Автогенераторное реле уровня воды Советский патент 1988 года по МПК G01F23/24 

tsD

00

I Изобретение относится к устройствам для контроля уровня жидкостей и может быть использовано для сигнализации о заполне- лн жидкостями различных резервуаров, в I частности в водяных системах теплоэнер- г(тических установок.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности функционироваия реле путем обеспечения двухпорого- Еого контроля уровня контролируемой жидкости.

На фиг. 1 показана функциональная

хема автогенераторного реле уровня воды; йа фиг. 2 - эквивалентная схема автогене- fiBTOpa по переменному току, в которой

ктивное сопротивление последовательной 1 епи металлический штырь - вода корпус резервуара заменено переменным резистором Re, а негатрон - отрицательным дифференциальным сопротивлением на фиг. 3 -

раница области устойчивости и возбуждеия, построенная в плоскости параметров

RP. I Rl i

E

IRr

Граница, разделяющая области устойчивости и возбуждения данной схемы (фиг. 2) задается аналитически следующими уравнениями:

:i)

iRl RaHRl

-

I R l V

С I Rl

2

(2)

где IR I - модуль отрицательного дифференциального сопротивления не- 20гатрона в рабочей точке.

Частота колебаний со вблизи границы (фиг. 3) определяется выражениями

Изобретение м.б. использовано для сигнализации о заполнении жидкостями резервуаров. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности функционирования реле. Изменение уровня воды в резервуаре преобразуется в изменение выходной частоты автогенератора, которая затем поступает в исполнительный орган - реле. Ширина зоны уровня воды, в которой колебания отсутствуют, зависит от величины сопротивления реостата RP и может регулироваться в заданных значениях. Включение разделительного конденсатора позволяет устранить влияние RP на положение рабочей точки на вольт-амперной характеристике негатива. Контроль работоспособности устр-ва в зоне отсутствия колебаний осуществляется раз.мыканием емкостной ветви автогенераторного реле, напр., в точке В. 3 ил. I (Л

Устройство состоит из кондуктометриче- ского чувствительного элемента, физически представляющего собой активное сопротивление последовательной цепи, состоящей из металлического щтыря 1, погруженного в онтролируемую среду, и корпуса 2 резерву- фа, выполненного из проводящего ток материала, в котором находится вода, причем итырь чувствительного элемента отделен от :тенки резервуара прокладкой 3, выполнен- гюй из непроводящего ток материала, автогенератора 4 с параллельным колебательным контуром, состоящим из индуктивности L 5 и емкости С 6, активный элемент которого выполнен на двухполюснике с отрицательным дифференциальным сопротивлением - негатроне 7, подключенном парал- лельно LC-контуру, источника 8 питания, |параллельно негатрону включена последо- |вательная цепь, состоящая из разделитель- ного конденсатора Ср 9 и регулировочного реостата RP 10, выход автогенератора через буферный каскад 11 подсоединен к входам ;двух реле 12 и 13, включенных параллельно и настроенных на различные частоты срабатывания, которые подключены к входу исполнительного органа 14, например, пускателя насоса, один вывод кондуктомет- рического чувствительного элемента подсоединен к обкладке конденсатора 6 колебательного контура, а второй через воду к стенке резервуара, электрически соединенной с общей щиной устройства.

Устройство работает следующим образом.

Изменение уровня воды в резервуаре преобразуется в изменение выходной частоты автогенератора, которая затем поступает в исполнительный орган-реле.

25

Ю|

VT7:3

Р

(3)

30

002

у CR|- L

- Ш R Р

(4)

35 Если щтырь кондуктометрического чувствительного элемента не погружен в воду, то сопротивление последовательной цепи штырь - воздух - корпус резервуара Re достаточно велико. В этом случае изображающая точка системы (фиг. 3) находится в

крайне правом положении (т. AI), при этом схема генерирует сигнал частотой 0)2, определяемой формулой (4). Далее этот высокочастотный сигнал через буферный каскад 11, предназначенный для исключения влияния

д5 последующих каскадов (частотных реле 12 и 13) на работу автогенераторной схемы, поступает на вход реле 12, настроенного на частоту срабатывания со2, выход которого подключен к входу исполнительного органа 14. Полученный высокочастотный сигнал

50 свидетельствует о том, что уровень воды в резервуаре находится ниже первого (нижнего) порогового значения и может использоваться в системе контроля в качестве управляющего для включения насосов.

Когда уровень воды достигнет металли55 ческого штыря, активное сопротивление RC цепи штырь - вода - корпус резервуара резко уменьшится, что приводит к смещению изображающей точки в направлении

границы области устойчивости, заштрихованной на фиг. 3, причем ее ордината остается постоянной и определяется величиной сопротивления реостата Rp. В результате изображающая точка пересечет границу справа и колебания сорвутся (т. А2), что свидетельствует о достижении контролируемого уровня второго (промежуточного) порогового значения.

Дальнейшее повышение уровня воды в резервуаре приводит к дальнейшему уменьшению сопротивления Re. При этом изображающая точка системы пересечет левую ветвь границы области устойчивости и переместится в положение АЗ (фиг. 3). Схема, согласно (3), вновь начнает генерировать колебания, но на более низкой частоте шь Низкочастотный сигнал через буферный каскад 11 поступает на вход реле 13, настроенного на частоту срабатывания мь и далее в исполнительный орган 14. Полученный сигнал свидетельствует о превышении уровня воды третьего (верхнего) порогового значения и служит аварийным в системе контроля, а также используется в качестве управляющего для выключения насосов и других устройств подпитки воды в установке.

Значения частот колебаний, соответствующих нижнему-и верхнему уровням воды в резервуаре, различаются на порядок и более, а щирина зоны уровня воды, в которой колебания отсутствуют, зависит от величины сопротивления реостата RP и может регулироваться в заданных значениях при настройке автогенератора. Включение разделительного конденсатора СР позволяет устранить влияние регулировок RP на положение рабочей точки на вольт-амперной характеристике негатрона.

Контроль работоспособности устройства в зоне отсутствия колебаний осуществля

ется размыканием емкостной ветви автогенераторного реле, например в точке В (фиг. 1). Такой разрыв эквивалентен нахождению металлического щтыря в воздухе, а следовательно, перемещению изображающей точки системы в крайне правое положение (т. AI) и генерации сигнала частотой С02, который может быть зарегистрирован частотным реле 13 по описанному принципу.

Формула изобретения

Автогенераторное реле уровня воды, содержащее автогенератор гармонических колебаний на активном элементе с парал5 лельным индуктивно-емкостным колебательным контуром и источником питания, кон- дуктометрический чувствительный элемент, расположенный в контролируемом резервуаре, и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективно сти и надежности функционирования реле путем обеспечения двухпорогового контроля уровня контролируемой жидкости, в него введены последовательная цепь из разделительного конденсатора и регулировочного

5 реостата, буферный каскад и два параллельно включенные реле с различной частотой срабатывания, при этом активный элемент автогенератора выполнен в виде двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивлением, подключенного параллельно

0 колебательному контуру, параллельно активному элементу включена последовательная цепь из разделительного конденсатора и регулировочного реостата, выход автогенератора через буферный каскад подсоединен к входам двух частотных реле, выход которых

5 подключен к исполнительному органу, кон- дуктометрический датчик включен в емкостную ветвь колебательного контура, а стенка резервуара соединена с общей шиной.

г- 2

С

L

Л

}

фиг. 2

/f

К