УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ Российский патент 1997 года по МПК G01F23/30 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для дистанционного измерения уровня жидкости в резервуаре, в котором поддерживается высокое давление и температура. Например, в барабанах парового котла электрической станции, где давление достигает 16 МПа, а температура - 400^oC.

Известно устройство [1] которое состоит из корпуса, выполненного в виде пустотелой цилиндрической трубы, внутри которой помещен поплавок, представляющий собой совокупность шариков из плавучего материала с добавками ферропорошка. По всей высоте корпуса (трубы) размещены катушки индуктивности, которые подключены к измерительной схеме. Корпус выполнен из немагнитного материала фторопласта.

Недостаток указанного устройства в том, что оно не может быть использовано для измерения уровня жидкости в резервуарах, находящихся под высоким давлением и температурой (например, в барабане парового котла) потому, что материал корпуса не выдержит высокого давления, а материал поплавка не выдержит высокой температуры. Кроме того, известное устройство невозможно прочно соединить со стальным барабаном котла.

Техническим результатом от использования изобретения является расширение области применения устройства.

Это достигается тем, что корпус устройства (цилиндрическая труба) выполнен из немагнитной стали, поплавок из ферромагнитного материала выполнен в виде тонкостенного шара, а измерительная схема снабжена дифференциально-трансформаторными датчиками, расположенными по всей высоте трубы.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 показано положение поплавка.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде пустотелой цилиндрической трубы, соединенной с резервуаром в его верхней и нижней частях, поплавка 2, выполненного в виде тонкостенного шара, дифференциально-трансформаторных датчиков 3 общим количеством N, которые расположены по всей рабочей длине корпуса, измерительной обмотки 3, намотанной на сердечник, и общей для всех датчиков обмотки возбуждения 4, измерительной схемы, которая состоит из преобразователей плавноменяющегося напряжения в прямоугольное 5, выполненных в виде компараторов с фиксацией уровня, цифроаналогового преобразователя 6 и показывающего прибора 7. Каждая катушка снабжена сердечником 8.

Корпус изготовлен из немагнитной стали, например, 12Х18Н10Т с толщиной стенки 3 мм. Расчеты показывают, что такой корпус выдержит длительную работу при давлении 16 МПа (160 ат). Кроме того, использование стального корпуса значительно облегчает присоединение устройства к барабану котла. В этом случае можно использовать обычную сварку.

Поплавок выполнен из ферромагнитного материала высокой прочности (например, из магнитной стали) в виде тонкостенного шара. Это позволяет удовлетворить жесткие требования, предъявляемые к поплавку: магнитные свойства, плавучесть в воде, плотность которой составляет 0,75 г/см³, прочность при давлении 16 МПа и температуре 350 400^oC.

Дифференциально-трансформаторные датчики предназначены для определения положения поплавка (фиг. 2). Они состоят каждый из сердечника 8, измерительной обмотки 3 и общей для всех датчиков обмотки возбуждения 4.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении уровень воды в барабане котла и в корпусе устройства 1, а следовательно, и поплавок 2, находятся ниже места расположения нижнего датчика. При этом напряжение на выходе всех датчиков равно нулю. Во время пуска котла барабан заполняется, уровень воды и поплавок 2 поднимаются. В месте нахождения ферромагнитного поплавка между полюсами сердечника 8 резко увеличивается магнитный поток, пронизывающий измерительную обмотку 3 соответствующего датчика. На входе этого датчика появляется напряжение, в то время как на всех других датчиках напряжение близко к нулю. Это напряжение с помощью преобразователя 5 преобразуется в прямоугольный импульс, который подается на цифроаналоговый преобразователь 6 для формирования выходного аналогового сигнала, пропорционального положению поплавка относительно его исходного уровня.

Таким образом на выходе цифроаналогового преобразователя 6 формируется ступенчатоизменяющееся напряжение, которое подается на показывающий прибор 7.

Измерительные обмотки 3 двух соседних датчиков включаются по дифференциальной схеме для увеличения чувствительности устройства.

Использование: в измерительной технике для дистанционного измерения уровня жидкости в резервуаре, находящемся под высоким давлением и температурой, например для измерения уровня воды в барабане парового котла. Устройство содержит корпус 1 в виде полой вертикальной трубы из немагнитной стали, ферромагнитный поплавок 2 в виде тонкостенного шара, N дифференциально-трансформаторных датчиков 3, установленных по всей высоте трубы, обмотку 4 возбуждения, преобразователь 5 напряжения, цифроаналоговый преобразователь 6 и регистратор 7. Каждый датчик 3 состоит из измерительной обмотки и сердечника 8. 2 ил.

Устройство для дистанционного измерения уровня жидкости в резервуаре, содержащее сообщенную с полостью резервуара полую вертикальную трубу из немагнитного материала с размещенным внутри нее феромагнитным поплавком, измерительную схему, отличающееся тем, что труба выполнена из немагнитной стали, ферромагнитный поплавок выполнен в виде полого тонкостенного шара, а измерительная схема снабжена дифференциально-трансформаторными датчиками, расположенными по всей высоте трубы.