Пьезометрический плотномер

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистыческик республик (»>918818 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 15.08.80 (21) 2976003/18-25 (5l)M. Кл. с присоединением заявки рй(23) Приоритет9яударстиеей кеиитет есср

Ио леЛаи изобрютвиий и открытий

G 01 N 9/18

Опубликовано 07.04 82. Бюллетень %13 (53) УДК 532.14..08(088.8) Дата опубликования описания 07.04. 82

М.М.Мордасов, В.И.Бодров, М.М.Храмцов и А.В.Трофимов

1" (72) AB70pb1 изобретения

1 .рюения

Тамбовский институт. химического ма (Vl ) Заявитель (54).ПЬЕЗОИЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устрой ст вам для а втоматичес кого измерения плотности, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Известен пьезометрический. плотномер колокольного типа, содержащий колокол,, погруженный в контролируемую жидкость, сосуд с постоянным уровнем и манометр, измеряющий давление под колоколом как функцию плотности жидкости )1) .

Однако в таком плотномере воздух или газ, заключенный под колокол, растворяется в контролируемои жид-!

5 кости, с которой он соприкасается.

Поэтому необходимо иметь дополнительный источник воздуха.

Известен пьезометрический плотно20 мер, состоящий из релейного элемента, охваченного цепью отрицательной обратной связи, в которую включена через дроссель измерительная камера, 2 выполнейная в виде цилиндрической трубки, гюгруженной в сосуд с постоянным уровнем. Выход измерительной камеры подан на вход операционного усилителя, выход которого через апериодическое звено соединен с камерой отрицательной обратной связи релейного элемента (2).

Недостатком такого устройства является зависимость показаний от изменения давления над поверхностью контролируемой жидкости.

Наиболее близким по. технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, которое содержит в цепи отрицательной обратной связи пятимембранный сумматор, включенный по схеме усилителя (К>I где К - коэффициент усиления), одна иэ камер соединена с измерительным элементом, другая - с атмосферой или с пространством над гюверхностью контролируе-, мой жидкости ° Выход сумматора через апериодическое звено подключен v

3 9188 релейному элементу, выход которого соединен через дроссель с измерительной камерой и через усилитель мощности с входом вторичного прибора (3 1.

Недостатком такого устройства является невысокая точность измерений, обусловленная зависимостью рас" хода воздуха, подаваемого в измерительный элемент от давления в измерительном элементе, а также невоз- 1р можностью управления пределами срабатывания измерительной схемы, а следовательно, и уровнями в измерительном элементе.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что пьезометрический плотномер, содержащий сосуд с постоянным уровнем контролируемой жидкоСти реЭ

2О гистратор и преобразователь пневматических, импульсов „выполненный в виде .релейного элемента, в цепи обратной связи которого содержится пятимембранный сумматор, включенный по схеме усилителя, к выходу которого через дроссель подключена измерительная камера, соединенная с одним из входов усилителя, выход которого соединен с входом релейного элемента, дополниЗО тельно снабжен вторым пятимембранным сумматором и задатчиком давления, при этом выход релейного элемента подключен в сопло питания второго сумматора, одна плюсовая камера которого подключена к задатчику, другая соеди- нена .с входом измерительной, камеры, а выход сумматора подключен к одной из отрицательных камер и к переменному дросселю, другая отрицательная камера соединена с атмосферой.

Кроме того, релейный элемент выполнен в виде двухпозиционного регу-. лятора.с настраиваемой зоной нечувствительности.

На чертеже схематически представлен предлагаемый плотномер.

Плотномер содержит релейный элемент 1, выполненный в виде двухпозиционного регулятора с настраиваемой зоной нечувствительности, выход которого соединен с регистратором (не показан) и подан в сопло С„ пятимембранного сумматора 2. В камеру Д сумматора 2 подключен выхо, задатчика

3. Камера В подключена к входу коло- 5 кола, представляющего собой цилиндрическую измерительную камеру 4, а в камеру Б подан выход пятимембран18 4 ного сумматора 2, который в свою очередь соединен с входом дросселя 5, выход которого соединен с входом измерительной камеры 4, который также подключен в камеру В> пятимембранного сумматора 6, в. отрицательную обратную связь которого включен дроссельный делитель 7. Камера Гь сумматора соединена с надуровневым пространством над поверхностью контролируемой жидкости, Выход сумматора 6 подключен к входу регулятора

Давление питания подано на вход позиционного регулятора 1 и сумматора 6 непосредственно, а на вход задатчика 3 - через постоянный дроссель 8.

Принцип работы плотномера заключается в том,что в инерционном звене, состоящем из дросселя 5 и измерительной камеры 4, давление в камере достигает некоторого заданного значения тем быстрее, чем меньше величина емкости . Обьем измерительной камеры зависит от уровня жидкости в ней, который в свою очередь зависит от плотности контролируемой жидкости.

В начальный момент времени регулятор 1 имеет на своем выходе давление Р =l. Это давление подано в сопло С„ пятимембранного сумматора 2.

Пятимембранный сумматор 2 при помощи введения единичной отрицательной обратной связи в камеру Б включен по схеме пневмоповторителя и имеет на своем выходе давление Р, равное

Р =Р +Р4, (1) где P - давление, устанавливаемое задатчиком 3;

Р4 - давление в полости измерительной камеры 4.

Расход Q газа через дроссель 5 выражается соотношением =В(Р1 Р4) (2) где — проводимость дросселя 5.

С учетом уравнения (1) уравнение (2) записывается

О=РР б

Таким образом, измерительная камера 4 заполняется газом с постоянным расходом, не зависящим от гидростатического давления внутри камеры 4 и избыточного давления в сосуде постоянного уровня. При заполнении измерительной камеры 4 сжатым воздухом жидкость вытесняется, обьем камеры растет, происходит рост давления РА формула изобретения

Пьезометрический плотномер, содержащий сосуд с постоянным уровнем контролируемой жидкости, регистратор и преобразователь пневматических импульсов, выполненный в виде релейного элемента, в цепи отрицательной обратной связи которого содержится пятимембранный сумматор, включенный по схеме усилителя, к выходу которого через дроссель подключена измерительная камера, соединенная с одним из входов усилителя, выход которого соединен с входом релейного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно снабжен вторым пятимембранным сумматором и задатчиком давления, при этом выход релейного элемента подключен в сопло питания второго сумматора, одна иэ плюсовых камер которого подключена к задатчику, а другая соединена с входом измерительной камеры, при. этом выход второго сумматора подключен к одной из отрицательных камер и к дросселю, а другая отрицательная камера соединена с атмосферой.

2. Плотномер по и. 1, о т л и ч аю щ и и с л тем, что релейный эле5 91881 за счет увеличения гидростатического давлениЯ Рг =9Ц и, где Р— плотность контролируемой жидкости, h - уровень жидкости °

Давление в измерительной камере, равное Р— - Рр+Р„, где Рд - давление над поверхностью контролируемой жидкости, в значительной степени зави-, сит от давления над поверхностью контролируемой жидкости. Для исклю- tO чения влияния давления P на покаll зания плотномера полость измеритель ной камеры соединена с положительной. камерой В6 сумматора 6, отрицательная камера Г, которого соединена с 15 надуровневой полостью сосуда с по" стоянным уровнем, а отрицательная камера Á6 подключена к междроссельной камере делителя 7, один вход которого соединен с атмосферой, другой — с выходом сумматора 6.

На выходе сумматора 6 при заполнении изменяется давление Р>, связанное с гидростатическим давлением соотношением 25

--где k - коэффициент усиления..

Гидростатическое давление в измерительной камере изменяется при ее заполнении газом по уравнению

Р, =уя .

Заполнение прекращается после того, как давление в камере 4 достигнет значения Р, которому соот" ax ветствует давление на выходе сумма35 тора 6

Р6 = Pr max=Prnnx где P - максимальное гидростати ax ческое давление, при котором прекра щается заполнение измерительнои;камеры сжатым воздухом;

Р„„- давление верхнего предела срабатывания регулятора 1.

После срабатывания регулятора 1 на его выходе возникает давление

Р„=О. Начинается процесс разгрузки камеры 4 через дроссель у и оба сопла сумматора 2 в атмосферу. Разгруз" ка заканчивается, когда

6 г и Ф, 50 где P — минимальное гидростати пМ ческое давление, при ко- тором прекращается раз" грузка измерительной ка" меры;

Рп, — давление нижнегб предела . пйъ срабатывания регулятора 1.

После окончания разгрузки регуля" тор 1 срабатывает, принимал состдя8 6 ние с давлением на выходе Р„=1. Вновь начинается процесс заполнения изме" рительной камеры сжатым воздухом.

Гаким образом, на выходе регуля" тора 1 возникают импульсы, частота следования которых является функцией плотности.

Схема измерительного преобразователя, .кроме измерительной камеры, может быть выполнена на основе элементов УСЭППА.

Повышение точности измерений при использовании плотномера достигается за счет исключения влияния давления над поверхностью контролируемой жидкости на пределы срабатывания релейного элемента.

В предложенной конструкции расход газа в измерительную камеру не зависит от Изменения давления в ней.

За счет введения вместо трехмембран.ного реле двухпозиционного регулятора с настраиваемой зоной нечувствительности возможно управление уровнями жидкости в измерительном элементе.

2.- Авторское свидетельство СССР

Г 493702, кл. G 01 и 9/18, 1979.

7 918818 мент выполнен в виде двухпозиционного регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Глыбин И.П. Автоматические плотномеры. Киев, "Техника", 1965, с.236.

3. Иордасов Н.И. и др. Пьезометs рический плотномер импульсного действия - Сборник НТР "Автоматизация у КИП", 1976, И 6, с.19 (прототип) °. С оста ви тел ь В. Але ксее в

Редактор Т.Кугрышева Техред Е. Харитончик Корректор Г.Огар

Заказ 2127/25 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W"35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,