Устройство для измерения уровня электропроводной жидкости Советский патент 1987 года по МПК G01F23/26 

количество витков, равное W L/L, где L - длина вставки 3 (6), Lg - длина центральных 2, 5, 8 и наружных 1, 4, 7 электродов. Устройство содержит также выпрямительные мосты 12 и 18, измеритель 11 отношения токов. Введение новых элементов и об1

Изобретение относится к устройствам для измерения уровня электропро- в.одных жидкостей (например, ртуть, вода и др.), работающим в условиях высоких температур, давлений, -интенсивных потоков ионизирующих излучений . .

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерений. ,

На фиг. 1 изображена электрическая схема уровнемера; на фиг. 2 - комгшекты электродов, общий В1ед; на фиг.-З -- то-же, вид сбоку;, на фиг.4 уровнемер, вид сверху; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг, 2.

Устройство для измерения, уровня электропроводной жи,п,кости содержит трубу 1 - наружный электрод первого комгшекта, центральный электрод - стержень 2 первого комплекта, вставку 3 первого комплекта, наружный : электрод - трубу 4 второго комплекта, центральный электрод - стержень второго комплекта, вставку 6 второго комплекта, трубу 7.- наружньй электрод третьего комплекта, стержень 8 - центральный электрод третьего комплекта, трубу 9 - наружный электрод дополнительной секции, стежень 10 - центральный электрод дополнительной секции, измеритель 11 отношения токов (логометр), выпрямительный мост 12 токал четвертую вторичную обмотку 13 трансформатора

с количеством витков W -- (где L

длина вставки 3 (6); L - длина наружного и центрального электродов), третью вторичную обмотку 14 трансформатора с количеством витков

W г , первичную обмотку 5 транс о

разование новых связей между элементами устройства позволяет снизить чувствительность к изменениям удельной проводимости жидкости и среды над ней при изменении температуры, давления и интенсивности ионизирующих излучений. 5 ил.

форматора, вторую 16 и первую 17 втс ричные обмотки трансформатора с количеством витков W, выпрямительный мост 18 токай(1, электрический вы- вод 19 от стержня третьего комплекта, электрический вывод 20 от стержня дополнительной секции, электри- ческий вывод 21 от стержня второго комплекта, электрический вьшод 22 от

стержня первого комплекта. F

Измерение у ровня осуществляется следующим образом.

При подключении трансформатора к источнику переменного напряжения частотой 10 Гц и установлении уровня жидкости, равного L-., в пространстве между стержнями и трубами проходит ток, имеющий активную составляющую, обусловленную удельной проводимостью яшдко.сти и среды над ней, и реактив- ную (емкостную) составляющую тока, обусловленную емкостью труба - стержень. Пренебрегая емкостной составляющей, которая может принимать максимальное значение

С С-гд+ С, где С - емкость комплекта труба стержень; - емкость труба - стержень на

рабочем участке; Сцс- емкость стержень-вставка; С - емкость, образованная стержнем и трубой в месте прикреп- ления стержня керамической

прокладкой, получим

С

tlalL

2Et) Si 1

где р - относительная диэлектрическая проницаемость (максимальное значение для воды

3128191

82; для керамики Е 100);

fj,- электрическая постоянная,

равная 9 10 Ф/м; L - длина конденсатора, м; г, - радиус стержня; г - радиус трубы. Тогда С 242 пФ.

Емкостная проводимость при частоте f 10 Гц 1

- 21Г(С

Лп

TC BC+CK) ,4-10- См.

G

п Е Удельная провоп,имбсть абсолютно :чис- той воды 4-10 См/см, дистиллата 2010 См/см. Активная составляющая проводимости воды в уровнемере

.Ь

где jj - удельная проводимость воды; L - длина комплекта;

Ьп 2. г,

Проводимость абсолютно чистой воды в уровнемере G 1,25-10 GM. Емкостная проводимость почти в 1000 раз меньше активной проводимости, поэтому ею можно пренебречь.

Имеем активный ток, первом комплекте труба жень 2

I U.G и

In Е г,

+ и ::riinaiL; -La)

1 In -

де G - результирующая активная проводимость;

и - напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора; у - удельная проводимость жидкости;

п - отношение удельной проводимости среды над жидкостью к удельной проводимости жидкости;LJ - уровень жидкости от нижнего

конца уровнемера; L - длина рабочей части уровнемера;

Lg - длина дополнительной секции, длина всех вставок; г, - внешний радиус стержней; т2 - внутренний радиус труб; г, - внутренний радиус труб вста- док и дополнительной секции

О4

Гп - 2, п - 1. г, i

I, (L + nL - nL; + пЬ„). Ток, проходящий во втором комплекте труба 4 - стержень 5, равен

.l:2.1 + y2Tyn L-L г}.

1п

t i In -

Г(

10

4. .

г - - 1

5

0

5

1пН

Г|

1 U7-J(Li + nL - nLj + L(,). В цепи, где включен мост 18, протекает, ток

u,i 1 - I, U7jL(l-n), где л, I - разностный ток, проходящий в цепи моста 18. Ток, проходящий в третьем комплекте труба 7 - стержень 8, равен

U-2 iryL; U2 M-yn(L-L,)

гГ

Ь , г, 1 U-iryCL ;.+ пЬ - nLj). Ток, проходящий в дополнительной секции труба 9 - стержень 10, при напряжении и и -- равен L °

14

У.ь..пи

Jn - г,

Разностный ток, протекающий в цепи моста 12, равен

1 Ч - 14 UirjL;(l-n).

Показание измерителя 11 отношения тока, включенного в диагонали мостов, пропорционально отношению разностей токов д Лjl lyyLj CЬп)

U,I fruyL;(l-n) - L - - где А - показание измерителя отношения токов;К - величина, обратная цене деле- ния уровнемера,

.A IA.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня электропроводной жидкост-и, содержащее три комплекта протяженных электродов, установленных вертикально и параллельно между собой на весь диапазон контролируемого уровня жидкости в сосуде и один комплект укороченных электродов, установленный в га- зоврй среде сосуда, источник питания

и электрическую измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений , электрическая схема измерения содержит трансформатор переменного Тока низкой частоты с тремя идентичными по количеству витков и четверто с большим количеством витков вторичными обмотками, два выпрямителя, измеритель отношения токов, при .этом две идентичные вторичные обмотки соединены последовательно-согласно и началом подключены к центральному электроду первого комплекта протяженных электродов, концом - к централь- номь электроду второго комплекта, а серединой к первому выпрямителю, третья, идентичпая первым двум обмоткам, и четвертая вторичные обмотки соединены между собой последовательно-согласно, началом подключены к центральному электроду третье- -го протя кенного комплекта электродов, концом - к центральному укороченному электроду, вторые ветви выпрямителя соединены между собой и с наружными электродами всех комплектов , причем наружньй и центральный электроды всех комплектов установлены коаксиально и изолированно друг от друга по всей длине, к наружным электродам первого комплекта сверху, а второго комплекта - снизу присоединены вновь введенные и коаксиально установленные металлические вставки - электроды, при этом размеры электродов и количества витков вторичных обмоток соответственно удовлетворяют соотношениям

10

InF 2;

5

0

5

0

(

IT,.

где г, - радиус .центральных электродов;

внутренний радиус наружных электродов протяженного комплекта;

: - внутренний радиус наружного электрода укороченного комплекта и металлических вставок;

. - длина электродов укороченного комплекта и металлических вставок;

длина электродов протяженных комплектов;

количество витков трех идентичных вторичных обмоток трансформатора; количество витков четвертой вторичной обмотки.

L W W,

22

Ф(/г.г

(риг.З

фиг. 5

фиг.

Составнте ль Е. Подымов Редактор А. Шишкина Техред Л.Олейник

Заказ 7252/37 Тираж 690Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М. Демчик

Изобретение относится к измерительным устройствам, работающим в условиях высоких температур, давлений, интенсивных потоков ионизирующих излучений. Цель изобретения - повышение точности измерения уровня жидкости. Устройство содержит трансформатор переменного тока частотой 10 Гц, имеющий четыре обмотки 13, 14, 16 и 17, три из которых идентичны и имеют количество витков W, а обмотка 13 имеет СЛ