Уровнемер трехслойных сред

Уровнемер трехслойных сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i»71 1365 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090278 (21) 2578068/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 250180. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 250180 (51)М, Кд.2

G 01 Р 23/26

Государственный комитет

СССР но ледам изооретеннй и открытий (53) УДК 681 ° 128..63(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.A. Штамбергер, Е.Е. Добров и Е.Н. Свириденко

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) Заявитель (54) УРОВЧЕМЕР ТРЕХСЛОЧНЫХ СРЕД

Изобретение относится к области приборостроения и может быть исполь. зовано для раздельного измерения уровня нижнего и толщины среднего слоев в технологических емкостях, заполненных трехслойными средами, образованными жидкостями и газами с различными электрическими свойствами.

Известны самокомпенсированные уровнемеры, у которых состояние измерительных .схем не зависит от электрических свойств контролируевих веществ (1) .

Наиболее близким по техниЧеской сущности к изобретению является уровнемер для раздельного измерения двух уровней в трехслойных средах, содержащий генератор, два отсчетных и два уравновешивающих устройства, детектор равновесия, трансформаторный измерительный мост с компаратором токов и трансформатором напряжения,имеющим одну компенсационную и две уравновешивающие обмотки, в плечи которого включены один рабочий и пять компенсационных первичных преобразователей, два иэ которых соответствуют верхней, другие два средней и один нижней фазам контролируемой среды, причем вывод одногс из средних компенсационных преобразователей электрически соединен с выводами одного иэ верхних, вывод второго среднего преобразователя соединен с выводом нижнего, а точки соединения выводов подключены соответственно к выводам обмоток трансформатора напряжения, кинематически связанным с выходами уравновешивающих устройств (2).

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, 15 что предлагаемяй уровнемер дополнительно снабжен суммирующим операционным усилителем с тремя входами, выход которого последовательно соединен с компенсационным первичным пре20 обраэователем, находящимся в верхнем слое, а один из входов — с компенсационной обмоткой трансформатора, двумя суммирующими преобразователями тока в напряжение с тремя входами, 25 выходы которых подключены к двум другим входам операционного усилителя, двумя управляемыми активными сопротивлениями, входы управления которых rrnv- . соединены к выходам уравновешивающих

30. элементов, двумя балансными модулято711365 рами с двумя противофазными входами несущей, модулирующие входы которых соединены соответственно с двумя выходами генератора модуляционных воздействий, двумя образцовыми сопротивлениями и двумя образцовыми конденсаторами, причем каждая иэ уравновешивающих обмоток имеет заземленную среднюю точку и две пары симметрично расположенных выводов, одна из которых через балансный (О модулятор и образцоВый конденсатор подключена к одному из входов суммирующего преобразователя, а вторая пара выводов соответственно через образцовое и управляемое сопротивления присоединена к другим входам 15 суммирующего преобразователя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена схема размещения первичных измерительных преобразователей; а на фиг.2— электрическая схема уровнемера.

Fla фиг. 1 схематически изображен резервуар высотой » :, заполненный тремя несмешивающимися средами (например, вода, нефть, гаэ) уровни раздела которых равны соответственно Ь2 и

B резервуар введены одинаковые по конструкции (например, цилиндрические, типа труба в трубе ) первичные измерительные преобразовательные 1„ 3Q

2, 3 и 4, представляющие собой электрически неизолированные от сред электроды. Рабочий первичный измерительный преобразователь 4 длиной расположен вертикально и проходит че- 3$ реэ все три слоя, а компенсационные

1-3 с длинами 1»> 2 1 установлены в резервуаре таким образом, что они

1t I всегда находятся в средах газ нефть, вода соответственно. 40, Электрическая схема прибора (фиг. 2) содержит генератор рабочей частоты

5, подключенный к нему трансформатор напряжения 6, с одной рабочей обмоткой 7, одной компенсационной обмоткой 8, имеющими числа витков Х и Wg 45 соответственно, двумя уравновешивающими обмотками 9 и 10, с числами витков Wq, Ыю соответственно, каждая из которых имеет заземленную среднюю точку и две пары симметрично распо- 50 ложенных выводов компаратор токов

11 с четырьмя входными обмотками

12, 13, 14 и 15, имеющими числа витков W»g W»$ W»4 и W»5 соответственно, суммирующий операционный уси- д литель 16 с сопротивлением 17 в цепи обратной связи и с сопротивлениями

18, 19 и 20 во входных цепях, имеющими значения R»», R»g, R »9, Яро соответственно, два суммирующих преобразователя тока в напряжение 21 и 22 с тремя входами, два управляемых активных сопротивления 23 к 24 со значениями R1g и Rg соответственно, два балансных модулятора 25 и 26 с двумя противофазными входами несущей и од- 65 ним модулирующим входом, два образ-. цовых сопротивления 27 и 28, два образцовых конденсатора 29 и 30, генератор модуляционных воздействий

31, который в частном случае может состоять из генератора синусоидальных колебаний 32 частоты модуляции и фазовращателя 33, поворачивающего фазу на угол 90, экстремальный детектор равновесия 34, состоящий в частности из усилителя сигнала неравновесия моста 35, амплитудного детектора 36, двух квадратурных детекторов 37, 38, два уравновешивающих устройства 39 и 40 и два отсчетных устройства 41 и 42, Устройство работает следующим образом.

Для уравновешивания мостовой измерительной цепи использован квазиэкстремальный модуляционный принцип формирования регулирующих воздействий, перпендикулярных соответствующим семействам линий уравновешивания.

В предлагаемом устройстве осуществляется одновременная регулировка обоих отсчетных параметров, а выделение изменений огибающей, обусловленных только одним иэ двух модулирующих воздействий, достигается с помощью фаэовой селекции.

Модуляция обоих уравновешивающих параметров осуществляется с помощью генератора 31 (фиг. 2) и модулятора 25 26. Перпендикулярность векторов модулирующих воздействий семействам линий уравновешивания (направление их определяется электрическими свойствами сред, в которых размещены компенсационные преобразователи) обеспечивается применением образцовых конденсаторов

29, 30. Если сигнал на выходе компаратора токов ll не равен нулю,то в зависимости от параметра, по которому не уравновешен мост, на соответствующих выходах детектора равно-. весия 34 появляются управляющие воздействия, под влиянием которых соответствующие элементы (39,40) изменяют значения сопротивляемых элементов 23, 24 в таком направлении, чтобы уменьшить сигнал неравновесия.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока мост не окажется в состоянии равновесия, которое характеризуется равенством нулю выходного сигнала компаратора. После этого . с помощью отсчетного устройства 41 определяется толщина среднего слоя, а с помощью отсчетного устройства

42 — уровень нижнего слоя сред, находящихся в технологической емкости.

Необходимо подчеркнуть, что выше описан один из конкретных примеров исполнения предложенного уровнемера. Так в качестве элементов 25 и

26 (см.фиг.2) используются поляри7..1365 эованные реле, а фазовая селекция управляющих оэдействий предполагает применение генератора модуляционных воздействий, выполненного в виде генератора сннусоидальных колебаний частоты модуляции и фаэовращателя, а также приведенной структуры детектора равновесия, в качестве управляемых активных сопротивлений предполагается применение полевых транзисторов.

Безусловно, возможны и другие варианты исполнения предлагаемого устройства, например, применение временной или частотной селекции управляющих воздействий. В подобном случае иначе будут построены и детек- 15 тор равновесия, и генератор модуляционных воздействий. Так, при использовании частотной селекции управлягщих воздействий генератор модуляционных воздействий будет состоять gp иэ двух генераторов синусоидальных колебаний различной частоты, соответствующие изменения появятся и в структуре детектора равновесия. Иными по конструкции могут быть элементы 25 и 26, 23 и 24 и т.д. Однако структура и связь отдельных элементов устройства, предназначенные для достижения укаэанной цели и получения положительного эффектау останутся прежними.

Формула изобретения уровнемер трехслойных сред, содер- 3S жащий генератор рабочей частоты, мос- товую измерительную цепь с компаратором токов и трансформатором напряжений, имеющим две уравновешивающие и компенсационную обмотки, включенные в плечи мостовой цепи один рабочий и три компенсационных первичных преобразователя кондуктометрического типа, расположенных в трех слоях контролируемой среды соответственно, два уравновешивающих и два отсчетных устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он дополнительно снабжен суммирующим операционным усилителем с тремя входами, выхоц которого последовательно соединен с компенсационным первичным преобразователем, находящимся в верхнем слое, а один иэ входов — с компенсационной обмоткой трансформатора, двумя суммирующими преобразователями тока в напряжение с тремя входами, выходы которых подключены к двум другим входам операционного усилителя, двумя управляемыми активными сопротивлениями, входы управления которых присоединены к выходам уравновешивающих элементов, двумя балансными модуляторами с двумя противофазными входами несущей, модулирующие выходы которых соединены соответственно с двумя выходами дополнительно введенного генератора модуляционных воздействий, двумя образцовыми сопротивлениями и двумя образцовыми конденсаторами, причем каждая из уравновешивающих обмоток имеет заземпенную среднюю точку и две пары симметрично расположенных выводов, одна из которых через балансный модулятор и образцовый конденсатор подключена к одному из входов суммирующего преобразователя, а вторая пара выводов соответственно через образцовое и управляемое сопротивление подключена к двум другим входам суммирующего преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карандеев К. Б,, Гриневич Ф. Б., Новин A. И. Емкостные самокомпенсир ов ан ные уров н емеры. М. -Л., Энергия, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 384018, кл. G 01 F 23/26, 1971 (прототип) .