Способ измерения уровня жидкостей Советский патент 1991 года по МПК G01F23/16 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам измерения уровня жидких сред, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения.- уменьшение времени измерения уровня.

На чертеже схематически изображен вариант уровнемера, реализующего способ.

Уровнемер содержит блок I питания воздухом, питающий плюсовую 2 и минусовую 3 независимые пневмолинии, между которыми включен дифманометр 4. Плюсовая линия 2 через нормально от- .крытый клапан электропневмопреобра- зователя 5 может питать основную измерительную трубку 7, погруженную в контролируемую жидкость на глубину Н, а через нормально закрытый клапан электропневмопреобразователя 5 - дополнительную трубку 8, погруженную в

жидкость на глубину H-h. Минусовая пневмолиния 3 через нормально открытый клапан электропневмопреобразователя 6 и пневмодроссель 10 заземлена на атмосферу, а через нормально закрытый клапан электропневмопреобразователя 6 может питать дополни- тельную трубку 8. Выход дифманометра 4 соединен с входом управляюще-вы- числительного блока 9, первый и второй выходы которого связаны с входами управления электропневмопреобразо- вателей 5 и 6 соответственно.

Способ измерения уровня жидкости .осуществляется следующим образом,

В первом такте в плюсовой пневмолинии 2 подключают основную измерительную трубку 7 и барботируют через нее воздух, а минусовую пневмолинию 3 заземляют на атмосферу через дроссель 10 и измеряют перепал давления между линиями.

%

со

В этом такте в плюсовой пневмолиняи 2 давление равно

Т1

1

в минусовой

рен + РА, +

р, РЛ«+ 9Р

где Рдд , РЛЈ потери давления в плюсовой и минусовой линиях соответственно, обусловленные трением воздуха о стенки пнев- молинии|

Р t- - потери давления н,а бар- ботаж, обусловленные силой поверхностного натяжения} Pqp- потери давления на пнев1

модросселе 10.

Если статическая характеристика дифманометра 4 имеет вид у а0 + а,(Р+- Р), где у - выходной сигнал дифманометра

4 (ток, напряжение); ао, а,,- параметры статической характеристики дифманометра, то в первом такте на выходе дифманометра присутствует сигнал

у, а0 + a,pgH +ДР), (1) где UP Рй, + Р5,- РЛ2-

Во втором такте в плюсовую пневмолинию 2 подключают дополнительную измерительную трубку 8 и барботируют через нее воздух, а минусовую пневмолинию оставляют заземленной на атмосферу через дроссель 10 и кзмеря- ют перепад давления между линиями.

Во втором такте в плюсовой пневмо- линии 2 давление равно

РЈ pg(H - h) + Рд,+ Pg, . В минусовой

г РЛ Р9Р на выходе дифманометра присутствует

сигнал

У2 а0 + a,(pg(H - h) ч- &Р), (2) наконец в третьем такте в плюсовую пневмолинию 2 подключают основную измерительную трубку 7, а в минусовую - дополнительную трубку 8 и барботируют через них воздух.

В третьем такте в плюсовой пнев- молинии давление равно

№

М

Р&

в минусовой

РЗ pg(H - h) 4 Рлг+ Ре2, где Pja.- потери давления на барботаж„

Обычно РА, j РЛ2, Р&1э« Pg2, так как расход воядуха в пневмолини- ях различный, однако всегда можно так подобрать пневмосопротивление

0

5

0

5

(4)

црогселя 10, чтобы сигнал на выходе дифманпметра в третьем такте был равен

Уз ао + a,(pgh + АР).(3)

Из (1) и (2) имеем

У1 У а а pgb. Из (I) и (3) имеем

У УЗ ат 8(Н - Ь), отсюда

Н h(l + ХД21)

У 1 Уз и можно найти уровень жидкости

L - 1 + h(l - ZJ-Z-ZJL)

У - Уг где 1 - расстояние от среза основной

трубки до дна

Как видно из (4), значение уровня жидкости, полученное предлагаемым способом, не зависит от плотности жидкости, условий работы и параметров уровнемера, реализующего способ, а определяется результатами трех соседних тактов измерения и величиной h.

Следовательно, данный метод позволяет автоматизировать измерение уровня жидкости пневмометрическим способом, что справедливо в том случае, если за время трех тактов измерения условие работы и параметры уровнемера оставались неизменными.

Погрешность измерения уровня жидкости определяется точностью и стабильностью величины h, отличием 5 статической характеристики дифмано- метра от принятой модели и случайной погрешности измерения сигналов У « трансформированных алгоритмом (4).

0 Вариант схемы, реализующий способ, работает следующим образом

Цикл измерения состоит из трех тактов, длительностью Т, задаваемых управляющр-вмчислительным блоком 97

В первом такте сигналы управления на входах управления электропневмо- реобразователей 5 и б равны нулю и нормально открытый клапан преобразователя 5 подсоединяет основную измери- 0 тельную трубку 7 к плюсовой пневмо- линии 2, а нормально открытый клапан преобразователя 6 соединяет минусовую пневмолинию 3 с атмосферой через дроссель 10 и на выходе дифманометра 4 фор мируется сигнал у , который запоминается в блоке 9

Аналогично во втором ганте в плюсовую линию 2 подключается дополни5

Ун

I...

7

- 7

И

3

Изобретение относится к уровне- метрии Целью является уменьшение времени измерения уровня жидкости. Измерение производится путем определения давлений отдельно на трубках 7 и 8 ч разницы давлений между ними После этого уровень определяют по формуле L 1 + ( y3)/(y,- у„)7, где 1 - расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара; h - расстояние между выходами основной и дополнительной трубок; У(- давление в основной трубке; У2. - давление в дополнительной трубке; у,- перепад давлений между основной и дополнительной трубками „ 1 ил.