Устройство для измерения уровня

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

Союз Советски к

Соцыалнстнческмк

Республик (1)763690

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18.07.78 (21) 2647834/18-10 с присоединением заявки М (28) Приоритет (5! )йт. Кл.

Я 01 F 23/24

Гооудерстеаклий комнтет

СССР ао делам изобретений я открытей (Ц УДК 681.128..6 (088.8) Опубликовано 15.09.80. Бюллетень J%34

Дата опубликования описания 16.09.80 (72) Авторы изобретения

Г. И. Бекоев и А. И. Шестаков

Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности,,к устройствам для периодического измерения уровня в промышленных емкостях, заполняемых агрессивным и неагрессивным. жидким, а также сыпучим материалом.

Известны устройства для измерения уровней, в которых в качестве параметра, характеризующего уровни заполнения емкости, служит интервал времени между моментом начала о движения зонда и . моментом встречи зонда с заполняющим материалом, содержащие зонд, опускаемый на тросе к поверхности контролируемого материала, барабан с электроприводом, управляемым электрической схемой управления. Счетные импульсы от генератора через схему совпадений, счетчик и цифроаналоговый преобразователь подаются на показывающий и регистрирующий прибор !1).

Недостатком указанного устройства является то, что поскольку частота генератора импульсов ни, как не связана с фактической скоростью опускания зонда, то погрешность измерения будет меняться при колебаниях напряжения и частоты электрической сети и будет накапливаться по мере опускания зонда вглубь емкости.

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности является уровнемер, содержащий зонд на тросе, намотанном на барабан с длиной витка один метр, злектропривод барабана, сигнальные флажки в количестве, ооьтчно, десяти штук,,укрепленных на барабане и проходящих при вращении барабана через бесконтакный датчик, счетчик для регистрации уровня и схему управления (2) .

Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что устройство снабжено счетчиком числа долей оборота барабана, реле времени и генератором импульсов стабильной частоты, при этом выход бесконтактного датчика числа оборотов барабана соеди-. нен с входом "сброс счетчика долей оборота барабана и через замыкающие контакты реле времени — со счетным входом счетчика числа оборотов барабана, а выход генератора

763690!

20

3 импульсов стабильной частоты соединен со счетным входом счетчика долей оборота барабана, 1-1а фиг. 1 изображена блок-схема уровнемера; на фиг. 2 — конкретное выполнение схемы управления уравнемера

Устройство состоит иэ зонда 1 на тросе 2, намотанном с длиной витка, равной I м, на барабане 3, соединенном с электроприводом

4. Сигнальный флажок 5 укреплен на щеке барабана, под которой установлен бесконтакт.ный датчик 6 числа оборотов барабана. Зонд в исходном положении посредством планки

7 воздействует на конечный выключатель 8.

Зонд, электропривод и конечный выключатель электрически соединены со схемой управления

9, содержащей датчик 10 команд, блок ll управления, реле 12 времени и генератор 13 импульсов стабильной частоты. Для регистрации показаний имеется блок 14 отсчета показаний, включающий счетчик 15 метров н счетчик 16 долей метра, не связанных между собой, но соединенных электрически со схемой управления 9.

Датчик 6 оборотов электрически соединен со входом "сброс" счетчика 16 долей метра и через. контакты реле 12 времени с выдержкой на замыкание со счетным входом счетчика 5 метров.

Величина необходимого предварительного возвышения зонда в исходном положении над контролируемой емкостью определяется, исходя из двух граничных условий: указанное возвышение зонда должно быть не 55 меньше, чем расстояние, которое проходит зонд за время разгона электропривода. до номинальной скорости; возвышение зонда должно быть не больше разности между длиной окружности, описы- 40 ваемой сигнальным флажком и приведенной к радиусу намотки троса на барабан и шириной сигнального флажка.

Условием для места закрепления сигнального флажка на щеке барабана с целью четкой фиксации момента начала отсчета уровня является то, что длина дуги окружности, проходимой сигнальным флажком от исходного состояния до встречи с датчиком числа оборотов барабана, приведенная к радиусу на- 50 мотки троса, должна быль равна возвышению зонда над контролируемой емкостью.

Место закрепления флажка на щеке барабана определяется углом, на который повернется барабан при движении сигнального флажка 55 от исходного положения до встречи с датчиком числа оборотов барабана, равным

180 - (градус) . о И

Устройство работает следующим образом.

По сигналу датчика 10 команл (пусковая кнопка или программное устройство) блок 11 управления производит сброс показаний счетчиков 15 и 16 предыдущего измерения уровня, включает реле 12 времени и включает электропривод 4 на разматывание троса 2, который опускает зонд 1. При вращении барабана 3 сигнальный флажок 5 воздействует на датчик числа оборотов барабана 6. Это воздействие происходит в момент прохождения зондом базы отсчета уровня, т.е. верхнего среза контролируемой емкости. К .моменту достижения зондом базы отсчета уровня переходный процесс электропривода (раэгон) закончился, и зонд опускается с равномерной скоростью.

По импульсному сигналу датчика 6 блок

11 управления подключает генератор 13 импульсов стабильной частоты к счетчику 16 долей метров и начинается отсчет уровня, в контролируемой емкости, .Первый импульсный сигнал датчика 6, с которого начинается отсчет уровня (долей метра) не фиксируется счетчиком 15 метров так как выдержка реле 12 времени выбрана равной интервалу времени между моментом начала вращения барабана и любым моментом, находящимся между первым и вторым прохождениями сигнального флажка через датчик импульсов. Тем самым предотвращается запись счетчика метров лишней единицы, .и отсчет уровня начинается с долей метра.

При вторичном прохождении сигнального флажка через датчик 6 (зонд от базы отсчета уровня опустился ровно на 1 м) импульсный сигнал от датчика осуществляет сброс показаний счетчика 16 долей метра, новый его запуск и записывает единицу в счетчике 15 метров.

Поэтому, если частота генератора 13 импульсов оказалась по той или иной причине рассогласованной с фактической скоростью опускания зонда, то ошибка в измерении уровня из-за этого рассогласования не будет накапливаться по всей измеряемой высоте и будет не больше, чем накопленная за время одного оборота барабана (за время прохождения одного метра) .

При достижении зондом поверхности материапа в контролируемой емкости в схему управления поступает сигнал (например, от реле в цепи зонда, если материал электропроводен, либо любого другого датчика, фиксирутащего достижение зондом поверхности контролируемой среды) Схема управления ия по этому сигналу прекращает подачу счетных импульсов на оба счетчика н выдает команду (с выдержкой времени на окончание переходных процессов в электропрнводе) на реверс

763690

5 электропривола. Электропривод с барабаном начинают поднимать зонд; счетчики при этом не работают, ио сохраняют показания.

При достижении исходного положения зонд через планку 7 воздействует на конечный

5 выключатель Я, по сигналу которого схему управления выключает электропривод.

Устройство готово к новому циклу измерения.

Конкретное выполнение схемы управления 10 уровнемера приведено на фиг. 2. Приведенная схема управления выполнена с примене.нием контактной аппаратуры. Возможна реализация схемы. управления и на бесконтактных логических элементах. 15

При нажатии кнопки 1 управления включается реле 2, которое своими контактами 3 осуществляет сброс показаний счетчика долей метров 5 и контактами 4 — сброс показаний счетчика метров б, а также контактами 20

7 включает промежуточное реле 8 запуска.

Реле 8 через собственные контакты 9 становится на самоблокировку (шунтируются контакты 7 реле 2). При включении реле 8 посред. ством контактов 10 осуществляется также включение реле 11 времени задержки счета метров и посредством контактов 12 — включение катушки 13 реверсивного магнитного пускателя. Последний включает электропривод на опускание зонда:вниз. Кроме того, при включении реле 8 его контактами 14 и 15 подготавливается цепь питания реле 16 закуска счета и цепь автоматического сброса показаний счетчика 5 долей метра.

При вращении барабана уравнемера во время 35 первого воздействия сигнального флажка на датчик числа оборотов барабана 17 срабатывает ре ле 18 с контактами 19 и 20(включающееся на время прохождения сигнального флажка через датчик числа оборотов барабана — иа 40 время воздействия), которое, своими контактами 20 замыкает цепь "сброс" счетчика 5 долей метров, а также замыкает контакты 21 в цепи "счет" счетчика 6 метров.

При включении реле 16 запуска счета оно 45 через собственные контакты 22 становится на самоблокировку, а также замыкает свои контакты 23 и 24 в цепях "счет" счетчика

5 долей метра и счетчика 6 метров соответственно. При этом выход генератора 25 им: пульсов стабильной частоты подключается к счетному входу счетчика 5 долей метра.

Счетный импульс на вход счетчика 6 метров при первом воздействии сигнального флажка на датчик числа оборотов барабана (при первом срабатывании реле 18) не проходит, так как к этому моменту времени контакты 26 реле времени 11 в цепи "счет" еще не. замкнулись.

По окончании воздействия сигнального флажка на датчик числа оборотов барабана

17 прекращается протекание тока по обмотке реле 18 запуска счета и последнее размыкает свои контакты !9 в цепи питания реле 16 (реле 16 остается включенным за счет самоблокировки контактами 22), размыкает контакты 20 в цепи "сброс" счетчика 5 долей метра (счетчик 5 начинает отсчет долей метра за счет импульсов, поступающих с генератора импульсов стабильной частоты 25) и размыкает контакты 21 в цепи "счет" счетчика 6 метров

При втором (и последующих) воздействии сигнального флажка на датчик 17 числа оборотов барабана (к этому моменту времени контакты 26 реле 11 времени в цепи "счет" счетчика 6 метров замкнутся, а зонд опустится ровно на один метр) реле 18 снова включится и своими контактами 20 произведет сброс показаний счетчика 5 долей метра, а контактами 21 подается импульс на вход счетчика метров 6 и счетчик метров "запоминает" единицу.

По окончании второго (и последующих) воздействий сигнального флажка на датчик 17 числа оборотов барабана по обмотке реле 18 прекращается протекание тока, его контакты

20 и 21 размыкаются и начинается отсчет долей второго (и последующих) метра.

Так продолжается до тех пор, пока зонд не достигнет поверхности контролируемой среды (жидкости) или дна технологической емкости (резервуара) .

При достижении зондом поверхности контролируемой среды или дна технологической емкости включается реле 27 и его размыкающиеся контакты 28 отключают реле 8, при этом снимается самоблокировка реле 8 (контактами 9), отключается реле времени (контактами 10), отключается катушка 13 реверсивного магнитНого пускателя (контактами

12) и электропривод останавливается, отключается реле 16 (контактами 14), размыкается цепь автоматического сброса счетчика долей метра (контактами 15). При отключении реле 11 времени его контакты 26 размыкают цепь "счет" счетчика метров 6. При отключении реле 16 снимается его самоблокировка (контактами 22), а также размыкаются его контакты 23 и 24 в цепях "счет" счетчика 5 долей метра и счетчика 6 метров соответственно.

Таким образом,,имеем промежуточное состояние схемы управления, когда электропривод уровнемера отключен, зонд находится на уровне поверхности контролируемой среды ипи на дне технологической емкости, счетчик 5 долей метров и счетчик 6 метров со763690 храняют свои показания, а их счетные входы и входы "сброс" отключены от схемы управления. В

При включении реле 27 времени также размыкаются контакты 29 и с базы транзистора

30 снимается запирающий. потенциал. Через промежуток времени (2 сек), определяемый цепочкой, состоящей иэ резистора 3! и конденсатора 32, транзистор 30 открывается, и вклю- и чается р ле 33. Реле 33 своими контактами 34 включает реле 35, которое через собственные контакты 36 становится на самоблокировку, а контактами 37 включают катушку 38 реверсивного магнитного пускателя, последний включает электропривод на подъеме зонда вверх.

При разрыве цепи "зонд-контролируемая среда» реле 27 и 33 отключаются, а реле 35 20 остается включенным за счет самоблокировки (контакты 36). По возврацению зонда в верхнее исходное положение срабатывает конечный выключатель 39, отключается реле 35, отключается катушка 38 магнитного пускателя, элек-25 тропривод останавливается, н схема управления принимает исходное состояние.

Формула иэобретения

Устройство для измерения уровня, содержащее зонд на трассе, намотанном на барабан с сигнальным флажком, укрепленным на щеке барабана и воздействующим на бесконтактный датчик числа оборотов барабана, конечный выключатель и схему управления, о тл ичаюшееся тем,что,сцельюповышения точности измерения, устройство снабжено счетчиком числа долей оборота барабана, реле времени и генератором импульсов стабильной частоты, при этом выход бесконтактного датчика числа оборотов барабана соединен с входом "сброс" счетчика долей оборота ба- . рабана и через замыкающие контакты реле времени со счетным входом счетчика числа оборотов барабана, а выход генератора импульсов стабильной частоты соединен со счетным входом счетчика долей барабана.

Источники информации; принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ N 1272013, кл. 42 е 34, опублик. 1968.

2. "Разработка и испытание уравнемеров для емкостей в производстве алюминия и анодной массы". Отчет 5 — 68 — 048, инва Б049681, ИФ ВАМИ, Иркутск, 1969 (прототип) .

763690

Составитель Т. Иноземцева

Техред Е. Гавриле Корректор В. С иц

Редактор Т. Кузнецова

Заказ 6267/34 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.; д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4