Способ контроля уровня жидких и сыпучих сред

 

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: при контроле сред, склонных к налипанию, возбуждают акустические колебания в стенке резервуара интенсивностью 0,5-10 Вт/см2, которые позволяют разрушить осадок в зоне контроля.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 F 23/28

Юgj

) 1 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Д. (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837102/10 (22) 27.04.90 (46) 30.06.92. Бюл. hL 24 (71) Отраслевой научно-технический комплекс "Союзцветметавтоматика" (72) В.П. Топчаев, А,В. Гав риш и Л.А. Кондрашов (53) 681.128.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 769346, кл. G 01 F 23/28, 1975.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности,к вопросам определения уровня жидких и твердых сыпучих веществ, и может найти применение в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ для определения поверхности раздела между газообразной и жидкой средами, а также между двумя жид кими средами в одиночных сосудах, при котором возбуждают акустические колебания с наружной стороны стенки резервуара, принимают акустические колебания, прошедшие через контролируемую среду, определяют амплитуду принятых колебаний, по которой делают заключение о положении разделяющей поверхности.

Недостатком данного способа является низкая точность измерений и ограниченная область применения. Это обусловлено тем, что в производственныхусловиях в контролируемой жидкости как правило присутствуют газовая, иногда и твердая среды, которые вызывают сильное рассеяние акустической волны. При этом возникают большие ошиб„„Я „„1744503 А1 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ

И СЫПУЧИХ СРЕД (57) Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. СущноСть изобретения: при контроле сред, склонных к налипанию, возбуждают акустические колебания в стенке резервуара интенсивностью 0,5 — 10

Вт/см, которые позволяют разрушить осадок в зоне контроля.

М» ки в определении уровня жидкости, а в ряде

- случаев применение данного способа становится невозможным.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ для установления поверхности раздела между газообразной и жидкой средами или между двумя жидкими средами в однослойном сосуде, при котором возбуждают акустические колебания в стенке резервуара, принимают акустические колебания и определяют их амплитудные параметры, по величине которых судят о наличии среды в зоне контроля.

Недостатком данного способа является низкая точность определения поверхности раздела двух сред и ограниченная область применения. Это обусловлено тем, что в реальных производственных условиях на внутренних поверхностях стенок резервуаров могут образовываться твердые осадки или скапливаться газовые пузырьки, что приводит к изменению амплитуды принимаемых сигналов. При этом уменьшается точ1744503

55 ность контроля, а в ряде случаев применение данного способа невозможно.

Цель изобретения — повышение точности определения границы раздела двух сред при контроле веществ, склонных к налипанию или образованию. осадков на стенках резервуара.

Поставленная цель достигается за счет одновременного разрушения слоя осадка в зоне измерения, в стенке резервуара возбуждают акустические колебания интенсивностью 0,5 — 10 Вт/см .

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что параметры возбуждаемых колебаний устанавливают достаточными для разрушения неоднородностей в пограничном с внутренней поверхностью стенки резервуара слое, разрушение осуществляют в зоне измерения, а интенсивность возбуждаемых колебаний устанавливают

0,5-10 Вт/см .

Способ осуществляют следующим образом.

Параметры излучаемых акустических колебаний выбирают исходя из условия достаточности их для разрушения неоднородностей, возникающих у внутренней поверхности стенки резервуара в зоне радиусом R. Обычно частота излучаемых акустических колебаний находится в диапазоне 18 — 45 кГц, интервал интенсивности колебаний 0,5-10 BT/см . Излучение колебаний может осуществляться как в импульсном, так и в непрерывном режимах.

Расстояние от излучающего ЭАП до приемного ЭАП и соответственно величина R зависят от конкретного применяемого устройства, например, в случае непрерывного режима излучения, целесообразно установить приемный ЭАП на расстоянии — < 5 — 8Лизг < L+ — < R, г а

2 2 где L — расстояние от центра излучающего

ЭАП до центра приемного ЭАП;

Л зг — длина волны изгибных колебаний в стенке резервуара; а — размер приемного ЭАП, взятый по линии, соединяющей центры излучающего и приемного ЭАП;

r — размер излучающего ЭАП, взятый по осевой линии, соединяющей центры излучающего и приемного ЭАП.

Выполнение этого устройства позволяет повысить чувствительность конкретного устройства и, следовательно, точность определения границы раздела двух сред.

При импульсном возбуждении акустических колебаний в стенке резервуара воз5

45 можно расположение приемного ЭАП в непосредственной близости от. излучающего

ЭАП. При этом для увеличения точности определения границы раздела двух сред в качестве информативного параметра может быть использована, например, не амплитуда одной максимальной полуволны, а совокупность амплитуд экспоненциально затухающего сигнала.

Расположение излучающего и приемного электроакустических преобразователей на внешней стороне стенки резервуара может быть произвольным, однако максимальная чувствительность способа достигается при их расположении в горизонтальной плоскости.

Учитывая, что в месте установки приемного ЭАП интенсивность колебаний достаточно высока, для повышения срока непрерывной работы устройства, реализующего предлагаемый способ, прием акустических колебаний осуществляют через амортизирующий волноводный слой, В качестве такого слоя могут быть использованы твердые материалы — резина, полиуретан и др, В этом случае расстояние

i от внешней поверхности стенки резервуара до поверхности приемного ЭАП устанавливают равным четверти длины волны акустических колебаний в материале амортизирующего слоя. В качестве амортизирующего слоя может быть использован и атмосферный воздух. При этом приемный

ЭАП устанавливают на минимально возможном расстоянии от стенки резервуара.

В качестве конкретного примера выполнения способа рассмотрим определение границы раздела между газовой средой и мелкодисперсным порошком, используемым для изготовления твердосплавных изделий.

Перед прессованием исходный порошок подвергается сушке в специальных емкостях. Для обеспечения оптимального режима данного процесса количество порошка, подаваемого в емкость, необходимо дозировать. Это можно сделать путем определения уровня твердой фазы. При этом целесообразно использовать бесконтактные методы из-за высоких температур в емкостях и взрывоопасности. В процессе сушки порошок может налипать на внутреннюю сторону стенки резервуара и спекаться. Толщина налипшего слоя достигает 20 мм, толщина стенки емкости 3 мм.

Применение известного способа для установления поверхности раздела между двумя средами в однослойном сосуде с применением электроакустических преобразователей с резонансной частотой, например

1744503

35

50

Составитель Л.Кондрашов

Редактор М.Кобылянская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 2188 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

500 кГц, позволяет осуществлять контроль при указанной толщине стенки емкости.

Акустический импеданс налипшего слоя близок к акустическому импедансу стенки емкости (сталь). Погрешность от изменения толщины налипшего твердого слоя от 0 до

3 — 4 мм достигнет 100 . Следовательно, контроль уровня порошка при толщине спекшегося слоя более 4 мм при использовании известного способа невозможен.

Применение предлагаемого бесконтактного способа определения границы раздела двух сред в импульсном режиме позволяет получать в спектре возбуждаемых акустических колебаний частоты 500 кГц. Поэтому основная погрешность измерений этим способом не превышает погрешности измерений по сравнению с прототипом. Применение предлагаемого способа позволяет устранить влияние доIlollHèTeëьной погрешности от изменяющейся плотности вещества в слое, пограничном с внутренней поверхностью стенки резервуара.

Таким образом, преимуществами предлагаемого способа по сравнению с известными являются: повышение точности определения границы раздела двух сред в условиях изменяющейся плотности вещества в слое, пограничном с внутренней поверхностью

5 стенки резервуара, путем разрушения данного слоя; расширение области применения способа за счет обеспечения возможности контроля, например, в условиях налипания

10 твердых осадков на стенки резервуара практически с любым акустическим импедансом и произвольной толщины.

Формула изобретения

Способ контроля уровня жидких и сыпу15 чих сред, при котором возбуждают акустические колебания в стенке резервуара, принимают акустические колебания и определяют их амплитудные параметры, по величине которых судят о наличии среды в

20 зоне контроля, о т л и ч.а ю шийся тем, что, с целью повышения точности при контроле сред, склонных к налипанию или образованию.осадка на стенках резервуара, за счет одновременного разрушения слоя

25 осадка в зоне измерения, в стенке резервуара возбуждают акустические колебания интенсивностью 0,5-10 Вт/см . г