Научно-исследовательский и проект по комплексной автоматизации нефтяной -и химической l и омы ленн т (7() Заявитель (54) СИСТЕМА. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к приборострое- нию и предназначено для измерения уровня жидкости, например воды в водохранилищах.

Известен уровнемер, содержащий источник пневмопитания, дроссель, пьеэометрическую трубку, подключенную через клапаны к положительной камере дифманометра, измерительную схему, подключенную к выходу дифманометра и состоящую из вторичного прибора и счетчика импульсов, и автоматический переклточатель участков измерений. При достижении в положительной камере дифманометра значения давления, соответствующего конечному значению диапазона измерения, iS закрывается первый клапан и открывается второй, через который осуществляется выравнивание давлений в обеих камерах цкфманометра. Число срабатываний

20 клапана, которое соответствует числу квантов давления, равных диапазону измерения дифманометра, фиксируется счетчиком.Показание счетчика и текущее по2 казание дифманометра в сумме должно соответствовать измеряемому давлению ст1.

Недостатком данного уровнемера является низкая точность измерения, обусловленная практическим несовершенством клапанов, а именно утечкой газа через клапаны, что приводит при длительном измерении давления к аффекту самопроизвольного; выравнивания давлений в обеих камерах дифманометра, т.е. к изменению со временем показания уровнемера при неизменном уровне. Кроме того, к погрешности измерения приводит и то обстоятельство, что измеряемое давление подается в объем положительной камеры, а при проведении операции выравнивания давлений к объему положительной камеры присоединяется объем отрицательной камеры. Таким образом, присоединение дополнительного объема. приводит к тому, что значение давления, запоминаемое в отрицательной камере дифФ манометра, отличается or значения, при.

/, котором начинается операция выравнива-,, 20

3 8219 ния давлений, т.е. происходит накопление ошибки при многократном повторении этой операции, что приводит к погрешности измерения уровня.

Наиболее близким к предложенному

5 по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения уровня, в котором весь диа» назон значений гидростатического давления в емкости разбит на поддиапазоны с помощью нескольких пьезометри ческих трубок разной длины, погружаемые в жидкость концы которых расположены на известных расстояниях от дна емкости, По результату измерения давления в погруженной трубке судят об уровне жидкости под погруженным концом, а суммирование полученного значения уровня с значением расстояния погруженного конца трубки до дна дает значение уровня жидкости в емкости.

В состав уровнемера входит также источник пневмопитания, дросселя, клапаны и измерительные приборы (манометры), связанные с каждой пьеэометрической трубкой 2 .

Недостатком данного уровнемера яв-. ляется необходимость в источнике повышенного давления, рассчитанного на превышение максимального гидростатического 30 давлеиия, а также необходимость в несколь= ких приборах с разными пределами измерения.

Бель йэобретения - повьппение быстродействия и точности измерения за счет использования одного цифрового манометра и соотаетствующего вычислительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что вычислительное устройство выполкено в виде двух блоков регистрации: вврхнвй и нижней точек переключения поддиапазонов измерения, соединенных с одной стороны с выходами манометра, а с другой - блок регистрации верхней

45 точки пврвключвния поддиапазонов измерения совдмквк с информационным входом первого триггера и входом первого ключа, другой вход которого соединен с выходом первого триггера; выход блока регистрации достижения нижней точки переключения поддиапазонов измерения соединен с информационным входом второго триггера и входом второго ключа, другой вход которого соединен с выходом второго триггера, а входы синхронизации обоих триггеров соединены с выходом генератора импульсов, соединенного также с третьими входами обоих ключей, выхо-

37 4 ды которых соединены вЂ” у перв первого вЂ” с шиной сложения, у Второго - с ш ой вь"итания реверсивього счет ка пере ключения поддиапазонов измерения

A также в вычислительное устройство введены два элемента И третий рет триггер и блок сигнализации, при этом выходы реверсивного счетчика переключателя поддиапазонов измерения соединены со входами вычислительного блока и первого элемента И, выход которо; о соединен с четвертым входом второго ключа, а информационный вход и выход второго триггера и выход первого элемента И объединены вторым элементом И, выход которого соединен с информационным входом третьего триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход третьего триггера соединен с управляющим входом блока .сигнализации.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Измерительный блок состоит из пьезометрических трубок 1 - 3 разной длины (и общем случае их количество может быть равно и ) с равноотстоящими погружаемыми в жидкость концами. Кажая из пьезометрических трубок через соответ- . ствующий дроссель блока 4- дросселей связана с источником 5 давления. Выходы пьезометрических трубок связаны также с соответствующими пневмоклапанами блика О аневмоклапанОВ, Выходы котОрых объединены общюл коллектором, связанным со входом автоматического шарового манометра 7. Управляющие входы пнввмоклапанов 6 соединены с выходом переключателя 8 поддиагазонов измерений, состоящего из дешифратора 9 и реверсивного счетчика 10. Выходы триггеров счетчика 10 соединены с первым элементом И 11 и входами вычислительного блока 12, вход которого также соединен с информационным выходом манометра 7.

Выходы триггеров выходного регистра шарового манометра 7 соединены с блоками регистрации достижения верхней 13 и нижней 14 точек переключения поддиапазонов измерения. Выход блока 13 регистрации достижения верхней точки переключения поддиапазонов измерения соединен с информационным входом первого триггера 15 и первым входом первого ключа 16. Выход триггера 15 соединен со вторым входом ключа 16. Вьход блока 14 регистрации достижения нижней точки переключения поддиапазочов измерения соединен с информацион821937 чение, принятое для осуществления переключения подцнапазона измерения, напри меР, пРи Q 34 1,1 P = Ррд . На выходе блока 14 появляется сигнал, когда измеряемое давление Рх < 0,05-РуР

Таким образом если в пьезометрической трубке давление, передаваемое на вход цифрового манометра, находится в пределах Рнп = 0,05- Pg С Рх <Р п 1,1Р >

10 сигналы на чыходах блоков 13 и .

14 отсутствуют. При этом обеспечивается установка триггеров 15, 17 и 20 в нулевое состояние за счет непрерывного поступления импульсов на их входы синхронизации от генератора 2 1, а в вычислительном блоке 12 уровень жидкости подсчитывается по формуле

50 ным входом второго триггера 17, первым входом второго ключа 18 и первым входом второго элемента И 19. Выход триггера 17 соединен со вторым входом ключа 18 и элемента И 19, причем третий вход последнего соединен с выходом первого элемента И 11, соединенного также с четвертым входом ключа 1 8. Выход элемента И 19 соединен с информационным входом третьего триггера 20.

Входы синхронизации триггеров 15, 17, 20, а также третьи входы ключей 16 и 18 соединены с выходом генератора 21 импульсов. Выход триггера 20 соединен со входом блока 22 сигнализации. Выход ключа 16 соединен с шиной сложения, а выход ключа 18 вЂ” с шиной вычитания реверсивного счетчика 10 переключателя 8 поддиапаэонов измерения.

Уровнемер работает следующим образом.

Весь диапазон измерения уровня разбит на поддиапазоны.с помощью пьезо-.,метрических трубок, длина каждой из которых определяется из выражения

S и= "вакс Ракс где Ь „- длина г1 -ной трубки; максимальный уровень жидкости; Зо

P> - номинальный предел измерения манометра; вЂ” максимальный удельный вес жидкости, Таким образом, при Р = 1 кгс/см и 2 и Я акс= 1 2,г/см шаг изменения длины трубок (дискретность) равен 8,33 м.

Давление на выходе источника 5 давления не превосходит (1,5-1,6) Р, Тогда в зависичости ог уровня жидкости 40 барботаж осуществляется только через те трубки, у которых гидростатическое давление, воздействующее. на погруженные концы трубок, не превосходит питающего давления. В трубках, находящихся над уровнем жидкости, давление равно атмосферному. Дроссели блока 4 дросселей ограничивают расход газа через трубки 1-3 измерительного блока. Давление в пьезометрических трубках подается через пневмоклапаны блока 6 на вход автоматического цифрового манометра 7, выходы триггеров выходного регистра которого соединены с блоками регистрации достижения верхчей 13 и

55. нижней 14 точек переключения поддиацазонов измерения. При этом на выходе блока 13 появляется сигнал, когда из -. меряемое давление Рх превосходит знан (t1-1} д И+ вЂ” 3 (2)

Р где n вЂ” номер подключенной .труб+ ки, считая от дна;

- шаг изменения длины

Рм трубки; ог - давление, измеренное в п -трубке.;

Р вЂ” удельный вес жидкости.

В случае, если Р,с окажется больше Р п,, на выходе блока 13 появится сигнал и очередным после этого момента импульсом ог генератора 21 триггер 15 установится в состояние 1 . Выходные сигналы блока

13 триггера 15 подготавливают к работе ключ 16,и следующий импульс от генератора 21 проходит через ключ 16 по шине сложения на счетчик 10 переключателя 8 поддиапаэонов измерения. При этом показание счетчика 10 возрастет на единицу, а после дешифрации состояния счетчике 10 дешифратором 9 по его выходному сигналу произойдет подключе- ние через соответствующий пневмоклапан входа манометра к следующей менее погруженной трубке.

Период поступления импульсов от генератора 21 должен быть не менее четверти длительности протекания переходного процесса в пневмолиниях при пере ключении манометра с трубки с давлением, паиным давлению пневмопигания, на трубку, давление õ в которой находится в пределах Р с Р„(Ð ä . Это повышает . быстродействие системы для измерения уровня. Процесс перебора трубок продолжается до тех пор, пока после подключе.ния к манометру менее погруженной трубки давление в ней Ие будет находиться в пределах 0(Рх с Р д. При этом сигнал на выходе блока 13 стает равным нулю..

7 82 l. и импульсом от генератора 21 триггер 15 устанавливается в нулевое состояние, а ключ 16 закрывается. Если давление в трубке уменьшается до величины

Рх Р „,, на выходе блока 14 появляется сигнал, по которому, слепующим эа этим моментом импульсом от генератора

21, триггер 17 перебрасывается в единичное состояние. Элемент И 11 фиксирует только нулевое состояние счетчика 10, и во всех других случаях на его выходе имеется сигнал, разрешающий работу всей схемы. Выходными сигналами триггера 17, блока 14 и элемента

И 11 (при ненулевом состоянии счетчика 10} подготавливается к работе ключ 18, через который импульс от генератора 21 проходит по шине вычитания на счетчик 10. После дешифрации. состояния счетчика 10 дешифратором 9, происходит переключение череэ соответствующий клапан блока 6 пневмоклапанов входа манометра на трубку большей длины. Процесс переключения происходит до тех пор, пока цавление в трубке не будет находиться в определенных пределах. После чего сигнал на выходе блока 14 стает равным нулю, и импульсом от генератора 21 триггер 17 устанавливается в нулевое состояние, а. ключ 18 закрывается. Если при переключении на трубку наибольшей длины давление в ней Р„бр! (например, при исчезновении питающего давления), то выходным сигналом элемента И 11 ключ 18 закрывается. При этом сигналами с выхода блока 14, триггера 17 и элемента И 11, объединенных элементами И 19, по импульсу от генератора 21 триггер 20 устанавливается в единичное состояние, включая блок сигнализации 22. Введенные элементы и узлы позволяют повысить быстродействие и точность измере-. ния при высокоцинамичных процессах изменения уровня жидкости (например, в процессе слива-налива в вертикальных

peaepayapaz в нефтехимии). В случае изменения состояния счетчика при воздействии на него различного рода помех в системе осуществляется перебор тру бок по вышеуказанному принципу и вновь выбирается прежняя пьеэометрическая трубка. При полном опорожнении сосуда или водохранилища, или исчезновении питающего давления система вырабатывает соответствующий сигнал.

В предложенной системе использован манометр, диапазон измерения которого по меньшей мере в несколько раэ меньше, 937 максимального гидростатического давленйя,,а также то, что в системе применен ис- очннк давления, развивающий давление в несколько раэ меньше максимального гидростатического. Применение узкопредельного манометра повышает почти на порядок точность измерения уровня в водохранилищах или резервуарах с большим диацаэоном изменения уровня жид! 0 EocTHå!

Формула изобретения

1, Система для измерения уровня жидкости, содержащая измерительный блок в виде погружаемых в контролируемую жидкость пьезометрических трубок разной длины, подключенных через олок дросселей к источнику пневмодавления и через блок пневмоклапанов - к манометру, причем управляющие входы пневмоклапанов соединены с выходами переклю-. чателя поддиапазонов измерения, выполненного в виде реверсивного счетчика и дешифратора, а выходы .упомянутого счетчика и информационный выход манометра соединены с вычислительным блоком вычислительного устройства,.о т л и ч аю щ а я с я тем что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, вычислительное устройство выполнено в виде двух блоков регистрации - верхней и нижней точек переключения поддиапазонов измерения, соединенных с одной стороны с выходами манометра, а с другойблок регистрации верхней точки переключения поддиапазонов измерения соединен с информационным входом первого триггера и входом первого ключа, другой вход которого соединен с выходом первого триггера, выход блока регистрации достижения нижней точки переключения поддиапа- зонов измерения соединен с информационным входом второго триггера и входом . второго ключа, другой вход которого соединен с выходом второго триггера, а входы синхронизации обоих триггеров соединены с. выходом генератора импульсов, соединенного также с третьими входами обоих ключей, выходы которых соединены - первого» с шиной сложения, второго - с шиной вычитания реверсивного счетчика переключения поддиапазонов измерения.

2. Система но и. 1; о т л и ч а ювЂ” .ш а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем сигнализации об исчезновении пневмодавления на входе

9 8 системы, в вычислительное устройство введены два элемента И, третий триг1

rep и блок сигнализации, при этом выходы реверсивного счетчика переключателя поддиапазонов измерения соединены со входами вычислительного блока и первого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом второго ключа, а информационный вход и выход второго триггера и выход первого элемента И объединены вторым элементом И, выход которого соединен с информационным

21937 10 . входом третьего триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход третьего триггера -соединен с управляющим входом блоке сигнализации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 491034 кл,,Q 01& 23/16, 1о 24.12,73.

2. Патент Великобритании % 1.449. 164, кл. G l Н, 15.09.76 (прототип).

Составитель Н. Варнек

Редактор М. Хома Техред МАощтуРа Корректор С.Шекмар

Заказ 1798/62 Тираж (02 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Уровнемер // 777450

Устройство для измерения уровня сыпучих материалов // 750281

Автокомпенсационный датчик уровня жидкости // 723381

Гидростатический уровнемер жидкости // 717547

Устройство для одновременного измерения уровня высоты границы раздела и плотности жидких сред // 690306

Реле уровня // 662813

Измеритель границы раздела двух жидких сред в осадительных аппаратах // 661247

Цифровой глубиномер // 640128

Манометрический сигнализатор уровня жидкости // 627338

Устройство контроля и регулирования уровня жидкости // 2379634

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для автоматизации технологических процессов, связанных с контролем и регулированием жидких сред

Устройство контроля и регулирования уровня жидкости // 2379635

Устройство контроля и регулирования уровня жидкости // 2381459

Датчик угла наклона // 2397443

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах автоматического и дистанционного измерения углов наклона

Способ и устройство контроля уровня жидких и полужидких смесей и управления их объемным дозированием в сельском хозяйстве, преимущественно в птицеводстве и животноводстве // 2427131

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к процессам водоснабжения сельских потребителей в основном посредством распространенных в сельскохозяйственном производстве и быту башенных водокачек, к процессам дозирования жидких энергоносителей в бензохранилищах и нефтехранилищах

Дискретный уровнемер // 2047106

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения с заданной точностью уровней жидкости различного типа с помощью унифицированных датчиков информации

Мареограф открытого моря // 838377

Гидростатический уровнемер // 838378

Устройство для измерения расходажидкости // 847056

Гидростатический уровнемер жидкости // 851104