Уровнемер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (1Ю {И) (51) 4 С 01 Р 23/16

1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI43

3(в, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l > :

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьЛг. ; (21) 3810953/24-10 (22) 10. 11.84 (46) 07.04.86. Бюл. У 13 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В.П. Петренко В.Н. Кузьмин, Л.С. Петренко, Ю.И. Гончаров и Ю.И. Черник (53) 681, 128.5(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 773441, кл. С 01 Р 23/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 1167438, кл. G 01 F 23/16, 1984. (54) УРОВНЕИЕР

-(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике,. к устройствам для измерения уровня жидкости, и может быть использовано для контроля уровня в емкостях нефтеперерабатывающих, химических, пищевых производств. Цель изобретения — повышение быстродействия уровнемера.

Количество иипульсов, поступившее с выхода генератора 8 на входы двигателя 10 и счетчика 11, пропорционально уровню жидкости в контролируемой емкости. Наличие постоянного коэффициента обусловлено зоной нечувствительности уровнемера при уровне ниже среза пьезометрической трубки 2.

Эта зона может быть уменьшена путем увеличения максимального значения коэффициента усиления усилителя 5.

Уровнемер содержит также регулируемый дроссель 7, а так как габариты и вес переиещаемдс частей его несоизмеримо меньше возможных габаритов и веса подвижной пьеэоиетрической трубки 2, то инерционность механической части уровнемера резко уменьшается, что приводит к повышению его быстродействия. 1 an.

1223043

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения уровня жидкости, и может быть использовано для контроля уровня в емкостях нефтеперерабатывающих, химических, пищевых производств.

Целью изобретения является повышение быстродействия уровнемера.

На чертеже представлена схема

1 уровнемера.

Уровнемер содержит две пьезометрические трубки: полного погружения на всю глубину технологической емкости 1 и неполного погружения 2, которые.погружены в.,контролируемую жидкость и через постоянные пневмодроссели подключены к источнику питания. Пьезометрическая трубка 1 одновременно подключена к первому входу сумматора 3 и первому входу блока 4 сравнения, а вторая трубка 2 подключена к второму входу сумматора

3. Выход сумматора 3 подключен к вхо. ду усилителя 5, выход которого одновременно подключен к второму входу блока 4 сравнения и через отрицательную обратную связь из постоянного дросселя 6 и регулируемого дросселя 7 — к второму входу усилителя.

Инверсные выходные каналы блока 4 сравнения соединены с питающими входами генераторов 8 и 9,, выходы которых соединены соответственно: восьмого — с прямыми входами пневматического шагового двигателя 10 и счетчика 11 цневмоимпульсов, а девятогос реверсивными входами пневматического шагового двигателя 10 и счетчика 11 пневмоимпульсов. Выходной вал пневматического шагового двигателя

10 кинематически связан с входным валом регулируемого дросселя 7 в цепи отрицательной обратной связи

I .усилителя 5.

Уровнемер работает следующим образом.

Предположим, что уровень контролируемой жидкости в емкости находится ниже среза трубки 2, являющейся нулевой точкой отсчета.,При этом давление на входы сумматора 3 поступает только с пьезометрической трубки 1 и определяется выражением

Р -Н.Р я

P = 1 ЛР = P„ (2) Для выполнения данного условия коэффициент усиления k усилителя 5

25 в начальном состоянии должен быть равен 1. Так как коэффициент усиления усилителя с отрицательной обратной связью из постоянного и регулируемого дросселей определяется выраЗр жением

k= 1+k /k, (3. где k — проводимость регулируемого

35 дросселя: 7 à k, — проводимость по(стоянного дросселя 6, то для получения значения k = 1 необходимо, чтобы регулируемый дроссель 7 в исходном состоянии был полностью закрыт, 4О т.е. его проводимость равнялась нулю, что и достигается полным его перекрытием перед началом измерений.

При достижении уровнем контролируемой жидкости какого-либо значения

Н, (текущего), на входы сумматора 3 поступают два давления P u P с вы1 2 ходов обеих пьеэометрических трубок.

Каждое из этих давлений определяется следующим выражением:

50 (4) (5) P, =pg Н текущее значение глубины погружения первой трубки; текущее значение глубины погружения второй трубки.где Н

Т1

Н т где Н вЂ” глубина погружения пьезометрической трубки 1 в жидкость; плотность контролируемой

5 жидкости; — ускорение земного притяжения.

Это же давление поступает одновременно и на первый вход блока 4 сравнения. С выхода сумматора 3 давление

10. 6Р = P, - P = Р„ (так как P = О) поступает на вход усилителя 5, на выходе которого получают давление

Р„, = k AP9 где — коэффициент усиления усилителя. Для того, чтобы

15 система находилась в состоянии равновесия и на выходах блока 4 сравнения установились нулевые сигналы, необходимо выполнение следующего условия

1223043 ди.„= (c, (6) где — цена шага пневматического шагового двигателя; 30

С вЂ” коэффициент преобразования угла поворота вала дросселя в проводимость.

В соответствии с (6) поступление на вход пневматического шагового двигателя импульсов приводит к тому, что проводимость дросселя 7 равна (7) kÄ =N k,=и С

В свою очередь, увеличение проводимости дросселя 7 приводит к соответствующему увеличению коэффициента усиления k усилителя 5. Импульсы с выхода генератора 8 поступают на входы шагового двигателя 10 и счетчика

11 до тех пор, пока не выполнится условие (2), т.е.

1с ЬP=P((8)

Подставляя (7) в (3), а результат подстановки и (4)., (5) — в (8), получим (1+ )(p .: Н, — pgH,) =

N. С

= p.g Н (9) а после ряда преобразований—

На выходе сумматора 3 появляется перепад давления д P = P, - P, который будучи усиленным соответствующим образом усилителем 5, поступает на второй вход блока 4 сравнения.Но так как P, ) Р„ = 1 g P, то схема выходит из состояния равновесия и единичный сигнал "1" появляется на выходе блока сравнения, связанном с питающим входом генератора 8. Генера- 10 тор 8 начинает генерировать последовательность управляющих пневматических импульсов, поступающих на прямые входы пневматического шагового двигателя 10 и счетчика 11. Шаговый двига- 15 тель 10, отрабатывая поступившие на его прямой вход пневмоимпульсы, перемещает выходной вал и связанный с ним вал регулируемого дросселя 7 в цепи обратной связи усилителя 5 на один 2О шаг после каждого поступившего импульса. После каждого шага проводимость дросселя 7 увеличивается на величину

6k, которая определяется следующим выражением: 25

N = Н С вЂ” С т т йэ

< где N — количество импульсов, поступивших до момента достижения равновесия на прямые входы шагового двигателя 10 и зафиксированное в счетчике 11; С = 1с /д HÑ I- и С = k /С . коэффициенты пропорциональности.

Таким образом, количество импульсов N поступившее с выхода генератора 8 на входы двигателя 10 и счетчика 11 пропорционально уровню жидкости Н в контролируемой емкости. т

Наличие постоянного коэффициента

С обусловлено зоной нечувствитель1 ности уровнемера при уровне Н ниже среза второй пьезометрической трубки 2. Однако в соответствии,с выражением (2) эта зона может быть существенно уменьшена путем увеличения максимального значения коэффициента усиления k усилителя 5.

В случае дальнейшего повышения уровня Н условие равновесия систет мы (2) снова нарушается, что приводит к новому появлению сигнала "1 на том же выхода блока сравнения, запуску генератора 8 и дальнейшему увеличению коэффициента усиления k за счет увеличения проводимости дросселя 7 пневматическим шаговым двигателем 10. Счетчик 11 просуммирует количество вновь поступивших пневмоимпульсов с уже хранящимся в нем числом.

При уменьшении уровня Н> условие (2) нарушается снова, но при этом сигнал давления P становится мень1 ше сигнала k 6Р.

Поэтому сигнал "1" появляется на выходе блока сравнения 4, который связан с входом генератора 9. Это приводит к подаче серии управляющих импульсов на реверсивиые входы пневматического шагового двигателя 10 н счетчика 11. Вал двигателя начинает совершать шаговые перемещения в обратную сторону, что приводит к соответствукщему уменьшению проводимости k „ дросселя 7 и уменьшению коэффициента усиления k до тех пор, пока не выполнится условие (2) и на обоих выходах блока 4 сравнения установятся нулевые сигналы. Количество пневматических импульсов, потребовавшееся для приведения схемы измерения в состояние равновесия при уменьшении уровня Н, вычитают из уже имеющегося числа импульсов в

223043

Составитель N. Рачков

Техред О.Сопко Корректор Б. Бутяга

Редактор А. Ворович

Заказ 1701/42. Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 1 счетчике 11, сохраняя тем самым пропорциональность числа импульсов в счетчике контролируемому уровню в технологической емкости.

Выходной сигнал данного уровнемера также может -быть представлен в двух формах. Кроме число-импульсного кода на выходе счетчика 11 в соответствии с выражением (10) он может быть также получен в непрерывной форме в виде поворота выходного вала шагового двигателя фн ((Н С С)П С С где С - („= С коэффициенты пропорциональности.

Так как габариты и вес механически перемещаемых частей регулируемого дросселя 7 несоизмеримо меньше возможных габаритов и веса подвижной пьезометрической трубки, то инерционность механической части уровнемера, а следовательно и. всего устройства в целом резко уменьшится, что приведет к существенному повышению его быстродействия.

Формула изобретения

Уровнемер, содержащий две продольно смещенные пьезометрические трубки соответственно полного и неполного погружения, подключенные через постоянные дроссели к источнику питания, блок сравнения, первый вход которого подключен к пьезометрической трубке полного погружения, усилитель, выход которого связан с вторым входом блока сравнения, два генератора пневматических импульсов, питающие входы

10 которых соединены с инверсными выходами блока сравнения, пневматический шаговый двигатель и счетчик пневмоимпульсов, реверсивные входы которых соединены с выходами соответствую15 щих генераторов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в схему дополнительно введены постоянный и регулируемый дроссели и сумматор, пьезометричес20 кая трубка неполного погружения выполнена неподвижной, а усилитель охвачен отрицательной обратной связью через постоянный и регулируемЫй дроссели, при этом выходы пьезо25 метрических трубок подключены к входам сумматора, выход которого подклю-" чен к входу усилителя, а выходной вал пневматического шагового двигателя кинематически связан с управЗо ляющим входом регулируемого дросселя.