Способ определения уровня раздела фаз в каналах

Авторы патента:

G01F23/24 - путем измерения сопротивления резистора, изменяющегося за счет контакта с проводящей жидкостью

Владельцы патента RU 2506544:

Болтенко Эдуард Алексеевич (RU)
Шаров Виктор Петрович (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении раздела фаз в парогенерирующих установках. Способ заключается в том, что устанавливают датчик, выполненный, например, в виде электропроводной проволоки, в канале по направлению силы тяжести нагревают датчик путем пропускания тока через датчик, измеряют электрическое сопротивление датчика R, отличающийся тем, что измеряют ток I, проходящий через датчик, определяют приращение температуры датчика на участках датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами Δt_п=I²R/πdLα_п, Δt_ж=I²R/πdLα_ж, определяют удельное электрическое сопротивление датчика, контактирующего с паровой и жидкой фазами ρ_п=ρ₀(1+βΔt_п), ρ_ж=ρ₀(1+βΔt_ж), определяют толщину парового h_п и жидкостного слоя h_ж:h_п=(RS-ρ_жL)/(ρ_п-ρ_ж), h_ж=L-h_п, где ρ_ж и ρ_п - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой фазе соответственно; R - электрическое сопротивление датчика; I - ток через датчик; L - длина датчика; S - поперечное сечение датчика, β - термический коэффициент сопротивления, d - диаметр датчика, ρ₀ - удельное электрическое сопротивление материала датчика при t=20°C, α_п, α_ж - коэффициенты теплоотдачи на поверхности датчика при взаимодействии с паровой и жидкой фазами. В случае наличия в канале двухфазного слоя, дополнительно устанавливается дополнительный датчик в виде электропроводной проволоки в сечении канала, где отсутствует двухфазный слой. Технический результат - повышение точности определения уровней раздела паровой, жидкой фаз и двухфазного слоя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при определении раздела фаз в парогенерирующих установках.

Известно большое количество уровнемеров. Работа уровнемеров основана на различных физических принципах. Известен гидростатический уровнемер (В.П. Преображенский. Теплотехнические измерения и приборы, третье издание, переработанное. - Москва «Энергия», 1978 г., с.530). Принцип работы гидростатического уровнемера заключается в измерении давления столба жидкости и определении на основе измеренного давления столба жидкости уровня раздела фаз.

Основной недостаток гидростатического уровнемера при использовании его для измерения уровня в каналах с двухфазным слоем состоит в том, что плотность теплоносителя, на основе которого определяется высота столба жидкой фазы отличается от плотности воды на линии насыщения, которая используется для расчета уровнемера (В.А.Демченко. О точности измерения уровня воды в парогенераторах АЭС. Теплоэнергетика, №2, 1999, с.56). Ошибка определения уровня может быть значительной (25-35%).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ определения уровня газовой фазы в канале заключающийся в том, что устанавливают датчик, выполненный, например, в виде электропроводной проволоки, в канале по направлению силы тяжести, нагревают датчик путем пропускания тока через датчик, измеряют электрическое сопротивление датчика R. (Детектирование нижнего уровня масла с помощью термисторов (Low oil level sensing with thermistors. Loisch J. SAE Techn. Pap.Ser., 1989, №891758, 67-70). Контрольно-измерительная техника, №4, 1991 г. Государственный комитет по науке и технике. Академия наук СССР. Всесоюзный институт научной и технической информации (ВИНИТИ).

Основной недостаток способа в том, что на его основе невозможно определить уровни раздела фаз в каналах, где присутствует паровая, жидкая фаза и двухфазный слой.

Предлагается.

1. Способ определения уровня раздела фаз в каналах заключающийся в том, что устанавливают датчик, выполненный, например, в виде электропроводной проволоки, в канале по направлению силы тяжести, нагревают датчик путем пропускания тока через датчик, измеряют электрическое сопротивление датчика R, отличающийся тем, что измеряют ток I, проходящий через датчик, определяют приращение температуры датчика на участках датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами Δt_п=I²R/(πdLα_п), Δt_ж=I²R/(πdLα_ж).

Определяют удельное электрическое сопротивление датчика, контактирующего с жидкой ρ_ж и паровой ρ_п фазами ρ_п=ρ₀(1+βΔt_п), ρ_ж=ρ₀(1+βΔt_ж), определяют толщину парового h_п и жидкостного слоя h_ж.

h_п=(R·S-ρ_жL)/(ρ_п-ρ_ж), h_ж=L-h_п, где ρ_ж и ρ_п - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой и паровой фазе соответственно; R - электрическое сопротивление датчика; I - ток через датчик; L - длина датчика; S - поперечное сечение датчика, ρ термический коэффициент сопротивления, d - диаметр датчика, ρ₀ - удельное электрическое сопротивление материала датчика при t=20°С, α_п, α_ж - коэффициенты теплоотдачи при взаимодействии датчика с паровой и жидкой фазами соответственно определяются в предварительных опытах.

2. Способ определения уровня раздела фаз в каналах по п.1 отличающийся тем, что устанавливают дополнительный датчик, длина которого равна длине основного датчика, в виде электропроводной проволоки в сечении канала, в котором отсутствует двухфазный слой, нагревают дополнительный датчик путем пропускания тока, измеряют ток I1, измеряют электрическое сопротивление дополнительного датчика R1, определяют приращение температуры датчика на участках дополнительного датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами

Δt_п=I1²R1/(πdLα_п), Δt_ж=I1²R1/(πdLα_ж)

Определяют удельное электрическое сопротивление дополнительного датчика, контактирующего с паровой и жидкой фазами

ρ_п=ρ₀(1+βΔt_п), ρ_ж=ρ₀(1+βΔt_ж),

определяют толщину слоя, соответствующего суммарной толщине парового и двухфазного слоя h_п1=h_п+h_дв, h_п1=(R1·S-ρ_жL)/(ρ_п1-ρж)

определяют толщину жидкостного слоя,

h_ж=L-(R1·S-ρ_жL)/(ρ_п1-ρ_ж), определяют электрическое сопротивление основного датчика, соответствующее длине h_п1 - суммарной толщине парового и двухфазного слоя, R_п1=R-ρ_жh_ж/S,

определяют толщину парового и двухфазного слоя

h_п=(R_п1·S-ρ_двh_п1))/(ρ_п-ρ_дв), h_дв=L-h_ж-h_п,

где R1 электрическое сопротивление дополнительного датчика; L - длина датчика; I1 - ток через дополнительный датчик; S - поперечное сечение дополнительного датчика; ρ_дв - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в двухфазном слое, ρ_п в паровом слое, ρ_ж - в жидкостном слое; R - электрическое сопротивление основного датчика.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении точности определения уровня раздела паровой и жидкой фаз, что обеспечивается тем, что измеряют ток I, проходящий через основной датчик, определяют приращение температуры датчика на участках датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами Δt_п=I²R/(πdLα_п), Δt_ж=I²R/(πdLα_ж). Определяют удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой ρ_п фазах ρ_п=ρ₀(1+βΔt_п), ρ_ж=ρ₀(1+βΔt_ж), определяют толщину парового h_п и жидкостного слоя h_ж

h_п=(RS-ρ_жL)/(ρ_п-ρ_ж), h_ж=L-h_п, где ρ_ж и ρ_п - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой фазе соответственно; R - электрическое сопротивление основного датчика; I - ток через датчик; L - длина датчика; S - поперечное сечение датчика, β - термический коэффициент сопротивления, d - диаметр датчика, ρ₀ - удельное электрическое сопротивление материала датчика при t=20°C, α_п, α_ж - коэффициенты теплоотдачи на поверхности датчика при взаимодействии с паровой и жидкой фазами соответственно - определяются в предварительных опытах.

В случае наличия в канале двухфазного слоя технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении точности определения уровня раздела паровой, жидкой фаз и двухфазного слоя, что обеспечивается тем, что устанавливают дополнительный датчик, длина которого равна длине основного датчика, в виде электропроводной проволоки в сечение канала, в котором отсутствует двухфазный слой, нагревают дополнительный датчик путем пропускания тока, измеряют ток I1, измеряют электрическое сопротивление дополнительного датчика R1, определяют приращение температуры датчика на участках дополнительного датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами Δt_п=I1²R1/(πdLα_п), Δt_ж=I1²R1/(πdLα_ж), определяют удельное электрическое сопротивление дополнительного датчика, контактирующего с паровой и жидкой фазами ρ_п=ρ₀(1+βΔt_п), ρ_ж=ρ₀(1+βΔt_ж), определяют толщину слоя, соответствующего суммарной толщине парового и двухфазного слоя h_п1=h_п+h_дв,

h_п1=(R1·S-ρ_жL)/(ρ_п1-ρ_ж), определяют толщину жидкостного слоя, h_ж=L-(R1·S-ρ_жL))/(ρ_п1-ρ_ж), определяют электрическое сопротивление основного датчика, соответствующее длине h_п1 - суммарной толщине парового и двухфазного слоя, R_п1=R-ρ_жh_ж/S, определяют толщину парового и двухфазного слоя, h_п=(R_п1·S-ρ_двh_п1))/(ρ_п-ρ_дв),

h_дв=L-h_ж-h_п, где R1 - электрическое сопротивление дополнительного датчика; L - длина датчика; I1 - ток через дополнительный датчик; S - поперечное сечение дополнительного датчика; ρ_дв - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в двухфазном слое, ρ_п в паровом слое, ρ_ж - в жидкостном слое; R - электрическое сопротивление основного датчика.

Достижение технического результата, заключающегося в повышении точности определения уровней раздела паровой и жидкой фаз, обеспечивается за счет различного приращения температур частей датчика, находящегося в паровой и жидкой фазах и, соответственно, различного изменения удельных электрических сопротивлений датчика при пропускании тока через датчик.

Достижение технического результата, заключающегося в повышении точности определения уровней раздела паровой, жидкой фаз и двухфазного слоя, обеспечивается за счет установки дополнительного датчика в сечении канала, в котором отсутствует двухфазный слой, измерения сопротивления дополнительного датчика R1, определения сопротивления основного датчика, соответствующую суммарному сопротивлению парового и двухфазного слоя и определения толщины парового и двухфазного слоя.

Способ определения уровня раздела фаз в каналах осуществляется следующим образом.

1. Устанавливают датчик, выполненный, например, в виде электропроводной проволоки, в канале по направлению силы тяжести

2. Нагревают датчик путем пропускания тока через датчик

3. Измеряют ток, проходящий через датчик

4. Измеряют электрическое сопротивление датчика R

5. Определяют приращение температуры на участках датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазах

Δt_п=q/α_п, Δt_п=q/α_ж

α_п, α_ж - коэффициенты теплоотдачи при нахождении датчика в паровой и жидкой фазах соответственно, кВТ/м2°С, q плотность теплового потока на поверхности датчика кВТ/м², q=I²R/П, где П обогреваемый периметр П=πdL, Δt_п=I²R/πdLα_п, Δt_ж=I²R/πdLα_ж

6. Определяют удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой ρ_п фазах - используется зависимость удельного электрического сопротивления материала датчика от температуры, ρ_т=ρ₀(1+βΔt), ρ₀ - удельное электрическое сопротивление материала датчика при t=20°С, β - температурный коэффициент сопротивления. Для нержавеющей проволоки ρ_т=0.71(1+0.00091 Δt)

7. Определяют толщину парового (газового) h_п и жидкостного слоя h_ж:h_п=(RS-ρ_жL)/(ρ_п-ρ_ж), h_ж=L-h_п, где ρ_ж и ρ_п - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой фазе соответственно; R - электрическое сопротивление датчика; L - длина датчика; S - поперечное сечение датчика.

Полученные значения h_п, h_ж являются первым приближением. Далее значения h_п, h_ж уточняются. Определяется новое значение R_п, R_ж на участках датчика, взаимодействующего с паровой и жидкой фазах

R_п=ρ_пh_п/S, R_ж=ρ_ж h_ж/S, тепловые потоки q_п=I²R_п/πdh_п, q_ж=I²R_п/πdh_п, Δt_п=I²ρ_п/πdSα_п, Δt_ж=I²ρ_ж/πdS α_ж и новые значения ρ_п, ρ_ж, h_п, h_ж. Расчет заканчивается при достижении определенной разности Δh_п=h_пn+1- h_пn≤δ, где h_пn+1, h_пn - n и n+1 значения толщины парового слоя h_n, δ = точность расчета.

Способ определения уровня раздела фаз в каналах, в которых присутствует двухфазный слой, осуществляется следующим образом.

2. Нагревают датчик путем пропускания тока через датчик

3. Измеряют ток I, проходящий через датчик

4. Измеряют электрическое сопротивление датчика R

5. Устанавливают дополнительный датчик в виде электропроводной проволоки в сечении канала, где отсутствует двухфазный слой

6. Нагревают датчик путем пропускания тока через датчик

7. Измеряют ток I1, проходящий через дополнительный датчик

8. Измеряют электрическое сопротивление дополнительного датчика R1

9. Определяют удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой ρ_п фазах соответственно,

Для определения ρ_ж, ρ_п определяют приращение температур на участках дополнительного датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами Δt_п=q/α_п, Δt_п=q/α_ж α_п, α_ж - коэффициенты теплоотдачи в паровой и жидкой фазах соответственно, кВТ/м2°С, q - плотность теплового потока на поверхности датчика кВТ/м², q=I1²R1/П, где П - обогреваемый периметр П=πdL.

10. Определяют удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой ρ_п фазах - используется зависимость удельного электрического сопротивления материала датчика от температуры, ρ_т=ρ₀(1+βΔt), ρ₀ - удельное электрическое сопротивление материала датчика при t=20°С, β - температурный коэффициент сопротивления. Для нержавеющей проволоки ρ_т=0.71(1+0.00091 Δt)

11. Определяют толщину слоя, соответствующего суммарной толщине парового и двухфазного слоя h_п1=h_п+h_дв

h_п1=(R1·S-ρ_жL)/(ρ_п1-ρ_ж), определяют толщину жидкостного слоя

h_ж=L-(R1·S-ρ_жL))/(ρ_п1-ρ_ж), определяют электрическое сопротивление основного датчика, соответствующее длине h_п1 - суммарной толщине парового и двухфазного слоя, R_п1=R-ρ_жh_ж/S, определяют толщину парового и двухфазного слоя, h_п=(R_п1·S-ρ_двh_п1))/(ρ_п-ρ_дв), h_дв=L-h_ж-h_п, где R1 электрическое сопротивление дополнительного датчика; L - длина датчика; I1 - ток через дополнительный датчик; S - поперечное сечение дополнительного датчика; ρ_дв - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в двухфазном слое, ρ_п в паровом слое, ρ_ж - в жидкостном слое; R - электрическое сопротивление основного датчика. Полученные значения h_п, h_ж, h_дв являются первым приближением. Далее значения h_п, h_ж, h_дв уточняются.

На фиг.1 показана схема размещения датчика в парогенераторе, где отсутствует двухфазный слой. В парогенерирующем устройстве 1 имеем паровой слой толщиной h_п и жидкостный слой толщиной h_ж. Через электроизолятор 2 введен датчик 3, выполненный в виде электропроводной проволоки. Длина датчика 3 равна L=h_п+h_ж. На фиг.2 показана схема размещения датчика в парогенераторе, где присутствует двухфазный слой. В парогенерирующем устройстве 1 имеем паровой слой толщиной hп, жидкостный слой толщиной h_ж и двухфазный слой толщиной h_дв. Через электроизоляторы 2 введен основной датчик 3 и дополнительный датчик 4. Датчики выполнены в виде электропроводной проволоки. Длина датчика 4 равна L=h_п1+h_ж. Паровой слой h_п1=h_дв+h_п. Пример определения уровня раздела фаз в парогенераторе АЭС при наличии двухфазного слоя. В качестве базовой длины принята длина 4 м. В качестве датчика используем нержавеющий провод диаметром 1 мм, длина 4 м. Ток, пропускаемый через основной и дополнительный датчик, I=I1=10А. Измеренное сопротивление основного датчика - R=4,05 Ом, дополнительного R1=4,15 Ом, S=πd²/4=0,78510^-6м², ρ₀=0,71 Ом мм²/м. Определим удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой фазе. Для этого определим среднюю плотность теплового потока на поверхности дополнительного датчика q=W/П=I1² R/πd L=100·4,15/πd L=100 4,15/π·1·4·10^-3=33,04 кВт/м², W, П - электрическая мощность, подведенная к проводнику и обогреваемый периметр проводника соответственно, d - диаметр проводника. Определяем приращение температуры Δt_п, Δt_ж на частях провода, находящихся в контакте с паровой и жидкой фазой., Δt_п=q/α_п, Δt_ж=q/α_ж, α_п, α_ж - коэффициенты теплоотдачи провода с паровой и жидкой фазах соответственно, кВТ/м²°С. Определяются либо в предварительных опытах, либо из литературных источников. Примем следующие значения α_п, α_ж.

α_п=100 Вт/м²°С, α_ж=5000 Вт/м²°С, Δt_п=q/α_п=33040/100=330,4°С, Δt_ж=q/α_ж=33040/5000=6,608°С, ρ_п=0,71(1+0,00091·330.4)=0,9237, ρ_п1=ρ_п, ρ_ж=0,71(1+0,00091·6,608)=0,7143, h_п1=(4,15·0,785-0,714·4)/(0,916-0,714)=1,98886, h_ж=4-1,98886=2,011

Определяем электрическое сопротивление основного датчика, соответствующее длине h_п1 - суммарной толщине парового и двухфазного слоя

R_п1=R-ρ_ж h_ж/S=4,05-0,714 2,011/0,785=2,2208

h_п=(R_п1·S-ρ_дв h_п1))/(ρ_п1-ρ_дв)=(2,2208 0,785-0,715 1,98886)/(0,916-0,715)=1,5996, h_дв=4-2,011-1,5996=0,3894,

где ρ_дв=0,71(1+0,00091·1,612)=0,715, Δt_дв=q/α_дв=1,612. α_дв - коэффициент теплоотдачи в двухфазном слое - принят равным 20000 Вт/м²°С.

Второе приближение - определяем электрическое сопротивление датчика (провода), находящегося в паровой и жидкой фазах, R_п=ρ_п h_п/S=0,9237 1,98886/0,785=2,3403, R_ж=1,809. Определяем тепловые потоки и, соответственно, приращение температур на части датчика, находящегося в паровой и жидкой фазах q_п=100 2,3403/3,14·1·1,9886=37149,5 Вт/м², Δt_п=371,49°С, Δt_ж=5,73°С. ρ_п=0,947, ρ_ж=0,7137

h_п1=(4,15·0,785-0,7137·4)/(0,947-0,7137)=1,727

h_ж=4-1,7274=2,273, R_п1=R-ρ_ж h_ж/S=4,05-0,7137 2,273/0,785=1,933,

h_п=(Rп1·S-ρ_двh_п1))/(ρ_п1-ρ_дв)=(1,933·0,785-0,711 1,727)7(0,947-0,7137)=1,2396, h_дв=4-2,273-1,273=0,454, где ρ_дв=0,71(1+0,00091·1,447)=0,711, Δt_дв=q/α_дв=1,447. Разница между первым и вторым приближением толщины β=(0,454-0,3894)-100/0.454=14,2%.

Третье приближение двухфазного слоя.

Определяем электрическое сопротивление датчика (провода), находящегося в паровой и жидкой фазах

R_п=ρ_п h_п1/S=0,947 1,727/0,785=2,0834, R_ж=0,7137 2,273/0,785=2,066, q_п=100 2,0834/(3,14 1 1,727)=38419, Δt_п=384,19°С, Δt_ж=5,789°С.

ρ_п=0,955, ρ_ж=0,7136. Определяем тепловые потоки и приращение температур на части датчика, находящегося в паровой и жидкой фазах.

q_п=100 2,3403/3,14·1·1,9886=37149,5 Вт/м², Δt_п=371,49°С, Δt_ж=5,73°С.

ρ_п=0,947, ρ_ж=0,7137. h_п1=(4,15·0,785-0,7136·4)/(0,955-0,7136)=1,6706

h_ж=4-1,7274=2,3294Rп1=R-ρж hж/S=4,05-0,7136 2,3294/0,785=1932,

R_дв=0,711 0,454/0,785=0,4112, q_дв=100 0,4112/(3,14 1 0,454)=28845. h_п=(R_п1·S-ρ_дв h_п1))/(ρ_п1-ρ_дв)=(1,9324·0,785-0,711 1,6706)/(0,955-0,7109)=1,352, h_дв=4-2,2304-1,35=0,4196,

где ρ_дв=0,71(1+0,00091·1,447)=0,711, Δt_дв=q/α_дв=1,442. Разница между вторым и третьим приближением толщины двухфазного слоя составляет β=(0,454-0,4196)-100/0,454=7,5%.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность определения уровня раздела паровой, жидкой фаз и двухфазного слоя, что обеспечивается за счет различного приращения температур частей датчика, находящегося в паровой и жидкой фазах и, соответственно, различного изменения удельных электрических сопротивлений датчика при пропускании тока через датчик.

1. Способ определения уровня раздела фаз в каналах, заключающийся в том, что устанавливают датчик, выполненный, например, в виде электропроводной проволоки, в канале по направлению силы тяжести, нагревают датчик путем пропускания тока через датчик, измеряют электрическое сопротивление датчика R, отличающийся тем, что измеряют ток I, проходящий через датчик, определяют приращение температуры датчика на участках датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами Δt_п=I²R/πdLα_п, Δt_ж=I²R/πdLα_ж,
определяют удельное электрическое сопротивление датчика, контактирующего с паровой и жидкой фазами
ρ_п=ρ₀(1+βΔt_п), ρ_ж=ρ₀(1+βΔt_ж), определяют толщину парового h_п и жидкостного слоя h_ж:h_п=(RS-ρ_жL)/(ρ_п-ρ_ж), h_ж=L-h_п,
где ρ_ж и ρ_п - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρ_ж и паровой фазе соответственно; R - электрическое сопротивление датчика; I - ток через датчик; L - длина датчика; S - поперечное сечение датчика, β - термический коэффициент сопротивления, d - диаметр датчика, ρ₀ - удельное электрическое сопротивление материала датчика при t=20°C, α_п, α_ж - коэффициенты теплоотдачи на поверхности датчика при взаимодействии с паровой и жидкой фазами соответственно -определяются в предварительных опытах.

2. Способ определения уровня раздела фаз в каналах по п.1, отличающийся тем, что устанавливают дополнительный датчик в виде электропроводной проволоки в сечении канала, где отсутствует двухфазный слой, нагревают дополнительный датчик путем пропускания тока, измеряют ток I1, измеряют электрическое сопротивление дополнительного датчика R1, определяют приращение температуры датчика на участках дополнительного датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами
Δt_п=I1²R1/πdLα_п, Δt_ж=I1²R1/πd Lα_ж,
определяют удельное электрическое сопротивление дополнительного датчика, контактирующего с паровой и жидкой фазами
ρ_п=ρ₀(1+βΔt_п), ρ_ж=ρ₀(1+βΔt_ж), определяют толщину слоя, соответствующего суммарной толщине парового и двухфазного слоя h_п1=h_п+h_дв=(R1·S-ρ_жL)/(ρ_п1-ρ_ж), определяют толщину жидкостного слоя h_ж=L-(R1·S-ρ_жL)/(ρ_п1-ρ_ж), определяют электрическое сопротивление основного датчика, соответствующее длине h_п1 - суммарной толщине парового и двухфазного слоя, R_п1=R-ρ_жh_ж/S,
определяют толщину парового и двухфазного слоя
h_п=(R_п1·S-ρ_двh_п1)/(ρ_п-ρ_дв), h_дв=L-h_ж-h_п,
где R1 - электрическое сопротивление дополнительного датчика; L - длина датчика; I1 - ток через дополнительный датчик; S - поперечное сечение дополнительного датчика; ρ_дв - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в двухфазном слое, ρ_п - в паровом слое, ρ_ж - в жидкостном слое; R - электрическое сопротивление основного датчика.

Изобретение относится к устройствам для определения уровня криогенной жидкости и может быть применено как в криогенерирующих установках, так и в системах, потребляющих криопродукцию.

Датчик контроля уровня жидкости // 2456551

Изобретение относится к приборостроению, а именно к дискретным датчикам контроля уровня, и может быть использовано в системах и приборах для контроля уровня топлива при хранении, заправке, а также в процессе работы двигателей на криогенном топливе при жестких механических воздействиях.

Емкостный способ измерения уровня жидкостей и устройство для его осуществления // 2407993

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения уровня диэлектрических и токопроводящих жидкостей, например в резервуарах с нефтью или нефтепродуктами.

Измерительное устройство и устройство измерения проводимости для определения количества протекающей электрически проводящей жидкости, измерительный элемент и способ // 2381460

Изобретение относится к измерительному устройству для определения количества d(V(z)) электрически проводящей жидкости с проводимостью LF с помощью емкости при изменяющихся в вертикальном направлении (z-направлении) уровнях заполнения.

Способ определения уровня жидкости и устройство для его осуществления // 2336502

Изобретение относится к области средств для автоматизации контроля уровня различных жидкостей в промышленных и бытовых резервуарах, а также для контроля наличия и протока жидкостей в трубопроводах.

Датчик контроля и сигнализации границы раздела сред нефтепродукт-вода // 2321831

Емкостной измеритель уровня жидкости (варианты) // 2300742

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для контроля уровня диэлектрических и токопроводящих жидкостей в гидравлических системах (топливных, охлаждающих, накопительных и др.), например, уровня масла, топлива или тосола на транспортных средствах.

Датчик уровнемера // 2276333

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к средствам контроля и измерения уровня жидких и сыпучих сред в замкнутых объемах. .

Вибрационный сигнализатор уровня // 2269099

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля уровня сыпучих и жидких материалов. .

Способ изготовления датчика критического уровня // 2267093

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для контроля уровня токопроводящих заполняющих (жидких и сыпучих) материалов. .

Устройство для измерения электропроводности и устройство для обработки жидкости // 2507485

Описывается устройство (1) для измерения электропроводности, по меньшей мере, для определения уровня наполнения электропроводных жидкостей. Предусмотрен измерительный элемент (10), по меньшей мере, с одним несущим корпусом (12) и, по меньшей мере, двумя, имеющими первый (42) и второй (44) концы и проходящими в вертикальном направлении электродами (40а, b), причем электроды (40а, b) в зоне первого конца (42) имеют, по меньшей мере, одну экранированную зону (22), и каждый электрод (40а, b) имеет, по меньшей мере, одну первую и одну вторую соответственно граничащую с экранированной зоной (22) свободную контактную поверхность (46, 52). Причем вертикальная протяженность экранированной зоны (22) меньше, чем вертикальная протяженность второй свободной контактной поверхности (52), и больше, чем вертикальная протяженность первой свободной контактной поверхности (46). Описывается также устройство (70) для обработки жидкости с таким устройством (1) для измерения электропроводности. Технический результат - усовершенствование устройства обработки жидкости, а также возможность определения, по меньшей мере, одного параметра жидкости без искажения данных этого измерения вследствие увеличения уровня наполнения во время измерения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Датчик границы сред (дгс) для нефтеводяной фильтрующей установки (нвфу) // 2509985

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для контроля и сигнализации границы раздела сред нефтепродукт-вода в установках для очистки воды от нефтепродуктов или обводненных нефтепродуктов от воды. Сущность: датчик границы сред (ДГС) для нефтеводяной фильтрующей установки (НВФУ) содержит бронзовый фланец с отверстиями и приспособлениями для герметичного крепления к крышке или днищу резервуара; на фланце закреплен водонепроницаемый электронный блок, стойки измерительного канала. С электронным блоком соединены герметично проложенными проводниками ультразвуковые приемники и ультразвуковые излучатели в виде пьезокерамических шайб диаметром ~15÷18 мм и толщиной ~1.5÷3 мм. Для герметизации пьезокерамики применяются силкаст или полиуретан. Электронный блок постоянно контролирует скорость прохождения и амплитуду ультразвуковых импульсов в контролируемой среде. Датчик не содержит резьбовых соединений. Технический результат - упрощение в обслуживании, повышение надежности и безопасности работы датчика. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Сигнализатор уровня жидкого азота // 2523085

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости и может быть использовано в автоматических системах автоматики и аварийной сигнализации для измерения уровня жидкого азота. Сигнализатор уровня жидкого азота включает терморезисторы, расположенные на контролируемых уровнях в дьюаре и через которые проходит ток подогрева. Измерительный узел каждого из терморезисторов, выполняющий функцию определения изменения сопротивления терморезистора, функцию сравнения измеренного сопротивления с эталонным и функцию индикации, выполнен в виде микроконтроллера, подключенного токовыми выходом и входом для измерения напряжения к терморезистору. Микроконтроллер на токовом выходе формирует ток подогрева. Микроконтроллер дополнительно имеет функцию обновления эталонного значения сопротивления терморезистора при формировании сигнала о достижении жидким азотом контролируемого уровня. Технический результат - повышение быстродействия сигнализатора жидкого азота при опорожнении и заполнении дьюара, а также уменьшение непроизводственных потерь жидкого азота, вызванных кипением и испарением жидкого азота на нагретом термочувствительном элементе и исключение влияния на результат контроля изменения характеристик терморезистора из-за эффекта «старения». 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Способ определения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером // 2548579

Изобретение относится к области криогенной техники. Способ измерения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером с точечным резистивным датчиком температуры марки ТВО и контроллером управления процессом измерения отличается тем, что датчик устанавливается на разных уровнях и определяется разброс показаний значений сопротивления датчика: стабильный и малый разброс указанных значений характеризует расположение датчика в жидкой среде гелия, несколько худший разброс указанных значений характеризует расположение датчика в газообразной среде, наибольший разброс указанных значений соответствует положению датчика у поверхности жидкого гелия, и по итогу анализа разброса показаний сопротивления определяют уровень жидкого гелия. Задача, решаемая изобретением, заключается в нахождении способа определения уровня жидкого гелия точечным датчиком, не требующим его предварительной калибровки. 2 ил.

Кондуктометрический способ измерения уровня жидкости // 2559117

Изобретение относится к области контроля уровня электропроводных сред, преимущественно жидких металлов в атомно-энергетической промышленности. Кондуктометрический способ позволяет измерять уровень жидкого металла без введения каких-либо элементов конструкции уровнемера внутрь резервуара, где находится жидкий металл. Способ состоит в том, что в зоне возможного положения или перемещения уровня жидкого натрия в резервуаре на внешней поверхности стенки резервуара создается электрическое поле. Затем на выбранной локальной области, расположенной на внешней стенке резервуара с помощью двух электродов и измерительного устройства измеряется напряженность электрического поля, по которой вычисляется присутствие на данном участке за стенкой резервуара одной из сред, электропроводность которой соответствует либо жидкому натрию, либо воздуху. Электроды через определенные промежутки устанавливаются на всей зоне возможного положения уровня. Последовательным или одновременным зондированием стенки на различных участках резервуара дискретно-аналоговым способом определяется место, где находится граница раздела между воздухом и жидким натрием, т.е. определяется положение уровня жидкого металла в резервуаре. Электрическое поле образуется с помощью тока, подводимого к двум электродам, контактирующим с внешней стороной стенки резервуара, причем один из электродов находится на самой верхней части резервуара, куда может подняться уровень жидкого натрия, а другой электрод находится на самой нижней части резервуара. Напряженность электрического поля на внешней поверхности стенки резервуара определяется путем измерения отношения разности потенциалов между двумя зондирующими электродами, расположенными по вертикали на некоторой выбранной локальной области внешней поверхности резервуара, к расстоянию между этими электродами. Технический результат: надежный контроль уровня жидкого металла при обеспечении заданных метрологических характеристик в широком диапазоне температур, а также непрерывность контроля и умеренная стоимость. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для измерения уровня потока жидкости в открытом канале // 2570431

Изобретение относится к технике измерения уровня потока жидкости, протекающего по открытому каналу. Техническим результатом является повышение надежности измерения уровня. Устройство состоит из первичного преобразователя, имеющего участок канала, по которому протекает поток жидкости, и измерительного блока, имеющего источник переменного напряжения низкой частоты, причем первичный преобразователь имеет кран, выполненный из электропроводного материала и подключенный к водопроводной сети, и два электрода, из которых один расположен по линии траектории струи, приблизительно на ее середине, а другой расположен в потоке на дне канала, причем кран и электрод, расположенный на дне канала, подключены к источнику переменного напряжения низкой частоты, а электрод, расположенный приблизительно на середине струи, и электрод, расположенный на дне канала, подключены ко входу измерительного блока, и отличается тем, что первичный преобразователь имеет лоток, выполненный из неэлектропроводного материала и расположенный между краном и электродом, находящимся на дне канала, под углом α<π/2 к поверхности раздела сред «воздух - жидкость», а электрод, расположенный по линии траектории струи приблизительно на ее середине, закреплен в полости лотка. 1 ил.

Измеритель уровня жидкости // 2579542

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкостей при заполнении и опорожнении резервуаров, в частности уровня компонентов жидкого криогенного топлива в емкостях и баках при жестких механических воздействиях. Технический результат - повышение механической прочности и надежности измерителя уровня жидкости, точности его измерений, а также возможность его расположения с наклоном к вертикали, что повышает его универсальность применения для баков (емкостей) различных геометрических конфигураций. Дополнительно повышение технологичности изготовления устройства и снижение его стоимости. Измеритель уровня жидкости, содержащий корпус измерителя с размещенными по его высоте в каждой контрольной точке измеряемых уровней одним или несколькими терморезисторами «точечного» исполнения, отличающийся тем, что корпус измерителя выполнен полым трубчатым с посадочными местами для терморезисторных датчиков, выходы которых проводными линиями связи соединены с внешним измерительным прибором, при этом в контрольных точках измеряемых уровней точечные терморезисторы, установленные в нескольких датчиках, находятся в плоскости, параллельной поверхности жидкости, корпус измерителя при установке расположен вертикально или под углом к вертикали, при этом посадочные места нескольких терморезисторных датчиков установлены под соответствующими углами, зависящими от угла наклона корпуса к вертикали так, что их точечные терморезисторы расположены в контрольных точках измеряемых уровней, а в плане в каждой точке измерения терморезисторные датчики равномерно разнесены относительно друг друга. 8 ил., 2 табл.

Способ определения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером // 2579774

Изобретение относится к области криогенной техники и может быть использовано в различного рода накопительных сосудах. Предложен способ измерения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером с точечным датчиком, содержащим резистивный датчик температуры марки ТВО и контроллер управления процессом измерения. Новым является то, что анализируют изменение значений сопротивления датчика при запитке его поочередно током 0,1 и 3 мА и по величине скачка сопротивления судят о фазе вещества. Технический результат - определение уровня жидкого гелия точечным датчиком без предварительной калибровки. 2 ил.

Динамический датчик уровня жидкости // 2615910

Изобретение может быть использовано для контроля уровня жидкости в различных сосудах. Динамический датчик уровня жидкости, содержащий мостовую схему с включенным в ее плечо измерительным резистором, выполненным по длине контролируемого столба жидкости, с последовательно подключенными операционным усилителем, аналого-цифровым преобразователем, бортовым компьютером, в котором имеется пластмассовый корпус трубчатого сечения, на внешней поверхности которого выполнена резьба для крепления, на всей внутренней поверхности напыление оксидным порошком, с нижнего торца закрыто пластмассовым диском с отверстиями, покрытым снизу сеткой, а сверху корпус закрыт навинчивающейся пластмассовой крышкой, имеющей контакты на внешней поверхности, со сквозными отверстиями и пластмассовым стержнем, равным по длине с корпусом и установленным соосно с зазором от внутренней поверхности корпуса, имеющим снаружи по всей длине напыление оксидным порошком. Техническим результатом является постоянный контроль уровня жидкости, в любой емкости проводящей и непроводящей, повышение точности показания прибора. 2 ил.

Способ реализации датчика уровня // 2619314

Изобретение может использоваться для контроля уровня как нагреваемых, так и ненагреваемых электролитов, растворов и/или промывной воды в ваннах гальванических линий. Способ реализации датчика уровня включает изготовление основания и размещение через расположенные в нем отверстия чувствительных элементов, включая общий электрод и/или электрод для контроля наличия жидкости в ванне, подключенных к устройству для контроля уровня. Размещение чувствительных элементов выполняют с возможностью их вертикального перемещения и фиксации их положения внутри соединяемых с нижней поверхностью основания датчика уровня и/или кронштейна для размещения последнего проходных втулок, выполненных с резьбой и цапфовыми зажимами или соединенных с резьбовыми элементами, оснащенными цапфовыми зажимами, используемыми для фиксации выбранного положения электродов с помощью гаек, фиксирующих выбранные положения чувствительных элементов. При этом металлические электроды размещают либо в трубках из неэлектропроводного материала, либо в общем экране. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа при регулировке положения электродов датчика уровня и снижение вероятности ложных срабатываний. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.