Устройство для измерения уровня электропроводной жидкости

 

Изобретение относится к измерительным устройствам, работающим в условиях высоких температур, давлений, интенсивных потоков ионизирующих излучений . Цель изобретения - повышение точности измерения уровня жидкости. Устройство содержит трансформатор переменного тока частотой 10 Гц, имеющий четыре обмотки 13, 14, 16 и 17, три из которых идентичны и имеют количество витков W, а обмотка 13 имеет

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) 51) 4 G 01 F 23/26, 1 ; -. с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3824958/24-10 (22) 08.10.84 (46) 07.01.87. Бюл, Ф 1 (72) А.В. Башлаков (53) 681.128.63(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) Авторское свидетельство СССР

В 314078, кл. G 01 F 23/26, 1968.

Яловега Н.В. Специфика измерений теплофизических параметров высокотемпературных энергетических установок. — М.: Атомиздат, 1970, с 147, рис. 6. 1 (Ь) . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ )1(ИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измериЭ тельным устройствам, работающим в условиях высоких температур, давлений, интенсивных потоков ионизирующих излучений. Цель изобретения — повышение точности измерения уровня жидкости.

Устройство содержит трансформатор переменного тока частотой 10 Гц, имеющий четыре обмотки 13, 14, 16 и 17, три из которых идентичны и имеют ко личество витков N а обмотка 13 имеет

1281910 количество витков, равное W L/L где Ь вЂ” длина вставки 3 (6), длина центральных 2, 5, 8 и наружных 1, 4, 7 электродов. Устройство содержит также выпрямительные мосты 12 и 18, измеритель 11 отношения токов. Введение новых элементов и об1

Изобретение относится к устройствам для измерения уровня электропроводпых жидкостей (например, ртуть, вода и др.), работающим в условиях высоких температур, давлений, интенсивных потоков ионизирующих излучений.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерений, На фиг. 1 изображена электрическая схема уровнемера; на фиг. 2 комплекты электродов, обший вид; на фиг. 3 — то -же, вид сбоку; на фиг,4 уровнемер, вид сверху; на фиг. 5 разрез А-А на фиг. 2.

Устройство для измерения уровня электропроводной жидкости содержит трубу 1 — наружный электрод первого комплекта, центральный электрод— стержень 2 первого комплекта, вставку 3 первого комплекта, наружный электрод — трубу 4 второго комплекта, центральный электрод — стержень 5 второго комплекта, вставку 6 второго комплекта, трубу 7. — наружный электрод третьего комплекта, стержень 8 — центральный электрод третьего комплекта, трубу 9 — наружный электрод дополнительной секции, стержень 10 — центрапьный электрод дополнитепьной секции, измеритель 11 отношения токов (логометр), выпрямительный мост 12 тока ь Т, четвертую вторичную обмотку 13 трансформатора

L с количеством витков W -- (где L

L о о длина вставки 3 (6); L — длина наружного и центрального электродов), третью вторичную обмотку 14 трансформатора с количеством витков

W --- -,,первичную обмотку 15 трансL0 раэование новых связей между элементами устройства позволяет снизить чувствительность к изменениям удельной проводимости жидкости и среды над ней при изменении температуры, давления н интенсивности ионизирующих излучений, 5 ил.

2, форматора, вторую 16 и первую 17 вт ричные обмотки трансформатора с количеством витков W, выпрямительный мост 18 токаа,1, электрический вывод 19 от стержня третьего комплекта, электрический вывод 20 от стержня дополнительной секции, электрический вывод 21 от стержня второго комплекта, электрический вывод 22 от

10 стержня первого комплекта.

Измерение уровня осуществляется следующим образом.

При подключении трансформатора к источнику переменного напряжения частотой 10 Гц и установлении уровня жидкости, равного L; в пространстве между стержнями и трубгми проходит

4 ток, имеющий активную составляющую, обусловленную удельной проводимостью жидкости и среды над ней, и реактивную (емкостную) составляющую тока, обусловленную емкостью труба — стержень. Пренебрегая емкостной составляющей, которая может принимать максимальное значение

Còc+ C5c+ CêУ где С вЂ” емкость комплекта труба— стержень;

С, — емкость труба — стержень на рабочем участке;

С вЂ” емкость стержень-вставка;

С„ - емкость, образованная стержнем и трубой в месте прикреп35 ления стержня керамической прокладкой, получим

E,e. L

23ц - г где E„ — относительная диэлектрическая проницаемость (макси" мальное значение для воды

1281910

82; для керамики Г„ =

100); электрическая постоянная, равная 9 10 Ф/м;

L — длина конденсатора, м; ㄠ— радиус стержня;

r — радиус трубы. г

Тогда С = 242 пФ.

Имеем активный ток, проходящий в первом комплекте труба 1 — стержень 2

2 1 L, I =UG=U — -- — + г

En— г

2Я f n(L-L -L ) 2п/nL

+ 11 о гя r

In— In—

r, r — результирующая активная проводимость; — напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора; — удельная проводимость жидкости; — отношение удельной проводимости среды над жидкостью к удельной проводимости жидкости; — уровень жидкости от нижнего конца уровнемера; — длина рабочей части уровнемера; — длина дополнительной секции, длина всех вставок; — внешний радиус стержней; внутренний радиус труб; — внутренний радиус труб вставок и дополнительной секции

+ Ц где G

Li г1 г

Емкостная проводимость при частоте

f = 10 Гц

1 6

2РЕ(С +С +С„) = 1,4.10 См. 8

Удельная проводимость абсолютно чистой воды 4 10 См/см, дистиллата

20 10 См/см. Активная составляющая проводимости воды в уровнемере

2ii gL

G — -- >

En-r< где — удельная проводимость воды;

Ь вЂ” длина комплекта;

En — = 2.

rz

r, Проводимость абсолютно чистой воды в уровнемере G = 1,25 10 См.. Емкост-ная проводимость почти в 1000 раз меньше активной проводимости, поэтому ею можно пренебречь.

rг r

In - = 2 Еп -г- = 1 .

r r, Т, = Un g (L; + nL — nL; + nLp).

Ток, проходящий во втором комплекте

-5 труба 4 — стержень 5, равен

U 2"т Ь; — Ь 2 У2 тngL) г, гг

In— In-r, ri

U 27ii 3 L„

+ г

In— г, Т2 U7$(L1 + nL nL; + Lp)

В цепи, где включен мост 18, протекает ток

61I = It — Ii,= URALÎ(!-п), где а, I — разностный ток, проходящии в цепи моста 18.

Ток, проходящий в третьем комплекте труба 7 — стержень 8, равен

U. 2a)L1 U2 ii fn(L-L; )

I + ° э

r гг

1п— In-r, r, I> = U7ig(L; + nL — nL;).

Ток, проходящий в дополнительной секции труба 9 — стержень 10, при на10

20

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня электропроводной жидкости, содержащее три комплекта протяженных электродов, установленных вертикально и параллельно между собой на весь диапазон контролируемого уровня жидкости в сосуде и один комплект укороченных электродов, установленный в га-. зовой среде сосуда, источник питания

L пряжении U = U — равен

Lp

30 1.1 1. 2п3 и?.о

07 nL. а г3 н"

1п

ri

Разностный ток, протекающий в цепи моста 12, равен

35 KtI Т Та lVh(L (1Показание измерителя 11 отношения тока, включенного в диагонали мостов, пропорционально отношению разностей токов

40 4гТ и UgL, (1-n) L; UgL (1-п) L где А — показание измерителя отношения токов;К вЂ” величина, обратная цене деления уровнемера, L L А= — А.

p K

819lO где r, 15 rã

25

5 12 и электрическую измерительную схему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью уменьшения погрешности измерений, электрическая схема измерения содержит трансформатор переменного тока низкой частоты с тремя идентичными по количеству витков и четвертой

I с большим количеством витков вторичными обмотками, два выпрямителя, измеритель отношения токов, при этом две идентичные вторичные обмотки соединены последовательно-согласно и началом подключены к центральному электроду первого комплекта протяженных электродов, концом — к централь ному электроду второго комплекта, а серединой — к первому выпрямителю, третья, идентичная первым двум обмоткам, и четвертая вторичные обмотки соединены между собой последовательно-согласно, началом подключены к центральному электроду третьего протяженного комплекта электродов, концом — к центральному укороченному электроду, вторые ветви выпрямителя соединены между собой и с наружными электродами всех комплектов, причем наружный и центральный электроды всех комплектов установлены коаксиально и изолированно друг от друга по всей длине, к наружным электродам первого комплекта сверху, а второго комплекта — снизу присоединены вновь введенные и коаксиально установленные металлические вставки - электроды, при этом размеры электродов и количества витков вторичных обмоток соответственно удовлетворяют соотношениям

W L

= 2; 3n -- = 1;

r< . Чо Ь радиус .центральных электродов; внутренний радиус наружных электродов протяженного комплекта; внутренний радиус наружного электрода укороченного комплекта и металлических встаР вок; длина электродов укороченного комплекта и металлических вставок; длина электродов протяженных комплектов; количество витков трех идентичных вторичных обмоток трансформатора; количество витков четвертой вторичной обмотки.

Составитель Е. Подымов

Редактор А. Шишкина Техред Л.Олейник Корректор М. Демчик

Заказ 7252/37 Тираж 690 Подписно е

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