Устройство для регулирования уровня раздела двух жидких сред Советский патент 1984 года по МПК G05D9/00 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит преобразователи перепада давления в напряжение постоянного тока, входы которых являются входами блока управления, делитель, блок сравнения и исполнительный орган, причем выходы преобразователя

перепада давления в напряжение постоянного тока подключены к первому и второму входам делителя,.выход которого подключен к входу блока сравнения, подключенного выходом к исполнительному органу, выход которого является выходом блока управления.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРО ВАНИЯ, УРОВНЯ РАЗДЕЛА ДВУХ ЖИДКИХ СР содержащее регулирующий орган, уста новленный на линии отвода из емкости, размещенный на заданном уровне границы раздела двух сред ламинарный гидравлический дроссель, блок управления, выход которого соединен с регулирующим органом, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности устройства, оно содержит турбулентный гидравлический дроссель, вход которого соединен с выходом ламинарного дросселя, и датчики.давления, подключенные входами к входу и выходу ламинарного гидравлического дросселя и к выходу турбулентного гидравлического дросселя, причем выходы датчиков давления подключены к входам блока управления. Линия отпвоЭа

1

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может найти применение в нефтяной и нефтехимической промышленностях.

Известно устройство для регулирования уровня границы раздела двух жидкостей, содержащее поплавок, связанный с регулирующим органом в линии отвода нижней жидкости из емкости. В этом устройстве контроль за положением границы раздела двух жидкостей, имеющих различную плотность, осуществляется по положению поплавка, плотность которого выбрана равной среднему,значению между плотностями нижней и верхней жидкостей. При отклонении плотности окружающей среды от плотности поплавка последний перемещается вверх или вниз. Величина перемещения поплавка преобразуется в- регулиЬ5ющее воздействие на регулирующий клапан в линии отвода нижней жидкости из емкости С 1 3.

Недостатком данного устройства является ограниченность области применения его для регулирования уровня границы раздела только для жидкостей с достаточно большой разницей в значениях плотностей. Кроме того, недостаточно качество регулирования из-за погрешности измерения уровня границы раздела при малом градиенте приращения ллотности в переходной зоне вблизи границн раздела.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее регулирующий орган, установленный на инии отвода из емкости, размещенный на заданной границе раздела двух сред {аминарный гидравлический дроссель, блок управления, выход которого соединен с регулирующим органом С23.

Недостатком известного устройства является ограниченность области примен бния его для регулирования только уровня раздела двух жидкостей, имеющих достаточно большую разницу двух сред.

Кроме того, «з-за наличия вблизи границы раздела жидкостей однородного по вязкости эмульсионного слоя возникает погрушность измерения уровня границы раздела, что также снижает качество регулирования.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования уровня раздела двух жидких .сред, содержащем регулирующий орган, установленный на линии отвода из емкости, размещенный на заданном уровне границы раздела двух сред ламинарный гидравлический дроссель, блок управления, выход которого соединен с регулирующим органом, содержится турбулентный гидравлический дроссель вход которого соединен с выходом ламинарного дросселя, и датчики давления, подключенные входами к входу и выходу ламинарного гидравлического дросселя и к выходу турбулентного гидравлического дросселя, причем выходы датчиков давления подключены к входам блока управления.

Блок управления содержит преобразователи перепада давления в напряжение постоянного тока, входы которых являются входами блока управления , делитель, блок сравнения и исполнительный орган, причем выходы преобразователя перепада давления в напряжение постоянного тока подключены к первому и второму входам делителя, выход которого подключен к входу блока сравнения, подключенного выходом к исполнительному органу, выход которого является выходом блока управления.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит емкость 1 с разделяемыми жидкостями, устройство 2 отбора и подачи жидкости с постоянным расходом, .ламинарный гидравлический дроссель 3 и турбулентный гидравлический дроссель 4, блок 5 управления, регулирующий орган 6, преобразователи 7 и 8 перепада давления в напряжение постоянного тока, делитель 9, блок 10 сравнения, исполнительный орган 11. Жидкость с заданного уровня отби рается из емкости 1 и пропускается с постоянным расходом через последо вательно соединенные ламинарный 3 и турбулентный 4 гидравлические дросс ли. 3 блоке 5 управления измеряются перепады давления, возникающие на гидравлических дросселях 3 и 4, и формируется пропорциональный отноше нию измеренных значений перепадов управляющий сигнал 5 на регулирующий орган 6 в линии отвода нижней жидкости. Перепады давления (потери напора на гидравлических дросселях, определяются как разнооть давлений на входе и выходе гидравлического дрос селя. Перепад давлений на ламинарном дросселе 3 .«K (31 , И)) а на турбулентном дросселе 4 (41 , (2) где - динамическая вязкость жидкости;§- плотность жидкости; - расход жидкости через дроссели; К д. ( 3 ) и К АД (U) - постоянные коэффициенты, зависящиеот конструктивных параметров дросселей. Отношение парападов -давления при неизменном значении расхода жидкост зависит только от соотношений значе ний вязкости и плотности жидкости, пропускаемой через гидравлические дроссели 3 и 4, т.е. 4Р ai (3) .. (3) а2к(4) р А р где K.|- 4rTg- - коэффициент про « л ТА порциональности зависящий от ко струкции дроссе лей и от значен установленного расхода жидкост Значениям вязкости и плотности, характеризующим жидкость на границе раздела, соответствуют значения перепадов давления на ламинарном 3 и турбулентном 4 гидравлических дросселях, при которых выходной уп равляющий сигнал 5 управляющего бло ка 5 отсутствует. При отклонении границы раздела жидкостей от уровня, на котором уст новлено устройство отбора и подачи жидкости с постоянным расходом 2, и меняются вязкость и плотность жидкости, пропускаемой через гидравлические дроссели 3 и 4. Изменение вязкости жидкости вызывает соответствующее изменение перепада давления на ламинарном гидравлическом дросселе 3, а изменение плотности ее вызывает изменение перепада давления на турбулентном гидравлическом дросселе 4. Изменившемуся отношению перепадов давления на гидравлических дросселях 3 и 4 соответствует управляющий сигнал, формируемый в блоке 5 управления. Si-iC.-C,p)K. где Si - выходной сигнал блока 5 дР. управления; С --- - отношение измеренных зна9i чений перепадов давления на гидравлических дросселях 3 и 4 при изменении, уровня границы раздела жидкосЛР)и™ тей; С -- - заданное значение отноЯгр шения перепадов давления при значениях вязкости и плотности на границе раздела;К - коэффициент преобразования блока управления. Данный сигнал воздействует на регулирующий орган 6 в линии отвода нижней жидкости из. емкости и изменяет его положение в сторону компенсации возмущения путем изменения расхода нижней жидкости. При достижении границы раздела жидкостей уровня, на котором установлено устройство 2 отбора и подачи жидкости с постоянным расходом, вязкость и плотность жидкости, пропускаемой через гидравлические дроссели 3 и 4, принимают значения, при которых управляющий сигнал на выходе блока 5 управления становится равным нулю, т.е. регулирующее воздействие прекращается. Расширение области применения и изобретения обеспечивается тем, что в предлагаемом устройстве регулирование уровня раздела жидкостей осуществляется по двум физическим параметрам жидкости на уровне ее отбора из емкости - вязкости и плотности. Устройство -применимо как для регулирования уровня раздела жид1 остей t различной вязкостью, так и для регулирования уровня раздела жидкостей с различной плотностью. Качество регулирования в предлагаемом устройстве повышается за счет повышения точности измерения уровня раздела жидкостей, так как изменение уровня раздела, т.е. перемещение его относительно уровня отбора.жидкости вызывает одновременное изменение вязкости и плотности жидкости, пропускаемрй через гидравлические дроссели. KajK правило, в технологических уста,Исаках регулируют уровень раздела жидкостей, из которых нижняя более плотная - имеет меиьшуют вязкость, чем верхняя - более легкая. Например, разделы фаз вода-нефть, вода-маело.

При этом изменение уровня раздела приводит к увеличению плотности жидкости на уровне ее отбора с одновременным уменьшением вязкости, либо к уменьшению плотности одновременно с увеличением ее вязкости. -

Таким образом, согласно (3) даже незначительные перемещения уровня раздела относительно уровня отбора жидкости и соответствующие им изменения вязкости и плотности жидкости на уровне отбора ее из емкости вызывают достаточно резкое изменение соотноше ния перепадов давления на ламинарном и турбулентном дросселях, а следовательно, и регулирующего воздействия на исполнительный орган.