Ультразвуковой уровнемер



Ультразвуковой уровнемер

 


Владельцы патента RU 2419074:

ООО "Газпром трансгаз Махачкала" (RU)

Изобретение относится к ультразвуковым контрольно-измерительным устройствам и может быть использовано для контроля уровня жидкостей в резервуарах. Сущность изобретения: устройство содержит электроакустический преобразователь, блок измерения и регистрации, вертикально закрепленный звукопровод, заполненный жидкостью, на конце которого установлен электроакустический преобразователь. Отражатель в конце звукопровода выполнен в виде угольника с прямым углом между сторонами и горизонтальной площадкой между ними, который ориентирован относительно звукопровода таким образом, что часть излучения от электроакустического преобразователя попадает на горизонтальную площадку под прямым углом, а часть - на сторону угольника под углом в 45° к поверхности. Технический результат: повышение надежности, упрощение и повышение точности измерения уровня жидкости в резервуарах, в том числе и подземных. 1 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковым контрольно-измерительным устройствам и может быть использовано для контроля уровня жидкостей в резервуарах.

Известен ультразвуковой уровнемер, зондирующий поверхность жидкости ультразвуковым излучением через газовую среду и измеряющий время распространения ультразвуковых колебаний от излучателя до границы раздела двух сред и обратно (Уровнемер ультразвуковой. Руководство по эксплуатации. Санкт-Петербург. Размещен на сайте www.vzljot.ru).

Недостатками такого уровнемера является сложность создания электроакустических преобразователей, имеющих малые габариты и вес (Хамидуллин В.К. Ультразвуковые контрольно-измерительные устройства и системы. Издательство Ленинградского университета, 1989, с.152-154), а также необходимость в применении мощных электроакустических преобразователей для компенсации значительного затухания интенсивности ультразвуковых колебаний, которое наблюдается при распространении их в газовой среде (А.А.Горбатов, Г.Е.Рудашевский. Акустические методы измерения расстояний и управления. Энергоиздат 1981, с.39-44).

Известен импульсный измеритель уровня жидкости, измеряющий уровень жидкости в резервуаре, зондируя поверхность жидкости через стенку сосуда электроакустическим преобразователем, прикрепленным ко дну резервуара с наружной стороны (И.А.Бородина и др. Акустические методы измерения и контроля уровней жидкости в резервуарах. Издательство Саратовского университета, 2002, с.9-14). Применение такого уровнемера затруднительно, если сосуд с жидкостью находится под землей и отсутствует доступ к его донной поверхности с наружной стороны.

Известен уровнемер-сигнализатор ультразвуковой УУС, позволяющий измерить уровень жидкости в резервуаре с недоступной донной стенкой, содержащий погружной датчик, который размещается на специальной штанге, опускаемой на дно сосуда через фланец (http://benc.kiev.ua/).

Недостатком такого уровнемера является сложность его эксплуатации, так как непосредственно излучатель-приемник акустических колебаний погружен в жидкость, и при выходе его из строя необходима остановка технологического процесса и разгерметизация сосуда, что особенно нежелательно при наличии в резервуаре токсичной жидкости (например, этилмеркаптан, применяемый в газовой промышленности для одоризации природного газа).

Прототипом предлагаемого изобретения является ультразвуковое устройство для измерения уровня жидкостей (авторское свидетельство СССР №1721444, кл. G01F 23/28. Опубликовано в бюл. №11 от 23.03.92), содержащее заполненный жидкостью звукопровод, выполненный в виде трубы L-образной формы, на одном конце которой закреплен электроакустический преобразователь, а другой конец закрыт пластиной, (причем сгибы звукопровода снабжены отражателями, установленными под углом 45° относительно осевой линии трубы), поплавок, установленный снаружи звукопровода, от которого должно происходить отражение ультразвуковых волн.

К недостаткам прототипа относятся наличие в составе устройства подвижного поплавка, уровень погружения которого зависит от свойств жидкости, отсутствие учета зависимости скорости распространения ультразвука от температуры, а также наличие на нижнем конце звукопровода пластины, которая уменьшает интенсивность падающих на поверхность поплавка ультразвуковых волн.

Техническим результатом применения предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно в нем отсутствуют подвижные части в составе, учитывается зависимость скорости распространения ультразвуковых волн от температуры, а также не содержит в составе пластину на нижнем конце звукопровода.

Сущность изобретения заключается в том, что отражатель в конце звукопровода выполнен в виде угольника с прямым углом между его сторонами и горизонтальной площадкой между ними, который ориентирован относительно звукопровода таким образом, что часть излучения от электроакустического преобразователя попадает на горизонтальную площадку под прямым углом, а часть - на сторону угольника под углом в 45° к поверхности.

На чертеже приведена схема ультразвукового уровнемера, поясняющая его устройство и принцип работы.

Ультразвуковой уровнемер состоит из вертикально закрепленного на резервуаре 5 с жидкостью звукопровода 3, на нижнем конце которого установлен отражатель 4 в виде угольника с прямым углом между сторонами и горизонтальной площадкой между ними. Нижний конец звукопровода с отражателем погружается в жидкость (уровень которой необходимо измерить) до дна резервуара. На верхнем конце звукопровода, находящегося с наружной стороны резервуара, установлено 90° колено 2, на котором устанавливается электроакустический преобразователь 1. Ко второму выходу колена подводится трубопровод, по которому происходит процесс перемещения жидкости в резервуар или из него.

Уровнемер работает следующим образом. Для работы уровнемера необходимо, чтобы звукопровод и колено были заполнены жидкостью. Их заполнение жидкостью произойдет при операциях по перемещению жидкости через звукопровод. Если жидкость уже находится в резервуаре, то звукопровод и колено заполняют жидкостью, создав в резервуаре избыточное давление. Ультразвуковые импульсы, излучаемые электроакустическим преобразователем 1 через стенку колена 2, попадают в звукопровод и, распространяясь в нем, достигают отражателя 4. Часть излучения отразится от горизонтальной площадки отражателя и по звукопроводу вернется к электроакустическому преобразователю. Другая часть излучения попадет на наклонную поверхность отражателя, отразившись от нее, достигнет другой наклонной поверхности отражателя и, отразившись от нее, достигнет границы раздела газ-жидкость 6 под прямым углом. Отразившись от этой границы, ультразвуковая волна вернется к электроакустическому преобразователю. Зная расстояние от электроакустического преобразователя до горизонтальной площадки отражателя (его предварительно необходимо измерить), время распространения ультразвуковой волны до отражателя и время распространения до поверхности жидкость-газ, определяют уровень жидкости в резервуаре по формулам

l1=ν·t1; l1+h=ν·t2

откуда ,

где

l1 - расстояние (фиксированное значение для данного резервуара) от электроакустического преобразователя до дна резервуара;

ν - скорость распространения ультразвука в жидкости;

t1 - время распространения ультразвука от электроакустического преобразователя до дна резервуара;

t2 - время распространения ультразвука от электроакустического преобразователя до уровня жидкости

Ультразвуковое устройство для измерения уровня жидкости в резервуарах, содержащее электроакустический преобразователь, блок измерения и регистрации, заполненный рабочей жидкостью вертикально закрепленный звукопровод, на одном конце которого установлен электроакустический преобразователь, отличающееся тем, что отражатель на конце звукопровода выполнен в виде угольника с прямым углом между сторонами и горизонтальной площадкой между ними, который ориентирован относительно звукопровода таким образом, что часть излучения от электроакустического преобразователя попадает на горизонтальную площадку под прямым углом, а часть - на сторону угольника под углом в 45° к поверхности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области бесконтактного измерения уровня различных физических сред и может быть применено в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Изобретение относится к технологиям измерения уровня с использованием параболической антенны для радара уровня. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может применяться для измерения уровня жидких или сыпучих материалов, а также для измерения расстояния. .

Изобретение относится к ультразвуковым локационным измерителям уровня жидких и сыпучих продуктов в резервуарах на автозаправочных станциях и нефтебазах, а также в химической, нефтяной, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к устройству для определения и/или контроля, по меньшей мере, одного параметра процесса среды, содержащему, по меньшей мере, один сенсорный блок для регистрации параметра процесса, причем сенсорный блок вырабатывает измерительные сигналы, по меньшей мере, один электронный блок для управления сенсорным блоком, причем электронный блок содержит, по меньшей мере, один микропроцессор, и, по меньшей мере, один блок памяти, который связан с сенсорным блоком и в котором могут храниться управляющие данные, причем управляющие данные специфически относятся к сенсорному блоку и считываются электронным блоком.

Изобретение относится к области измерительной техники и может применяться для измерения уровня жидких или сыпучих материалов, а также для измерения расстояния. .

Изобретение относится к ультразвуковым локационным измерителям уровня жидких и сыпучих продуктов в резервуарах на автозаправочных станциях и нефтебазах, а также в химической, нефтяной, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к бесконтактным средствам измерения объема различных сред, включая агрессивные и сыпучие (грунт). .

Изобретение относится к ультразвуковым локационным измерителям уровня жидких и сыпучих продуктов в резервуарах на автозаправочных станциях и нефтебазах, а также в химической, нефтяной, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к электрическим методам контроля и может быть использовано для измерения массы сжиженных газов, включая криогенные жидкости, при любом их фазовом состоянии, а также для измерения положения границы раздела и диэлектрической проницаемости каждого слоя двухслойных сред

Изобретение относится к области бумажного производства и может быть использовано для отслеживания образования осадков в технологии бумажного производства

Изобретение относится к радиометрическому измерительному прибору с радиоактивным излучателем и детектором для регистрации образующейся в месте расположения детектора интенсивности излучения

Изобретение относится к средствам автоматизации контроля предельного уровня различных жидкостей и сыпучих материалов в промышленных и бытовых резервуарах

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для обнаружения жидкости или газа в зоне контроля

Изобретение относится к области ультразвуковой измерительной техники и предназначено для автоматического дистанционного измерения уровней жидкости различных типов в производственных и транспортных емкостях в нефтехимической, химической, горнодобывающей, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к гидрометеорологии, океанологии, океанографии и может быть использовано в синоптических предсказаниях, при строительстве береговых и портовых сооружений и мониторинге изменений водных границ океанских побережий
Наверх