Гидростатический уровнемер Советский патент 1987 года по МПК G01F23/16 

вому значению уровня жидкости в контролируемой емкости 3. Появление импульса на выходе импульсатора, собранного на реле 15, пневмоемкости 16 и дросселе 17, приводит к отключению от выходного канала уровнемера аналогового элемента памяти, включающего реле 20, пневмоемкость 21 и дроссель 22, которьй хранит результаты предьщущего измерения, и подклюИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для измерения уровня, и может бьггь использовано в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов в нефтяной, газовой, химической, пищевой и других отраслях про- мьшшенности,

Целью изобретения является упрощение схемы гидростатического уровнемера при сохранении .эксплуатационных возможностей.

На фиг. 1 представлена схема гид- ростатического уровнемепа на фиг.2 временная диаграмма, иллюстрирующая работу его элементов.

Уровнемер содержит измерительную трубку 1, соединенную через вентиль с пневмоприводом 2 с нулевой отметко контролируемой емкости 3, пневмоемкость 4, нормально открытые пневмо- клапаны 5, 6 и 7, нормально закрьп ые пневмоклапаны 8 и 9, задатчик 10 дав ления с постоянным дросселем 11, генератор пневмоимпульсов, собранный на трехмембранном реле 12, пневмоемкости 13.и переменном дросселе 14, импульсатор, собранный на трехмемб- ранном реле 15, пневмоемкости 16 и переменном дросселе 17, усилитель- повторитель 18 с постоянным дросселе 19, аналоговый элемент памяти, соб- ранный на трехмембранном реле 20, пневмоемкости 21, постоянном дросселе 22 и усилителе-повторителе 23.

Вход пневмоклапана 5 подключен к измерительной трубке 1, а его выход соединен с атмосферой. Вход пневмо-

чению к выходному каналу нового результата измерения в текущем цикле непосредственно с выхода усилителя- повторителя 18. Этот же результат измерения поступает на вход открывшегося аналогового элемента памяти, в котором хранится на длительность последующей паузы, в течение которой поступает в выходной канал устройства. 2 ил.

клапана 6 соединен с выходом задатчи ка 10 давления, а выход - с пневмо- емкостЬю 4 и входом усилителя-повторителя 18. Вход пневмоклапана 7 соединен с выходом аналогового элемента памяти (выход усилителя-повторителя 23), а выход - с выходным каналом уровнемера. Вход пневмоклапана 8 также соединен с измерительной трубкой 1, а выход - с пневмоемкость 4 и входом усилителя-повторителя 18. Вход пневмоклапана 9 соединен с выходом усилитепя-повторителя 18, а выход - с выходным каналом зфовнеме- ра. Вход аналогового элемента памяти (трехмембранного реле 20) также сое- динен с выходом усилителя-повторителя 18. Выход трехмембранного реле 12 генератора пневмоимпульсов соединен с управляющими входами пневмоклапано 5, 6 и 8 пневмопривода вентиля 2 и с входом импульсатора, выход трехмембранного реле 15 которого соединен с управляющими входами пневмоклапанов 7, 9 и аналогового элемента памяти (реле 20).

Гидростатический уровнемер работает следующим образом.

Включение уровнемера в работу осуществляется подачей давления питания на все элементы схемы. С помощью задатчика 10 устанавливается давление Р , подаваемое на вход нормально открытого пневмоклапана 6. Генератор (реле 12, емкость 13 и дроссель 14) начинает генерировать последовательность пневмоимпульсов, а импульсатор (реле 15, емкость 16 и дроссель 17)

31

осуществляет сдвиг переднего фронта каждого импульса управляющей последовательности на время t,, (фиг, 2, РГ f(t) и Рду f(t), В течение паузы tf, меж;п,у импульсами с выхода генератора пневмоклапаны 5-7 и вентиль 2 открыты, а пневмоклапаны 8 и 9 - закрыты. В течение промежутка t измерительная трубка 1 посредством открытого клапана 5 соединена с ат- мосферой, а так как вентиль 2 также открыт, то контролируемая емкость 3 соединена с измерительной трубкой 1, вследствие чего происходит выравнивание уровня жидкости в емкости и трубке. В течение этого же времени tf, через открытый клапан 6 давление Р с задатчика 10 подается в пневмо- емкость 4 и на вход усилителя-повторителя 18, причем под конец паузы t давление в емкости 4 и на выходе усилителя-повторителя 18 достигает заданного значения Р . В течение времени tf) к выходному каналу уровнемера подключен аналоговый элемент памя ти через нормально открытый пневмо- клапан 7 и на выходе присутствует давление, которое в течение первой паузы равно О. Появление на выходе генератора (реле 12) первого импуль- са приводит к закрытию вентиля 2, отключению измерительной трубки 1 от атмосферы (так как клапан 5 закроется) и отключению задатчика 10 от пневмоемкости 4 и входа усилителя- повторителя 28 (за счет закрытия клапана 6). Измерительная трубка 1 через открывшийся пневмоклапан 8 подключается в пневмоемкости 4 и входу усилителя-повторителя 18. При этом давление Р, которое присутствовало в пневмоемкости 4 объемом V, перераспределяется через клапан 8 между свободным от жидкости верхним концом измерительной трубки 1 объемом V и пневмоемкостью 4. При этом результирующее давление Ррез определяется следующим образом. Так как можно записать, что

, Р„„ (V,. VT),

то

PV V,

рез

V V

4 Т

где Р - давление на выходе задатчика V - объем пневмоемкости 4

33

V - текущее значение объема

верхнего конца измерительной трубки 1, свободного от жидкости и являющегося функцией уровня в контролируемой емкости HT- , рез результирующее давление в

системе двух пневмоемкостей V, и V .

Если учесть, что

V H S - Н,

(3)

где Н - полная высота контролируемой емкости и измерительной трубки;

Н - текущее значение уровня жидкости в контролируемой емкости и измерительной трубке S - площадь поперечного сечения

измерительной трубки, то после ряда преобразований зависимость между выходным сигналом давления и уровнем шадкости в контролируемой емкости примет вид

5 JO 1520-2530 3540 45 50

55

1

рез

К, - К,.,- HT где К, V + HS/P,. V

P.

вых

и К - постоянные коэффициенты.

Давление Р, в системе емкостей V и V устанавливается на протяжении времени t, т.е. времени, на которое осуществляется задержка переднего фронта импульса импульсатором. После истечения времени t появляется импульс на выходе импульсатора (фиг.2). При этом пневмок;лапан 7 закроется и отключит аналоговый элемент памяти (усилитель-повторитель 23) от выходного канала уровнемера, а : клапан 9 откроется и давление Pgy., пропорциональное контролируемому уровню жидкости, поступит с выхода повторителя 18 fe выходной канал уровнемера. Одновременно сигнал с выхода импульсатора откроет реле 20, что приведет к поступлению давления ьых аналоговый элемент памяти. Одновременное окончание импульса на выходе генератора и на выходе импульсатора приводит к тому, что пневмоклапаны 5-7 и вентиль 2 отключаются, клапаны 8 и 9 закрываются, а аналоговый элемент памяти запомнит присутствовавшее на его входе до окончания импульса давление ,которое через открывшийся пневмоклапан 7 С вьит продолжает поступать на выход уровнемера, В течение второй паузы измерительная трубка 1 подключается к атмосфере через пневмоклапан 5„ Емкость 4 подключается к за- датчику 10 через пневмоклапан 6, а уровни в измерительной трубке 1 и контролируемой емкости 3 (в случае их рассогласования за время ц) выравниваются. В дальнейшем процессы в элементах уровнемера протекают ана- .логично описанным, т.е. после появления импульса на выходе генератора

to

усилитель-повторитель, пневмоемкость и три пневмоклапана,выходы двух из которых соединены с. выходом уровнемера, отличающийся тем. что, с целью, упрощения схемы при сохранении эксплуатационных возможностей, в него дополнительно введены два пневмоклапана и импульсатор, включенный по схеме, осуществляющей сдвиг переднего фронта импульса генератора, при этом три пневмоклапана включены по схеме, нормально открытых, а два - по схеме нормально закрытых, вход первого нормально открытого

усилителем-повторителем 18 формирует- -5 пневмоклапана соединен с измерителься давл ение Р

в, , пропорциональное

новому значению уровня жидкости в контролируемой емкости. Появление импульса на выходе импульсатора приводит к отключению от выходного канала уровнемера аналогового элемента памяти запоминающего результаты предьщущего измерения и подключению к. выходному каналу нового результата измерения в текущем цикле непосредственно с выхода усилителя-повторителя 18, Этот же результат-измерения поступает на вход открывшегося аналогового элемента памяти, в котором запоминается на всю длительность последующей паузы, в течение которой поступает в выходной канал уровнемера. Процесс переключения давлений в основных элементах уровнемера при изменении уровня жидкости в контролируемой емкости иллюстрируется временной диаграммой (фиг. 2),

40

Формула изобре тени

Гидростатический уровнемер, со- держащ1п 1 измерительную трубку, вентиль с пневмоприводом, установленный на магистрали, сообщающей измерительную трубку с контролируемой емкостью, генератор пневмоимпульсон, аналого- вый элемент памяти, задатчик давлеьшя,,

усилитель-повторитель, пневмоемкость и три пневмоклапана,выходы двух из которых соединены с. выходом уровнемера, отличающийся тем. что, с целью, упрощения схемы при сохранении эксплуатационных возможностей, в него дополнительно введены два пневмоклапана и импульсатор, включенный по схеме, осуществляющей сдвиг переднего фронта импульса генератора, при этом три пневмоклапана включены по схеме, нормально открытых, а два - по схеме нормально закрытых, вход первого нормально открытого

ной трубкой, а выход - с атмосферой, вход второго нормально открытого пневмоклапана соединен с выходом задатчика давления, а выход - одновременно с пневмоемкостью и входом усилителя-повторителя, вход третьего нормально открытого пневмоклапана соединен с выходом аналогового элемента памяти, вход первого нормально закрытого пневмоклапана соединен с измерительной трубкой, а выход - с пневмоемкостью и входом усилителя- повторителя, вход второго-нормально закрытого пневмоклапана соединен с выходом усилителя-повторителя, причем вход аналогового элемента памяти в свою очередь соединен с выходом усилителя-повторителя, управляюаре входы первого и второго нормально открытых пневмоклапанов, первого нормально закрытого пневмоклапана и пневмопривода йентиля соединены с выходом генератора, а управляющие входы третьего нормально открытого пневмоклапана, второго нормально закрытого пневмоклапана и аналогового элемента памяти соединены с выходом импульсатора, при этом с выходом уровнемера связаны выходы третьего нормально открытого и второго нормально закрытого пневмоклапанов.

-f

Изобретение может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Цепь изобретения - упрощение схемы устройства при сохранении эксплуатационных возможностей. После появления импульса на выходе генератора, собранного на реле 12, пневмо- емкости 13 и переменном дросселе 14, усилителем-повторителем 18 формируется давление, пропорциональное носл io о со 00 со со Фиг.)

Редактор М.Келемеш

Составитель М.Рачков

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

1296/40

Тираж 694Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предпри:ятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. 2