СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ПОРОШКООБРАЗНОЙ СРЕДЫ Российский патент 1999 года по МПК G01F23/16 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в энергетической, металлургической и других отраслях промышленности, преимущественно в емкостях, из которых производится расход порошкообразной среды.

Предшествующий уровень техники
Известен способ измерения уровня сыпучих сред, заключающийся в опускании и подъеме груза на тросе и определении уровня по глубине опускания груза.

Недостатком является низкая надежность измерений, обусловливаемая засасыванием груза сыпучей средой при ее расходе из бункера и обрыве троса, что также определяет попадание груза в выходное отверстие.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является способ измерения уровня порошкообразной среды, заключающийся в подаче газа от источника избыточного давления в трубку, введенную в нижнюю полость порошкообразной среды, и по давлению газа в трубке определения уровня порошкообразной среды.

Недостатком способа является невозможность непрерывного измерения уровня порошкообразной среды, т.к. известным способом определяется уровень дискретно, в месте размещения уровнемера.

Сущность изобретения
Предметом изобретения является способ измерения уровня порошкообразной среды, при котором производят подачу газа от источника избыточного давления в трубку, помещенную в порошкообразную среду и определение уровня порошкообразной среды, причем одновременно производят подачу газа от того же источника избыточного давления в введенную в порошкообразную среду вторую трубку, выходной торец которой размещен на уровне, отличном от уровня размещения выходного торца первой трубки, при этом при подаче газа от источника избыточного давления периодически формируют импульсы повышенного давления, а при определении уровня порошкообразной среды определяют разность перепадов давлений между полостями с газом в двух трубках при постоянной и импульсной подаче газа.

Краткое описание чертежа
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вариант реализации способа.

Описание осуществления изобретения
В емкость (бункер) 1 с порошкообразной средой введены две трубки 2, 3, входными концами сообщенные с источником избыточного давления 4, а выходными - с порошкообразной средой.

Выходные концы трубок 2, 3 размещены на разных уровнях H₁ и H₂.

Газ из источника избыточного давления 4, подаваемый в порошкообразную среду через трубки 2, 3, флюидизируется через контролируемые уровни H₁ и H₂. В зоне флюидизации газа через порошкообразную среду образуется кипящий слой, перепад давления на высотах H₁ и H₂ которого определяется из условий существования кипящего слоя:

где ΔP₁ и ΔP₂ - перепад давления в кипящем слое соответственно на высотах H₁ и H₂;
γ_т и γ_г - удельный вес частиц порошкообразной среды и газа;
- средняя порозность кипящего слоя (относительная величина пустот) на высотах H₁ и H₂.

где γ_v - удельный вес кипящего слоя.

где P₁ и P₂ - давления в первой и второй трубках,
P_a - атмосферное давление
H₂ = H₁ + Z,
где Z - разность уровней размещения выходных торцов первой и второй трубок.

В результате совместного решения приведенных уравнений получим:

где - удельный вес кипящего слоя соответственно на высотах H₁ и H₂.

ΔP = P₁-P₂
При подаче импульса повышенного давления газа относительно его постоянной величины на торцах трубок формируются газовые пузыри приблизительно равной высоты (H₁ - ). Прорыв пузыря через кипящий слой возможен только при незначительных уровнях порошкообразной среды (100 - 200 мм).

Поэтому из пузыря происходит постепенное истечение газа через канал кипящего слоя, сформированный постоянным давлением.

В момент подачи импульса повышенного давления ввиду существования пузыря под торцом трубки высота кипящего слоя будет определяться:

где ΔP_и - перепад давлений между полостями с газом в трубках при импульсной подаче газа.

После совместного решения уравнений для H₁ и получим:

Ввиду того, что высота газового пузыря несоизмерима с контролируемым уровнем порошкообразной среды, возможно принять
Отсюда достаточно просто определяется уровень порошкообразной среды, как H₁≅ ΔP-ΔP_и.
Отсюда следует, что использование пневмоимпульсов обеспечивает инвариантность измерений к удельному весу кипящего слоя порошкообразной среды.

Конструкция устройства, реализующего приведенные последовательности операций для определения уровня H₁ порошкообразной среды, состоит из элементов, обеспечивающих подачу импульсного повышенного давления относительно постоянного, подаваемого от источника избыточного давления, а также блока синхронизации, обеспечивающего измерение перепада давлений при подаче пневмоимпульса (ΔP_и) и вычислительного блока, реализующего математическую обработку сигналов пропорциональных ΔP и ΔP_и.
Конструкция устройства, реализующего рассмотренный способ измерения уровня, достаточно проста и повышает эксплуатационные характеристики бункера порошкообразной среди, т.к. периодическая импульсная продувка не только дает информацию о уровне, инвариантную к удельному весу порошкообразной среды, но и обеспечивает локальное кипение порошкообразной среды в зоне измерений, улучшая ее истечение из бункера.

Источник информации
Г. Л. Рогинский. Дозирование сыпучих материалов. - М.: Химия 1978 г., с. 101.

Способ используется в энергетической и металлургической промышленности. Он заключается в одновременной подаче газа от источника избыточного давления в две трубки, введенные в порошкообразную среду, выходные торцы которых размещены на разных уровнях. При подаче газа от источника избыточного давления периодически формируют импульсы повышенного давления, а при определении уровня порошкообразной среды определяют разность перепадов давлений между полостями с газом в двух трубках при постоянной и импульсной подаче газа. Обеспечена непрерывность измерения уровня. 1 ил.

Способ измерения уровня порошкообразной среды, при котором производят подачу газа от источника избыточного давления в трубку, помещенную в порошкообразную среду, и определение уровня порошкообразной среды, отличающийся тем, что одновременно производят подачу газа от того же источника избыточного давления в введенную в порошкообразную среду вторую трубку, выходной торец которой размещен на уровне, отличном от уровня размещения выходного торца первой трубки, при этом при подаче газа от источника избыточного давления периодически формируют импульсы повышенного давления, а при определении уровня порошкообразной среды определяют разность перепадов давления между полостями с газом в двух трубках при постоянной и импульсной подаче газа.