаточной точностью измерения, обусловленной тем, что изменение перепада давления на ламинарном дросселе происходит только в результате изменения давления после дросселя. При этом изменяется не только перепад на дросселе, но и среднее по длине дросселя давление, равное полусумме давлений до и после дросселя, вследствие чего нарушается линейная зависимость между перепадом на дросселе и расходом воздуха через него и появляется погрешность измерения при колебаниях температуры измеряемой жидкости. Эта погрешность увеличивается при увеличении диапазона изменения температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в плотномер дополнительно введен второй пятимембранный элемент срав нения, причем его положительные входы соединены с линией задающего давления, выход и первый отрицательный вход — с линией питания ламинарного дросселя, а второй отрицательный вход — с выходом ламинарног0 дросселя.

На чертеже представлена схема плотномера.

Плотномер содержит проточную камеру 1, в которой на разной высоте установлены мембраны 2 и 3 компенсационного измерителя 4 перепада давления, содержащего рычаг 5, плечи которого связаны с мембранами 2 и 3, пружину б установки нуля, преобразователь типа сопла-заслонка, заслонка

7 которого закреплена на рычаге 5, а сопло 8 соединено через дроссель 9 с линией питания, и механически связанный .с рычагом 5 блок 10 обратной связи вход которого соединен с соплом 8 и линией выхода измерителя 4 перепада. Устройство термокомпенсации выполнено в виде турбулентного дросселя 11, вход которого соединен с линией питания, и помещенного в измеряемую жидкость ламинарного дрос селя 12, вход которого соединен с выходом турбулентного дросселя 11, а выход — с атмосферой. Выход турбулентного дросселя 11 является выходом устройства термокомпенсации и соединен с входом пятимембранного элемента 13 сравнения, второй вход которого соединен с линией постоян37 з 1.1 005 ного давления Р, третий вход — с линией питания и входом ламинарногс дросселя 14, четвертый вход и крайние камеры — с выходом ламинарного дросселя 14, а сопло — с пневмоемкостью 15, входом нормально закрытого клапана 16 и положительным входом трехмембранного элемента 17 сравнения. Отрицательный вход элемента 17 сравнения соединен с выходом10 компенсационного измерителя 4 перепада давления, а выход — с входом импульсатора 18 с дросселем 19, выход которого соединен с управляющими входами нормально закрытых клапанов 16 и 20 и элемента 21 памяти, выполненного, например, в виде линии задержки на такт. Генератор 22 линейно нарастающего сигнала состоит из пере менного дросселя 23 и повторителя 24 20 со сдвигом, глухая камера которого .соединена с линией питания и входом дросселя 23, проточная камера — с выходом дросселя 23, а сопло — с вхо" дом элемента 21 памяти, выход кото- 25 рого является выходом плотномера, и через нормально закрштый клапан 20с атмосферой. Линия питания ламинарного дросселя 14 соединена с выходом второго пятимембранного элемента 25 сравнения, положительные входы которого соединены с линией задающеГо давления Р,д„., первый отрицательный входс входом ламинарного дросселя 14, а второй отрицательный вход — с выхо35 .дом ламинарного дросселя.

Плотномер работает следующим образом.

При прохождении измеряемой жидкости через проточную камеру 1 пере- 40 пад давления по высоте, пропорциональный плотности жидкости, воспринимается мембранами 2 и 3 измерителя 4 перепада,и уравновешивается усилием, развиваемым блоком 10 об-, 45 ратной связи, в котором устанавливается давление, пропорциональное плотности жидкости,:которое подается на отрицательный вход трехмембранного элемента 17 50 менно на выходе турбулентного дросселя 11 устанавливается давление Р пропорциональное температуре 1 .жидко. сти, которое подается на вход .пятимембранного элемента 13 сравнения, . 55 который устанавливается в положение равновесия, при котором перепад дав.ления йР на дросселе 14 равен разности давлений Р и постоянного дав ления Р> . Так как клапан 16 закрыт, пневмоемкость 15 начинает заполняться через дроссель 14 и сопло элемента

13 сравнения со скоростью, пропорциональной расходу воздуха, через fJpoc сель !4, а следовательно,и перепаду на нем. Одновременно при закрытом клапане 20 линейно нарастает выходной сигнал Р> генератора 22 линейно нарастающего сигнала. При достижении.в пневмоемкости 15, а следовательно, и на положительном входе элемейта 17 сравнения давления, равного выходному давлению измерителя 4 перепада, срабатывает элемент 17 сравнения и импульсатор 18 выдает единичный импульс давления Р,в, длительность которого определяется настройкой дросселя 19.

При этом выходное давление Р гене L ратора 22 нарастающего сигнала запоминается элементом 21 памяти и поступает на выход плотномера, а через открывшиеся клапаны 16 и 20 давление из пневмоемкости 15 и выхода генератора, 22 нарастающего сигнала стравливается в атмосферу. После снятия выходного импульса импульсатора клапаны 16 и 20 закрываются и цикл измерения повторяется. При изменении температуры измеряемой жидкости изменяется давление на выходе турбулентного дросселя 11 и на соответствующем входе пятимембранного элемента 13 сравнения ° При этом начинает перемещаться мембранный блок элемента 13 сравнения и изменяется давление после ламинарного дросселя

14, Одновременно с изменением давления после ламинарного дросселя 14 изменяется давление на соответствующем отрицательном входе пятимембранного элемента 25 сравнения, начинает перемещаться его мембранный блок и изменяется давление на его выходе и, соответственно, на входе ламинарного дросселя l4. При этом перепад давления на дросселе 14 формируется путем изменения давления как после дросселя, так.и перед ним. Например, при падении давления после дросселя давление перер ним возрастает,на такую же величину.

Элементы 13 и 25 сравнения устанавливаются в такое положение равновесия, при котором перепад на дросселе 14

Равен разности:давлений Р> и Р, а полусумма давлений до и после дросселя 14 равна величине задающего давле1100537 ния Р»>, подаваемого на положительные входы элемента 25 сравнения. Это обеспечивает постоянное значение сред-. него абсолютного давления на ламинар-ном дросселе и, соответственно, ли нейную зависимость расхода воздуха

1через дроссель 14 от перепада и температуры жидкости, что исключает погрешность от изменения среднего абсолютного давления на ламинарном

10 дросселе.

Давление Р„ на выходе измерителя перепада давления 4 пропорционально плотности жидкости при температуре измерения Pq т.е.

Р„= KÄ pt, (1) где K — коэффициент пропорциональности, Давление Р на выходе турбулент- 20 ного дросселя 11 пропорционально температуре жидкости t, т.е. р1 = каt) (2) где " — коэффициент пропорциональности

Перепад давления 6 Р на дросселе 14 равен разности давлений Р> и Pt . и может быть определен по уравнению

ЬР=Р„-Р =P„-<,<. (3) 30

Расход (воздуха через ламинарный дроссель 14 может быть определен по уравнению Пуазейля (4) 35 ,1гв|цЕНт где и 8 — диаметр и длина дросселя 14, ЬР— перепад, давления на дросселе 14, Pc(— среднее по длине дросселя

40 абсолютное давление, Pl — вязкость воздуха, — газовая постоянная воздуха, 1 — температура воздуха.

Так как среднее по длине дросселя

14- абсолютное давление Рс однозначно определяется величиной задающего давления Рздд то Рср = const, x.e уравйение (4) может быть записано в 50 следующем виде:

g = к,ьР, (5) где K> — коэффициент пропорциональности, определяемый парамет5 рами дросселя 14.

; Интервал времени, за который давление в пневмоемкости 15 возрастает до величины Рц, при котором происходит срабатывание элемента 17 сравнения, определяется по уравнению л " (6)

PM V

5 где — объем пневмоемкости 15.

После подстановки (1), (2), (3) и (5) в уравнение (6) получают, что к„р,Ч

К (Р„-КД) Р - g (7)

К где

При наладке плотномера устанавливается величина постоянного давления 1 /1

P =. gal 20=К вЂ” 20),: рр

Тогда уравнение (7) может быть записано в следующем виде:.

n pt pg =k> (8) — +20-< †-(t-гО

1 где — коэффициент объемного расширения жидкости.

Выходной сигнал плотномера Рбых, равный запоминаемому в момент времени выходному сигналу генератора

22 .линейно нарастающего давления, и пропорционален величине и определяется по уравнению

Рных Р„ К 7, (9) где Ê1.- коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами дросселя 23 и перепадом на нем.

После подстановки (8) в (9) получают, что

pt p

e11X " 251-Р(С-ЯО) " -.P(t-20) "1 (10) где — плотность жидкости, приведенная к нормальным условиям (200С)

kt. uV8

К=- =conStк к коэффициент пропорциональности.

Таким образом, как видно из уравнс ния (10), выходной сигнал плотномера прямо пропорционален искомому зна1100537

Составитель Л. Свешникова

Техрец С. Легеза Корректор М. Демчик

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 4573/34 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент",.г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чению плотности жидкости, приведенному к нормальным условиям, и не зависит от ее температуры.

Плотномер применяют в производстве хлора и каустика по ртутному методу для определения плотности рассола, подаваемого на электролиз.

Применение плотномера обеспечивает точность регулирования плотности рас. сола и повышение безопасности работы путем предотвращения режимов работы, сопровождающихся взрывоопасными концентрациями водорода в хлоре.