Пьезометрический плотномер

 

Изобретение относится к измерительной технике. Плотномер построен на пневматических сумматорах, включенных уа входе ц, выходе релейного элемента , причем сумматоры подключены к задатчикам, измерительной камере сосуда с постоянным уровнем контролируемой жидкости и надуровневому пространству контролируемой жидкости. В плотномере на выходе релейного элемента возникают прямоугольные импульсы, частота следования которых является функцией плотности при номинальной температуре. 1 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (11) сю4 С01 N918

ГОСУДАРС ТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТ1Ф .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ м вторСН0м свид тельСТау (21) 3771359/24-24 (22) 10.07.84 (46) 23.04.86. Бюл. 9 )5 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.И.Бодров, М.М.Мордасов, С.П.Пименов и А.В.Трофимов (53) 621-525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 918818, кл. G 01. N 9/18, 1982. (54) IIbE30METPHWCKHA IIJIOTHOMEP (57) Изобретение относится к измерительной технике. Плотномер построен на пневматических сумматорах, включенных уа входе и, выходе релейного элемента, причем сумматоры подключены к задатчикам, измерительной камере сосуда с постоянным уровнем контролируемой жидкости и надуровневому пространству контролируемой жидкости. В плотномере на выходе релейного элемента возникают прямоугольные импульсы, частота следования которых является функцией плотности при номинальной температуре. ил.

4 122

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для автоматического измерения плотности.

Цель изобретения — повьппение точности измерения температуры.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Пьезометрический плотномер содержит релейный элемент 1, выполненный в виде двухпозиционного регулятора с настраиваемой зоной нечувстви-тельности, выход которого соединен с регистратором (не показан) и подан в верхнее сопло пятимембранного сумматора 2, первая положитель- . ная камера которого соединена с выходом задатчика 3, вторая положительная камера соединена с.измерительной камерой 4, первая отрицательная камера соединена с атмосферой, а выход — со своей второй отрицательной камерой и через переменный дроссель 5,". с измерительной камерой 4.

Первая отрицательная камера сумма- торов соединена с пространством над поверхностью контролируемой жидкости, а выход — с входом релейного элемента 1 и через дроссельный делитель 7 со своей второй отрицательной камерой. Давление питания подано на вход релейного элемента 1 и сумматора 6 непосредственно, а на вход задатчика 3 — через постоянный дроссель 8. Выход преобразователя

9 температуры соединен с первой положительной камерой третьего сумматора 10 вторая положительная камера которого соединена с измерительной камерой 4, отрицательная камера соединена с выходом эадатчика ll, а выход — с первой положительной камерой сумматора 6, вторая положительная камера которого соединена с атмосферой.

Принцип работы плотномера заключается в том, что в инерционном звене, состоящем из измерительной камеры 4 и переменного дросселя 5, давление в камере достигает некоторого заданного значения тем быстрее, чем меньше величина емкости. Объем измерительной камеры зависит от уровня жидкости в ней, который, в свою очередь, зависит от плотности контролируемой жидкости.

В начальный момент времени выход сумматора 10 (Р„) равен давлению в измерительной камере 4 (Р,=Р ); выР -Р +Р„

Расход газа g через дроссель 5 выражается зависимостью (2) Я= P(Pg-P„), где Р- проводимость дросселя 5.

Из уравнений 1 и 2 следует: (3) Следовательно, измерительная камера 4 заполняется газом с постоянным расходом, не зависящим от давления Рц и давления Р„ над поверхностью контролируемой жидкости. При заполнении измерительной камеры 4 воздухом жидкость вытесняется, объем камеры растет, происходит рост давления Р„ за счет увеличения гидростатического давления Р, . (4) 1- Л+ (5) Р, =Pgh где р — плотность контролируемой жидкости;

g — ускорение свободного паде35 ния;

h — уровень жидкости в измерительной камере 4 по сравнению с уровнем жидкости в со40 суде.

Давление на выходе сумматора 6 равно (6) P. =К(Р, -P„), где К вЂ” коэффициент, настраиваемый дросселями дроссельного делителя 7.

Давление на выходе сумматора 10 равно (7) Иэ уравнений 4-7 следует

P =Kf-P,, -P„)g =K(Pgh+ (8)

+,Р,-P„)j .

Заполнение прекращается после того, как давление Р достигнет давления срабатывания релейного элемента 1. После срабатывания элемен6161 2 ход сумматора 6 (P ) равен нулю.

Выход релейного элемента 1 (Р, ) равен единице (двухпозиционный регулятор настроен на минимум). На выходе сумматора 2,Р ) давление будет равно давлению от задатчика 3 (Р, ) и давлению в измерительной камере 4 (Pg) Р+=P„(i д(t- „)), (9) где P. — плотность жидкости при темI пературе;

Р„ — плотность жидкости при номинальной температуре; — коэффициент объемного расширения жидкости.

Преобразователь 9 температуры измеряет температуру контролируемой жидкости .и преобразует в пневматический сигнал: (10) Р =ct, c=const

Задатчиком ll выставляется давление

3 12 та 1 на его выходе возникает давление Р„ =О. Начинается процесс разгрузки измерительной камеры 4 через дроссель 5 и оба сопла сумматора 2 в атмосферу. Разгрузка заканчивается тогда, когда давление Р„ достигнет давления нижнего предела срабатывания элемента 1. Давление íà его выходе станет равным единице, т.е.

Р, =l. Вновь начинается процесс заполнения измерительной камеры 4 сжатым воздухом.

На выходе релейного элемента 1 возникают прямоугольные импульсы, частота следования которых является функциеи плотности.

Плотность контролируемой жидкости имеет следующую температурную зависимость,:

Таким образом, несмотря на повышение температуры контролируемой жидкости, частота следования прямоугольных импульсов ф =1 является функцией плотности контролируемой жидкости при номинальной температуре.

При понижении температуры на ht плотность жидкости увеличивается на величинуд Р. др = З,О1д (16)

Плотность жидкости будет меньше, чем номинальное значение, а гидростатическое давление больше па лР, т.е. Р„ +дР, . Тогда

Р K(P, +hP, +(ct-ct„)j

=К1 Р, +6 P, -cpt j =K(P, + (17)

+ЬР, -ЯР,) =K P. =KPgh

Иэ этого следует, что несмотря

30 на понижение температуры контролируемой жидкости, частота следования прямоугольных импульсов является функцией плотн6сти жидкости при номинальной температуре °

Формула изобретения

26161 4 ния релейного элемента 1, но при температуре t еще нужно накапливать газ на величину д Р„ .

При c=dp gh согласно уравнению (3) н

P =К1Р, -дР.+(ct-ct„)) =К(Р, — „с((t„)gh+c(t-t„) =К(Р, -p N(t-t„)

gh+gp gh(t-t„)) =КР, =KPgh, 15) В случае равенства текущей температуры контролируемой жидкости с номинальной уравнение (8) преобразуется в следующее: (12) Р, =К Pgh

Таким образом, при t=t„ предлагаемое устройство работает так же, как и известное.

Рассмотрим случай, когда

Согласно формуле (9) плотность жидкости уменьшится на величину

Плотность контролируемой жидкости при пересчете на номинальную температуру создает необходимое гидростатическое давление для. срабатываР Ыt-t)

Поэтому гидростатическое давление

Р„ будет уменьшено на величину 11Р„ д Р„дpgh= p„g,е-t„) gh (14) Пьеэометрический плотноиер, содержащий сосуд с постоянным уровнем контролируемой жидкости и располо40 женной в нем измерительной камерой и преобразователь пневматических импульсов, выполненный в виде релейного элемента, в цепи отрицательной обратной связи которого содержатся б

45 последовательно соединенные переменный дроссель и измерительная камера, а также первый сумматор, включенный по схеме усилителя, отрицательная камера которого соединена с 0 надуровневым пространством контролируемой жидкости, а выход релейнога элемента соединен с соплом второго сумматора, выход которого соединен с входои переменного дросселя, 55 одна положительная камера второго сумматора подключена к первому задатчику, а другая — к измерительной камере, а отрицательная камера соеди1226161

Составитель О.Гудкова

Техред В.Кадар Корректор И.Эрдейи

Редактор Н.Тупица

Заказ 2116/34 . Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие - r. Ужгород, ул. Проектная, 4 иена с атмосферой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности плотномера, в нем установлены преобразователь темпера туры с пневмовыходом, третий, пятимембранный, сумматор и второй задатчик, причем выход преобразователя температуры соединен с первой положительной камерой третьего пятимембранного сумматора, вторая положительная камера которого соединена с измерительной камерой, отрицатель- . ная камера соединена с выходом второго задатчнка, а выход — с первой положительной камерой второго сумматора.