Устройство автоматического сброса жидкости из накопителя жидкости

 

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано, например, в установках газовой, химической и нефтяной промышленности, а также в бытовой технике. Технический результат - повышение точности определения момента окончания сброса жидкости. Устройство содержит накопитель жидкости в виде газосепаратора, снабженный сливным трубопроводом, в который встроен управляемый сливной клапан с исполнительным механизмом, а также акустический датчик, блок обработки сигналов, ключ в цепи питания исполнительного механизма управляемого сливного клапана, причем акустический датчик установлен на сливном трубопроводе вблизи управляемого сливного клапана, а к выходу входного усилителя блока обработки сигналов подключены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, быстрый Фурье-преобразователь и анализатор, выполненный с возможностью контроля отношения интенсивности сигналов, соответствующих выбранным частотам акустического сигнала, и выделения его порогового изменения в момент прохождения границы раздела жидкость - газ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано, например, в установках газовой, химической и нефтяной промышленности, а также в бытовой технике.

Наиболее близким к заявляемому предложению является устройство автоматического сброса жидкости из накопителя жидкости, содержащее накопитель жидкости, например в виде газосепаратора, снабженный сливным трубопроводом, в который помещен управляемый сливной клапан с исполнительным механизмом, а также акустический датчик, выход которого соединен с входом входного усилителя блока обработки сигналов, причем выход блока обработки сигналов подключен к управляющему входу ключа, введенного в цепь питания исполнительного механизма управляемого сливного клапана (см. , например, журнал "Газовая промышленность" N 5, 1997 г., Москва, изд-во "Газоил пресс", статья Н.Н. Бакурского и др. "Сигнализатор уровня жидкости с накладными акустическими зондами", с. 25, 26). Недостатком известного устройства является недостаточная точность момента окончания сброса жидкости из накопителя жидкости и недостаточная надежность.

Техническим результатом данного изобретения является создание устройства автоматического сброса жидкости из накопителя жидкости, обладающего более высокой точностью определения момента окончания сброса жидкости и более высокой надежностью.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве автоматического сброса жидкости из накопителя жидкости, содержащем накопитель жидкости, например, в виде газосепаратора, снабженный сливным трубопроводом, в который встроен управляемый сливной клапан с исполнительным механизмом, а также акустический датчик, выход которого соединен с входом входного усилителя блока обработки сигнала, причем выход блока обработки сигналов подключен к управляющему входу ключа, введенного в цепь питания исполнительного механизма управляемого сливного клапана, акустический датчик установлен на сливном трубопроводе вблизи управляемого сливного клапана, а к выходу входного усилителя блока обработки сигналов подключены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, быстрый Фурье-преобразователь и анализатор порогов, выход которого является выходом блока обработки сигналов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства.

На фиг. 2 представлена хронограмма контрольного цикла определения границы раздела "жидкость - газ" для примера, когда в качестве накопителя жидкости используется газосепаратор.

Устройство автоматического сброса жидкости из накопителя жидкости содержит накопитель жидкости 1, сливной трубопровод 2, управляемый сливной клапан 3, акустический датчик 4, блок обработки сигналов 5, входной усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь 7, быстрый Фурье-преобразователь 8, анализатор порогов 9, ключ 10, исполнительный механизм 11 управляемого сливного клапана 3.

Устройство работает следующим образом.

Шум среды, протекающей по сливному трубопроводу 2, преобразуется акустическим датчиком 4 в переменный электрический сигнал. При этом установка акустического датчика 4 на сливном трубопроводе 2 вблизи управляемого сливного клапана 3 позволяет повысить точность определения момента окончания слива жидкости, который определяется на основе анализа пороговых изменений спектра акустических шумов в сливном трубопроводе 2 в момент прохождения границы раздела "жидкость - газ" (в случае, когда в качестве накопителя жидкости 1 используется газосепаратор).

Переменный электрический сигнал поступает на входной усилитель 6 блока обработки сигнала 5, где усиливается и передается на аналого-цифровой преобразователь 7, в котором преобразуется в цифровой сигнал.

Затем цифровой сигнал поступает на вход быстрого Фурье-преобразователя 8, выполненного на основе платы L-1250 (см. ТО ДЛИЖ 411618.001 ТО), в котором осуществляется спектральный анализ цифрового сигнала (в диапазоне частот 2...20 кГц) путем разложения цифрового сигнала по частотам и выделения программно-заданных частот. После этого сигналы поступают в анализатор порогов 9, выполненный на базе микропроцессора IBM PC/AT - совместимого персонального компьютера-AWS-825P (см., например, каталог фирмы Advantech "Все необходимое для автоматизации на базе PC", русское издание, ProSoft, Москва, 1997 г. , с. 2-6), в котором происходит анализ пороговых изменений интенсивности сигналов на программно-выделенных частотах. В момент окончания полного сброса жидкости в сливном трубопроводе 2 проходит граница раздела "жидкость - газ". При этом интенсивность акустического сигнала на выделенных частотах изменяется пороговым образом. С целью исключения выдачи ложных команд алгоритм определения момента окончания сброса жидкости предусматривает контроль отношения интенсивности сигналов на двух частотах, имеющих встречную динамику в момент прохождения границы раздела "жидкость - газ" (см. фиг. 2). Значения выбираемых частот и уровень порога зависят от конструкции конкретного управляемого сливного клапана 3. Например, для стандартного пневмоклапана, используемого на газосепараторах, оптимальным является выбор частот соответственно 2 кГц и 5 кГц. При этом отношение интенсивностей сигналов на этих частотах в момент прохождения границы раздела "жидкость - газ" изменяется от 30 дБ до 5 и менее дБ пороговым образом. При выполнении пороговых условий (≅ 5 дБ) анализатор порогов 9 выдает сигнал - команду на управляющий вход ключа 10, который отключает питающее напряжение (+ 24 В), подаваемое на исполнительный механизм 11 сливного клапана 3 во время сброса жидкости. Таким образом заканчивается цикл сброса жидкости из накопителя жидкости 1. Старт сброса жидкости осуществляется командой из анализатора порогов 9 на ключ 10. Режим включения стартовой команды может быть таймерный, либо программируемый с учетом дебета накапливаемой жидкости и объемов ее сброса.

По заявляемому предложению изготовлен опытный образец и проведены испытания, подтверждающие получение более высокой точности определения момента окончания сброса жидкости из накопителя жидкости и более высокой надежности. При этом точность определения момента окончания сброса жидкости для накопителя не хуже 4 - 5 с (см. фиг. 2) не зависит от площади поперечного сечения накопителя и образования неконтролируемого осадка на стенках накопителя из-за принципа действия заявляемого устройства. Повышение надежности работы заявляемого устройства при минусовых температурах обеспечивается стабильностью градуировочной характеристики используемого акустического датчика в реальных рабочих температурах ±50^oC.

Формула изобретения

1. Устройство автоматического сброса жидкости из накопителя жидкости, содержащее накопитель жидкости, снабженный сливным трубопроводом, в который помещен управляемый сливной клапан с исполнительным механизмом, а также акустический датчик, выход которого соединен с входом входного усилителя блока обработки сигналов, причем выход блока обработки сигналов подключен к управляющему входу ключа, введенного в цепь питания исполнительного механизма управляемого сливного клапана, отличающееся тем, что акустический датчик установлен на сливном трубопроводе вблизи управляемого сливного клапана, а к выходу входного усилителя блока обработки сигналов подключены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, быстрый Фурье-преобразователь и анализатор, выход которого является выходом блока обработки сигналов, при этом анализатор выполнен с возможностью контроля отношения интенсивности сигналов, соответствующих выбранным частотам акустического сигнала, и выделения его порогового изменения в момент прохождения границы раздела жидкость - газ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопитель жидкости выполнен в виде газосепаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2