Способ измерения уровня жидкостей
Патент 1649290
Авторы
Классы МПК
Способ измерения уровня жидкостей
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к уровнеметрии Целью является уменьшение времени измерения уровня жидкости. Измерение производится путем определения давлений отдельно на трубках 7 и 8 ч разницы давлений между ними После этого уровень определяют по формуле L 1 + ( y3)/(y,- у„)7, где 1 - расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара; h - расстояние между выходами основной и дополнительной трубок; У(- давление в основной трубке; У2. - давление в дополнительной трубке; у,- перепад давлений между основной и дополнительной трубками „ 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СО1,1(ИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1649290 А 1 (51) 5 G 01 1р 23/1 6
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ .ГКНТ СССР (21) 4461053/10 (22) 18.07„88 (46) 1 5.05.91. Бюл- Р 1 8 (71) Куйбьппевскнй политехнический институт им. В. В. Куйбьш ева (72) M.З.Кравец (53) 681.121(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1245942, кл. G 01 F 9/26, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к уровнеметрии. Целью является уменьшение времени измерения уровня жидкости.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам измерения уровня жидких сред, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Цель изобретения, — уменьшение времени измерения уровня.
На чертеже схематически изображен вариант уровнемера, реализующего способ. .Уровнемер содержит блок l питания воздухом, питающий плюсовую 2 и минусовую 3 независимые пневмолинии, между которыми включен дифманометр 4.
Плюсовая линия 2 через нормально от.крытый клапан электропневмопреобра, зователя 5 может питать основную изI мерительную трубку 7, погруженную в контролируемую жидкость на глубину Н, а через нормально закрытый клапан электропневмопреобразователя 5 - дополнительную трубку 8, погруженную в
Измерение производится путем определения давлений отдельно на трубках
? и 8 н разницы давлений между ними.
После этого уровень определяют па
4юрмуле L 1 + h(1+(y< — у )/(y>-у ), где 1 — расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара; h — расстояние между выходами основной и дополнительной трубок; у<- давление в основной трубке; у — давление в дополнительной трубке; у — перепад давлений между основной и дополнительной трубками. 1 ил. жидкость на глубину Н-h. Минусовая С» пневмолиния 3 через нормально откры" тый клапан электропневмопреобразователя 6 и пневмодроссель 10 "заземлена" на атмосферу, а через нормально вам закрытый клапан электропневмопреобразователя 6 может питать дополни" „ф тельную трубку 8. Выход дифманометра
4 соединен с входом управляюще-вычислительного блока 9, первый и вто" « а» рой выходы которого связаны с входами управления электропневмопреобразователей 5 и 6 соответственно.
Способ измерения уровня жидкости .осуществляется следующим образом. «
В первом такте в плюсовой пневмолинии 2 подключают основную измерительную трубку 7 и барботируют через нее воздух, а минусовую пневмолииию
3 "заземляют" на атмосферу через дрос. сель 10 и измеряют уререпал давления между линиями.
В этом такте в плюсовой нневмолинии 2 давление равно
РВ в минусовой
P PA2+ Р р где Р„„, Р - потери давления в плюсовой и минусовой линиях соответственно, обусловленные трением воздуха о стенки пневмолинии
Р— потери давления на барF ботаж, обусловленные силой поверхностного натяжения, P — потери давления на пневЮ модросселе 10.
Если статическая характеристика дифманометра 4 имеет вид
20 у ао+а1(Р-,Р), где у — выходной сигнал дифманометра
4 (ток, напряжение); а, а„- параметры статической характеристики дифманометра, 25 то в первом такте на выходе дифманометра присутствует сигнал у,- a + a (PgH+AP), (1) где йР Р 1+ Р, — Р1 - Р, Во втором такте в плюсовую пневмолинию 2 подключают дополнительную измерительную трубку 8 и барботируют через нее воздух, а минусовую пнев:молинию оставляют "за емленной" на атмосферу через дроссель 1 0 и измеря1„ют перепад давления между линиями.
Во втором такте в плюсовой пневмолинии 2 давление равно
Pz = Й(Н вЂ” 1 ) + РА1+ PB1
В минусовой р = Р„ + Р р иа выходе дифманометра присутствует сигнал у а + а,(Pg(H - h) + hP), (2) наконец в третьем такте в плюсовую 45 пневолинию 2 подключают основную измерительную трубку 7, as минусавую — дополнительную трубку 8 и барботируют через них воздух.
В третьем такте в плюсовой пневмолинии давление равно
P PgH Р 1+ Р в минусовой ) 3() ю 62. где Ря — потери давления на барботаж.
Обычно Р 1 Ф Pygmy Р ф Р, так как расход воздуха в пневмолини" ях различный, однако всегда можно так подобрать пневмосопротивление дросселя l0, чтобы сигнал на выходе дифманпметра в третьем такте был равен у = а„+ а,(Pgh + ЬР). (3)
Из (! ) и (2) имеем
У1- У = а,РРЬ.
Из (1) и (3) имеем у1- y> = a
H = h(I + "-†--†-«"-- )
У1 У9 у и можно найти уровень жидкости
1 + h(1 — "- — -" — )
У1 УЭ (4) у1 yz где 1 — расстояние от среза основной трубки до дна.
Как видно из (4), значение уровня жидкости, полученное предлагаемым способом, не зависит от плотности жидкости, условий работы и параметров уровнемера, реализующего способ, а определяется результатами трех соседних тактов измерения и величиной h.
Следовательно, данный метод позволяет автоматизировать измерение уровня жидкости пневмометрическим способом, что справедливо в том случае, если за время трех тактов измерения условие работы и параметры уровнемера оставались неизменными.
Погрешность измерения уровня жидкости определяется точностью и стабильностью величины h отличием статической характеристики дифманометра от принятой модели и случайной погрешности измерения сигналов у—
1 — у, трансформированных алгоритмом (4) .
Вариант схемы, реализующий способ, работает следующим образом.
Цикл измерения состоит из трех тактов, длительностью Т, задаваемых. управляющ -вычислительным блоком 9".
В, первом такте сигналы управления на входах управления электропневмопреобразователей 5 и 6 равны кулю и нормально открытый клапан преобразователя 5 подсоединяет основную измерительную трубку 7 к плюсовой пневмолинии 2, а нормально открытый клапан преобразователя 6 соединяет минусовую пневмолинию 3 с атмосферой через дроссель 10 и на выходе дифманометра 4 фор мируется сигнал у<, который запоминается в блоке 9.Аналогично во втором т,1нте в плюсовую линию 2 подключается дополни5 16492 тельная трубка 8, а на выходе дифманометра 4 формируется результат измерения у, который также запоминается в блоке 9.
Наконец в третьем такте в плюсовую линию 2 подключается основная измерительная трубка 7, а в минусовую линию 3 — дополнительная трубка
8 и. на выходе дифманометра 4 формируется сигнал у>, который запоминается в блоке 9. Далее сигналы на выходах управляюще-вычислительного блока .принимают нулевое значение и цикл работы повторяется, т.е. результат четвертого такта измерения заносится в блок 9 на место результата первого такта у», пятого — на место у и тадо
Таким образом, к концу третьего и 20 каждого последующего тактов в управляющ -вычислительном блоке 9 находятмя результаты трех соседних тактов измерения у1- у, по которым в блоке
9 рассчитывается -уровень жидкости 25 по формуле
Ь - 1 + h(l + " †-"- ) °
У3
У» Уа
Работа вычислительной части блока
9 начинается сразу после принятия 30 информации в память блока 9 в тече" ние части времени такта измерения
».<Т. Как правило ((Т, так как выл J числительные операции проводятся значительно быстрее измерительных. Н те- 35 л чение времени Т вЂ” производится операция измерения сигнала дифмано"1
6 метра 4, включающая усреднение, аналого-цифровое преобразование и передачу кода в память. Если Т, — 1 мноI го больше, чем период пульсаций давления вследствие срыва пузырьков воздуха с конца трубок, то случайная составляющая результата измерения мала и выполняются условий идентичности работы уровнемера в трех тактах. измерения.
Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я
Способ измерения уровня жидкостей, включающий барботирование воздуха через основную нижнюю и дополнительную верхнюю трубки и измерение перепада давления между ними, о т л и ч а ю— щ и и r. я тем, что, с целью уменьшения времени измерения, отдельно измеряют давление в каждой трубке и определяют уровень из выражения
Ь вЂ” 1+h
Ъ - Ч3
У Уй где 1 — расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара;
h — расстояние между выходами ос-, новной и дополнительной трубок; у — давление в основной трубке; у — давление в дополнительной
2 трубке; у — перепад давления между основ3 ной и дополнительной трубками о