Способ измерения уровня жидкостей

 

Изобретение относится к уровнеметрии Целью является уменьшение времени измерения уровня жидкости. Измерение производится путем определения давлений отдельно на трубках 7 и 8 ч разницы давлений между ними После этого уровень определяют по формуле L 1 + ( y3)/(y,- у„)7, где 1 - расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара; h - расстояние между выходами основной и дополнительной трубок; У(- давление в основной трубке; У2. - давление в дополнительной трубке; у,- перепад давлений между основной и дополнительной трубками „ 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1,1(ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1649290 А 1 (51) 5 G 01 1р 23/1 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ .ГКНТ СССР (21) 4461053/10 (22) 18.07„88 (46) 1 5.05.91. Бюл- Р 1 8 (71) Куйбьппевскнй политехнический институт им. В. В. Куйбьш ева (72) M.З.Кравец (53) 681.121(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1245942, кл. G 01 F 9/26, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к уровнеметрии. Целью является уменьшение времени измерения уровня жидкости.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам измерения уровня жидких сред, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения, — уменьшение времени измерения уровня.

На чертеже схематически изображен вариант уровнемера, реализующего способ. .Уровнемер содержит блок l питания воздухом, питающий плюсовую 2 и минусовую 3 независимые пневмолинии, между которыми включен дифманометр 4.

Плюсовая линия 2 через нормально от.крытый клапан электропневмопреобра, зователя 5 может питать основную изI мерительную трубку 7, погруженную в контролируемую жидкость на глубину Н, а через нормально закрытый клапан электропневмопреобразователя 5 - дополнительную трубку 8, погруженную в

Измерение производится путем определения давлений отдельно на трубках

? и 8 н разницы давлений между ними.

После этого уровень определяют па

4юрмуле L 1 + h(1+(y< — у )/(y>-у ), где 1 — расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара; h — расстояние между выходами основной и дополнительной трубок; у<- давление в основной трубке; у — давление в дополнительной трубке; у — перепад давлений между основной и дополнительной трубками. 1 ил. жидкость на глубину Н-h. Минусовая С» пневмолиния 3 через нормально откры" тый клапан электропневмопреобразователя 6 и пневмодроссель 10 "заземлена" на атмосферу, а через нормально вам закрытый клапан электропневмопреобразователя 6 может питать дополни" „ф тельную трубку 8. Выход дифманометра

4 соединен с входом управляюще-вычислительного блока 9, первый и вто" « а» рой выходы которого связаны с входами управления электропневмопреобразователей 5 и 6 соответственно.

Способ измерения уровня жидкости .осуществляется следующим образом. «

В первом такте в плюсовой пневмолинии 2 подключают основную измерительную трубку 7 и барботируют через нее воздух, а минусовую пневмолииию

3 "заземляют" на атмосферу через дрос. сель 10 и измеряют уререпал давления между линиями.

В этом такте в плюсовой нневмолинии 2 давление равно

РВ в минусовой

P PA2+ Р р где Р„„, Р - потери давления в плюсовой и минусовой линиях соответственно, обусловленные трением воздуха о стенки пневмолинии

Р— потери давления на барF ботаж, обусловленные силой поверхностного натяжения, P — потери давления на пневЮ модросселе 10.

Если статическая характеристика дифманометра 4 имеет вид

20 у ао+а1(Р-,Р), где у — выходной сигнал дифманометра

4 (ток, напряжение); а, а„- параметры статической характеристики дифманометра, 25 то в первом такте на выходе дифманометра присутствует сигнал у,- a + a (PgH+AP), (1) где йР Р 1+ Р, — Р1 - Р, Во втором такте в плюсовую пневмолинию 2 подключают дополнительную измерительную трубку 8 и барботируют через нее воздух, а минусовую пнев:молинию оставляют "за емленной" на атмосферу через дроссель 1 0 и измеря1„ют перепад давления между линиями.

Во втором такте в плюсовой пневмолинии 2 давление равно

Pz = Й(Н вЂ” 1 ) + РА1+ PB1

В минусовой р = Р„ + Р р иа выходе дифманометра присутствует сигнал у а + а,(Pg(H - h) + hP), (2) наконец в третьем такте в плюсовую 45 пневолинию 2 подключают основную измерительную трубку 7, as минусавую — дополнительную трубку 8 и барботируют через них воздух.

В третьем такте в плюсовой пневмолинии давление равно

P PgH Р 1+ Р в минусовой ) 3() ю 62. где Ря — потери давления на барботаж.

Обычно Р 1 Ф Pygmy Р ф Р, так как расход воздуха в пневмолини" ях различный, однако всегда можно так подобрать пневмосопротивление дросселя l0, чтобы сигнал на выходе дифманпметра в третьем такте был равен у = а„+ а,(Pgh + ЬР). (3)

Из (! ) и (2) имеем

У1- У = а,РРЬ.

Из (1) и (3) имеем у1- y> = a

H = h(I + "-†--†-«"-- )

У1 У9 у и можно найти уровень жидкости

1 + h(1 — "- — -" — )

У1 УЭ (4) у1 yz где 1 — расстояние от среза основной трубки до дна.

Как видно из (4), значение уровня жидкости, полученное предлагаемым способом, не зависит от плотности жидкости, условий работы и параметров уровнемера, реализующего способ, а определяется результатами трех соседних тактов измерения и величиной h.

Следовательно, данный метод позволяет автоматизировать измерение уровня жидкости пневмометрическим способом, что справедливо в том случае, если за время трех тактов измерения условие работы и параметры уровнемера оставались неизменными.

Погрешность измерения уровня жидкости определяется точностью и стабильностью величины h отличием статической характеристики дифманометра от принятой модели и случайной погрешности измерения сигналов у—

1 — у, трансформированных алгоритмом (4) .

Вариант схемы, реализующий способ, работает следующим образом.

Цикл измерения состоит из трех тактов, длительностью Т, задаваемых. управляющ -вычислительным блоком 9".

В, первом такте сигналы управления на входах управления электропневмопреобразователей 5 и 6 равны кулю и нормально открытый клапан преобразователя 5 подсоединяет основную измерительную трубку 7 к плюсовой пневмолинии 2, а нормально открытый клапан преобразователя 6 соединяет минусовую пневмолинию 3 с атмосферой через дроссель 10 и на выходе дифманометра 4 фор мируется сигнал у<, который запоминается в блоке 9.Аналогично во втором т,1нте в плюсовую линию 2 подключается дополни5 16492 тельная трубка 8, а на выходе дифманометра 4 формируется результат измерения у, который также запоминается в блоке 9.

Наконец в третьем такте в плюсовую линию 2 подключается основная измерительная трубка 7, а в минусовую линию 3 — дополнительная трубка

8 и. на выходе дифманометра 4 формируется сигнал у>, который запоминается в блоке 9. Далее сигналы на выходах управляюще-вычислительного блока .принимают нулевое значение и цикл работы повторяется, т.е. результат четвертого такта измерения заносится в блок 9 на место результата первого такта у», пятого — на место у и тадо

Таким образом, к концу третьего и 20 каждого последующего тактов в управляющ -вычислительном блоке 9 находятмя результаты трех соседних тактов измерения у1- у, по которым в блоке

9 рассчитывается -уровень жидкости 25 по формуле

Ь - 1 + h(l + " †-"- ) °

У3

У» Уа

Работа вычислительной части блока

9 начинается сразу после принятия 30 информации в память блока 9 в тече" ние части времени такта измерения

».<Т. Как правило ((Т, так как выл J числительные операции проводятся значительно быстрее измерительных. Н те- 35 л чение времени Т вЂ” производится операция измерения сигнала дифмано"1

6 метра 4, включающая усреднение, аналого-цифровое преобразование и передачу кода в память. Если Т, — 1 мноI го больше, чем период пульсаций давления вследствие срыва пузырьков воздуха с конца трубок, то случайная составляющая результата измерения мала и выполняются условий идентичности работы уровнемера в трех тактах. измерения.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я

Способ измерения уровня жидкостей, включающий барботирование воздуха через основную нижнюю и дополнительную верхнюю трубки и измерение перепада давления между ними, о т л и ч а ю— щ и и r. я тем, что, с целью уменьшения времени измерения, отдельно измеряют давление в каждой трубке и определяют уровень из выражения

Ь вЂ” 1+h

Ъ - Ч3

У Уй где 1 — расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара;

h — расстояние между выходами ос-, новной и дополнительной трубок; у — давление в основной трубке; у — давление в дополнительной

2 трубке; у — перепад давления между основ3 ной и дополнительной трубками о