Плотномер

 

1. ПЛОТНОМЕР, .содержащий двуплечий рычаг с упорами, одним концом через гибкую связь сочлененный с упругим элементом в виде плоской пружины переменного сечения через демпфер-разделитель с тонущим поплавком в экране, а другим плечомс грузоустанавливаюсцим устройством выбора предела измерения, выполненнЕЛМ в ..виде балластного и калиброванных измерительных грузов, которые связаны .с электромагнитами и блоком регистрации перемещения поплавка, который подключен к показывающему прибору , отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности считывания информации путем адаптивно-автоматического выбора предела измерения, он дополнительно снабжен двумя задатчиками уровней сигнала, двумя компараторами , блоком логического управления, дешифратором признака предела измерения , ключами, причем выход блока регистрации перемещения поплавка дополнительно подключен к входам компараторов, вторые входы которого связаны соответственно с задатчиками верхнего и нижнего уровней сигнала , а выходы - с блоком логического управления, выход которого соединен с ключами, которые соединены с цепью электромагнита, и через дешифратор признака .предела измерения с дополнительным входом показывающего прибора. 2. Плотномер по п. 1, о т л ичающийся тем, что блок логического управления содержит три триггера, два двухвходовых и один трехвходовый,элемент И, два элемента задержки, два двухвходовых элемента ИЛИ, трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ, инвертор и сигнальное табло /Внимание-предел, причем выход первого компаратора подан на первый прямой вход первого триггера , на первый вход трехвходового элемента И и на входы обоих двухвходовых элементов И, прямой вход первого триггера подключен к входу первого ключа и через первый элемент (Л задержки к второму входу одного двухвходового элемента И, выходом связанного с первым прямым входом второго триггера и о первым входом трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход второго триггера подключен к входу, второго ключа и через второй элемент згщержки к второму входу второго двухвходового элемента И, со выходом связанного с вторым входом трехвходового элемента ИЛИ-НЕ и с 00 первым прямым входом третьего тригоо го гера, прямой выход третьего триггера подключен к входу третьего ключа, выход второго компаратора подклюсо чен к первому входу второго двухвходового элемента ИЛИ и через инвертор к третьему входутрехвходовогб элемента ИЛИ-НЕ, выходом подключенного к вторым пряьим входам второго и третьего триггеров и к второму входу первого двухвходового элемента ИЛИ, выходом связанного с вторым прямым входом первого триггера, а выход трехвходового элемента И соединен с BTopftJM входом второго двухвходового элемента ИЛИ, выходом связанного с сигнальным табло Внимание-предел .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

p(59 6 01 М 9 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3417376/18-25 (22) 02.04 ° 82 (46) 30,08.83. Бюл. Р 32 (72) Ю.МвДунаец (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (53) 535.32(088.8) (56) 1.,Патент США Р 3566699, кл. G 01 N 9/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 492785, кл. 6 01 М 9/18, 1974 (прототип). (54)(57) 1. ПЛОТНОМЕР, содержащий двуплечий рычаг с упорами, одним концом через гибкую связь сочлененный с упругим элементом в виде плоской пружины переменного сечения через демпфер-разделитель с тонущим поплавком в экране, а другим плечомс грузоустанавливающим устройством выбора предела измерения, выполненным в..виде балластного и калиброванных измерительных грузов, которые связаны .с электромагнитами и блоком регистрации перемещения поплавка, который подключен к показывающему прибору, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности считывания информации путем адаптивно-автоматического выбора предела измерения, он дополнительно снабжен двумя задатчиками уровней сигнала, двумя компараторами, блоком логического управления, дешифратором признака предела измерения, ключами, причем выход блока регистрации перемещения поплавка дополнительно подключен к входам компараторов,, вторые входы которого связаны соответственно с задатчиками верхнего и нижнего уровней сигнала, а выходы — с блоком логического управления, выход которого соединен с ключами, которые соединены с цепью электромагнита, и через дешифратор признака, предела измерения с

„„SU„„1038829 A дополнительным входом показывающего прибора.

2. Плотномер по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок логического управления содержит три триггера, два двухвходовых и один трехвходовый,элемент И, два элемента задержки, два двухвходовых элемента ИЛИ, трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ, инвертор и сигнальное табло /Внимание-предел", причем выход первого компаратора подан на первый прямой вход первого триггера, на первый вход трехвходового элемента И и на входы обоих двухвходовых элементов И, прямой вход первого триггера подключен к входу перФ вого ключа и через первый элемент задержки к второму входу одного двухвходового элемента И, выходом свявенного с первым прямым входом второго триггера и с первым входом трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, пря- Я мой выход второго триггера подключен к входу второго ключа и через вто- )аиий рой элемент задержки к второму входу второго двухвходового элемента И, ч юФ выходом связанного с вторым входом © ) трехвходового элемента ИЛИ-НЕ и с первым прямым входом третьего триггера, прямой выход третьего тригге- Я) ра подключен к входу третьего ключа, выход второго компаратора подклю чен к первому входу второго двухвхо- ЯР дового элемента ИЛИ и через инвертор к третьему входу трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, выходом подключенного к вторым пряьым входам второго и третьего триггеров и к второму входу первого двухвходов6го элемента ИЛИ, выходом связанного с вторым прямым входом первого триггера, а выход трехвходового элемента И соединен с вторым входом второго двухвходового элемента ИЛИ, выходом связанного с сигнальным табло "Внимание-предел".

10.38829

Изобретение относится к измерению плотности жидкостей с использованием поплавковых датчиков плотности и может быть использовано для измерения плотности промывочных жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для измерения плотности промывочной жидкости при бурении, содержащее два поплавка, соединенных посредством чувствительного элемента, воспринимающего усилия,с которым одни из поплавков полностью погруженный в жидкость, действует на первый поплавок, находящийся на поверхности жид. кости Г1 g.

Однако в силу данных конструктивных особенностей устройство обладает ограниченными метрологическими характеристиками за счет требуемого компромисса по величине диапазона изменения Архимедовой силы обоих поплавков, а также за счет влияния скорости потока жидкости °

Наиболее близким к предлагаемому.по технической сущности и достига емому эффекту является плотномер, содержащий двуплечий рычаг с упорами, одним концом через гибкую связь сочлененный с упругим элементом в виде плоской пружины переменного сечения через демпфер-разделитель с тонущим поплавком в экране, а другим плечом — c грузоустанавливающим устройством выбора предела измерения, выполненным в виде балластного и калиброванных измерительных грузов, которыми управляют с помощью электромагнитов и блоков регистрации перемещения поплавка, подключенным к показывающему прибору (2 ).

Недостатком является невысокая надежность и точность считывания .информации. Это связано прежде всего стем,что данный плотномер не обладает возможностью автоматического приспособления к изменениям плотности в широком диапазоне и при любом пределе измерения плотномер выдает унифицированный выходной сигнал напряжением постоянного тока от о до 1 В, а при ручном выборе преде-, ла измерения ограничение на применение данных плотномеров в АСУ ТПбурения, так как требуется идентификация признака предела измерения для исключения ошибок при считывании информации.

Цель изобретения — повышение надежности и точности считывания измерительной информации путем адаптивно-автоматического выбора предела измерения.

Поставленная цель достигается тем что плотномер, содержащий двуплечий рычаг с упорамц, одним концом через гибкую связь сочлененный с упругим

60 элементом в виде плоской пружины переменного сечения через демпфер-разделитель с тонущим поплавком в экране, а другим плечом — с грузоустанавливающим устройством выбора предела . измерения„ выполненным в виде бал. — .. ластного и комбинированных измери-. тельных грузов, которые связаны с электромагнитами и блоком регистрации перемещения:: поплавка., подключенным к показывающему прибору, дополнительно снабжен двумя задатчиками уровней сигнала, двумя компараторами, блоком логического управления, дешифратором признака предела измерения, ключами, причем выход блока регистрации перемещения поплавка дополнительно подключен к входам компараторов, вторыми входами связанными соответственно с задатчиками верхнего и нижнего уровней сигнала, а выходами — с блоком логического управления, воздействующего вьжодами на ключи, замыкающие цепь электромагнитов и через дешифратор признака предела измерения, связанного с дополнительным входом показывающего прибора, Блок логического управления содержит три триггера, два двухвходовых и один трехвходовой элемент И, два элемента задержки, два двухвходбвых элемента ИЛИ, трехвходовой элемент ИЛИ-НЕ и сигнальное табло "Внимание-предел", причем выход первого компаратора подан на первый прямой вход триггера, на первый вход трехвходового элемента И и на входы обоих двухвходовых элементов И, прямой вход первого триггера подключен к входу первого ключа и через первый элемент задержки к второму входу одного двухвходового элемента И, выходом связанного с первым прямым входом второго триггера и с первым входом трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход второго триггера подключен к входу второго ключа и через второй элемент задержки к второму входу второго двухвходового элемента И, выходом связанного с вторым -входом трехвходового элемента ИЛИ-HE и с первым прямым входом третьего триг- . гера, прямой выход третьего триггера подключен к входу третьего ключа, выход второго компаратора подключен к первому входу второго двухвходового элемента ИЛИ и через инвертор к третьему входу трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, выходом подключенного к вторым прямым входам второго и третьего триггера и к второму входу первого двухвходового элемента ИЛИ, выходом связанного с вторым прямым входом первого триггера, а выход трехвходового элемента И соединен с вторым входом второго двухвходово1038829

4. го элемента ИЛИ, выходом связанного с сигнальным табло "Внимание-предел"

На чертеже представлен предлагаемый плотномер.

Плотномер содержит тонущий поплавок 1, снабженный защитным экраном 2 демпфер-разделитель 3, двуплечий рычаг 4, упругий элемент 5 в виде плос кой пружины переменного сечения, гиб кую связь 6 упоры 7, блок 8 регистрации перемещения поплавка, показывающий прибор 9, эадатчики верхнего 10 и нижнего 11 уровней сигнала, компараторы 12 и 13, дешифратор 14 призна ка предела измерения, триггеры 15-. 17, двухвходовые элементы И 18 и 19, трехвходовой элемент И 20, элементы 21 и 22 задержки, двухвходовые элемента ИЛИ 23 и 24, трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ 25, инвертор 26, сигнальное табло 27 "Внимание-предел" и груэоустанавливающее устройство 28 выбора предела измерения, выполненное в виде балластного 29 и килиброванных измерительных грузов,30-32, которыми управляют с помощью ключей 33-35, замыкающих цепь электромагнитов 36-38.

Устройство работает следующим образом.

При изменении плотности измеряемой среды выталкивающая сила, действующая на тонущий поплавок 1, полностью погруженный в жидкость, воздействует на плечо рычага 4 и приклащавается к упругому элементу 5 в виде плоской пружины переменного сечения. Измерение плотности промывочной жидкости в потоке связано с необходимостью защиты поплавка 1 экраном 2 от гидродинамического . напора, что в свою очередь позволяет уменьшить погрешность измерения как при применении широкодиапазонных, так и узкопредельных плотномеров. В предлагаемом устройстве повышение надежности и точности измерения достигается путем адаптивно-автоматического выбора предела измерения в зависимости от диапазона изменения плотности промывочной жидкости

При этом диапазон изменения выходного сигнала, отображаемого показывающим прибором 9, остается постоянным в каждом узком пределе измерения, а количество равных поддиапаэонов выбирается в зависимости от требуемой точности измерения. На чертеже изображен плотномерс четырьмя поддиапазонами измерения: 0,5-1,0, 1, 0-1,5, 1,5-2,0, 2,0-2,5 г/см, что удовлетворяет всему диапазону изменения плотности промывочной жидкости в бурении. Упругий элемент 5 плотномера протарирован в одном узком диапазоне измерения на усилие, пропорциональное разности веса тонущего поплавка 1 и Архимедовой силы, развиваемой поплавком в данном поддиапазоне изменения измеряемой величины

t разность веса тонущего поплавка 1 и максимального значения Архимедовой силы, соответствующего верхнему пре5 делу каждого узкогр предела измерения, компенсируется при переходе от одного узкого предела измерения к другому балластным 28 и калиброванными измерительными грузами 29-31

1О При этом двуплечий рычаг 4 уравновешивается и в рановесном состоянии левое плечо рычага 4 находится в нижнем крайнем положении, а на выходе блока 8 регистрации перемещения поплавка имеется нижний уровень сигнала, соответствующий нижнему пределу измерения в каждом узком пределе измерения. Такое положение характеризуется тем, что компаратор 13, сравнивая выходной сигнал от блока 8 регистрации перемещения поплавка с сигналом, поступающим от задатчика 11 нижнего уровня выходного сигнала, в момент равенства данных сигналов выдает логическое значение единичного сигнала, ко. торый поступает на первый вход второго двухвходового элемента ИЛИ 24 и через инвертор 38 на третий вход трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 25, 30

При этом на выходе компаратора 12 имеется логическое значение нулевого сигнала, который приводит к тому,. что на выходах первого 18

35 и второго 19 двухвходовых элементов И имеется нулевой сигнал, а наличие трех нулевых сигналов на входах элемента 25 вызывает появление на выходе его единичного сигнала, который устанавливает все три триггеры 15-17 в нулевое состояние, ключи 33-35 отключают все электромагниты 36-38 и все грузы 29-32 лежат на правом плече рычага 4, 45 т.е. адаптивно выбирается самый низкий предел в узком диапазоне измерения и дешифратор 14 признака предела измерения выдает на дополнительный вход прибора 9 сигнал признака самого низкого предела измерения, а под воздействием единичного сигнала. компаратора 13 на выходе второго двухвходового элемента ИЛИ 24 появится сигнал, зажигающий сигнальное табло 27 "Внимание-предел".

Устойчивое свечение сигнального табло 27 показывает, что плотность измеряемой среды ниже нижнего значения предела измерения во всем диапазоне. При этом прибор необходимо

60 переградуировать или применить другой.

При возрастании плотности измеря емой среды в выбранном пределе измерения (0,5-1,0 г/см )двуплечий рычаг, отслеживая перемещение поп1038829 лавка 1, стремится к горизонтальному положению. При этом в момент достижения рычагом 4 линии горизонта на выходе блока 8 регистрации переме щения поплавка появится верхний уровень выходного сигнала. Компаратор 12, сравнивая данный сигнал с сигналом, поступающим от задатчика 10 верхнего уровня выходного сигнала, в момент равенства данных сигналов выдает единичный сигнал, который поступает на первые входы -. первого 18 и второго 19 элементов И и на первый прямой вход первого триггера 15. На прямом выходе триггера 15 появится управляющий сигнал, включающий ключ 33 и электромагнит 36

Груз 30 будет снят с правого плеча рычага. Таким образов будет выб.ран более высокий предел (1,0

1,5 г/смз)измерения, а на выходе дешифратора 14 появится признак данного предела измерения, что позволяет оператору считывать показания прибора 9 в именованных единицах с ценой деления шкалы прибора, соответствующей данному пределу измерения.

Если текущее значение плотности промывочной жидкости стало больше

1,5 r/cM> то в момент г = 1,5 г/см вновь сработает компаратор 12, на выходе элемента 12 появится единичный сигнал и сработает триггер 16, который включит ключ 34.и электромагнит 37. При этом с правого плеча рычага будет. дополнительно снят груз 31 и на выходе дешифратора 14 появится признак третьего диапазона измерения (1,5-2,0 г/смз .

При плотности промывочной жидкости более 2,0 г/см з, в момент когда Э = 2,0 г/см, компаратор 12 вновь сработает, что приведен к срабатыванию триггера 17, который включит ключ 35, а триггер 15 под действием единичного сигнала с выхода

10 элемента 23 установится в нулевое состояние, что приводит к отключению ключа 32. При этом груз 30 опус тится на плечо рычага 4, а груз 32 будет снят и на выходе дешифрато-:

f5 ра 14 появится признак четвертого

3 диапазона измерения 2,0-2,5 г/см

Дальнейшее возрастание плотности измеряемой среды при т= 2,5 г/см, з приводит к-срабатыванию компарато20 ра 12 и наличие трех единичных сигналов на входах трехвходового элемента И вызывает зажигание сигнального табло 27 "Внимание-предел".

Это означает, что прибор необходимо перестроить или примениять другой с более высоким пределом изме ения.

Выходные сигналы блока 8 регистрации перемещения поплавка и дешифратора 14 могут быть использованы в различных блоках информационно-из. мерительных систем АСУ ТП-бурение, что повысит надежность и. точность формирования управляющих воздействий и принимаемых решений.

ВНИИПИ Заказ 6221/50

Тираж 873 Подписное

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