Пьезометрический уровнемер Советский патент 1992 года по МПК G01F23/14 

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в тех отраслях промышленности, где необходимо производить автоматический контроль уровня жидких сред, например, в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже представлена схема пьезометрического уровнемера.

Уровнемер содержит пьезометрическую трубку 1, блок2 питания, дифманометр 3, двухшкальный показывающий прибор 4, первый вход которого соединен через второй нормально открытый клапан 5 с выходом дифманометра 3, второй вход - с выходом переключателя 6 участков измерений через третий нормально открытый клапан 7. Переключатель 6 участков измерения содержит первый элемент 8 сравнения, первый положительный вход которого соединен с первым задатчиком 9 давления нижнего уровня срабатывания, второй отрицательный вход - с выходом дифманометра 3, а выход - с первым входом первого элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего нормально открытых клапанов 5 и 7, с первым управляющим входом пневмореле 11, через первый регулируемый дроссель 12 - с нормально открытым входом пневмореле 11, с нормально закрытым входом генератора 13 импульсов с регулируемым дросселем 14 и пневмоемкостью 15 и через второй регулирующий дроссель 16 - с управляющим входом генератора 13 импульсов, второй элемент 17 сравнения, первый отрицательный вход которого соединен со вторым задатчиком 18 давления измерения, второй отрицательный вход -с первым задатчиком 9 давления нижнего уровня срабатывания, третий положительный вход - с выходом дифманометра 3, а выход - с вторым входом первого элемента ИЛИ 10, выход генератора 13 импульсов соединен с управляющими входами первого нормально открытого клапана 19 и нормально закрытого клапана 20 и первым входом второго элемента ИЛИ 21, второй вход которого соединен с нормально открытым выходом пневмореле 11, а выход

(Л

С

vi о ел VI о VI

- с вторым управляющим входом пневморе- ле 11, первый положительный вход третьего элемента 22 сравнения соединен с выходом третьего задатчика 23 компенсационного давления, второй отрицательный вход - с атмосферой, а выход - через нормально закрытый клапан 20 с входом повторителя 24 и нормально закрытым входом пневмореле 11, нормально закрытый выход которого связан с атмосферой, третий положительный вход третьего элемента 22 сравнения через первый нормально открытый клапан 19 соединен с выходом повторителя 24, являющимся выходом переключателя 6.

Уровнемер работает следующим образом.

На первом участке измерения компенсационное давление, поступающее в минусовую камеру дифманометра 3 с выхода переключателя 6 участков измерений, равно нулю, дифманометр 3 измеряет пропорциональное уровню давление, поступающее от пьезометрической трубки 1, а его выходной сигнал поступает через второй нормально открытый клапан 5 на первый входдвухканального показывающего прибора 4 и считывается с первой шкалы. При достижении величиной уровня верхнего предела первого участка измерения выходной сигнал дифманометра 3 достигает максимума, срабатывает второй элемент 17 сравнения, т.к. на первый отрицательный вход второго элемента 17 сравнения поступает от второго задатчика 18 давление, равное величине давления рабочего диапазона измерения выходного пневматического сигнала дифманометра 3, который составляет 0,08 кгс/см2 (0,08 МПа), а на второй отрицательный вход второго элемента 17 сравнения поступает от первого задатчика 9 давление, равное величине давления нулевого значения перепада давления выходного пневматического сигнала дифманометра 3, который составляет 0,2 кгс/см2 (0,02 МПа).

При срабатывании второго элемента 17 сравнения его выходной сигнал поступает через второй вход первого элемента ИЛИ 10 на управляющие входы второго и третьего нормально открытых клапанов 5 и 7, при этом закрываются клапаны 5 и 7 и на первом и втором входах двухканального показывающего прибора 4 запоминается давление, которое поступает с выхода дифманометра 3 и с выхода переключателя 6 участков измерений, кроме того, выходной сигнал второго элемента 17 сравнения поступает на первый управляющий вход пневмореле 11, которое соединяет вход повторителя 24 с атмосферой, т.е. давление, поступающее в

минусовую камеру дифманометра 3 с выхода переключателя 6 участков измерений, равно нулю. Кроме вышеуказанного, выходной сигнал второго элемента 17 сравнения 5 поступает на нормально закрытый вход генератора 13 импульсов для его пневмопи- тания и через второй регулирующий дроссель 16 (естественную задержку сигнала во времени, соединения входа повтори10 теля 24 с атмосферой и поступления в минусовую камеру дифманометра 3 давления, равного нулю) на управляющий вход генератора 13 импульсов, который выдает импульс давления Pi3, длительность которого определяется настройкой дросселя 14 с

15 пневмоемкостью 15, при этом закрывается первый клапан 19, открывается клапан 20, кроме того, импульс проходит через первый вход второго элемента ИЛИ 21 на второй управляющий вход пневмореле 11, при этом

0 закрывается связь входа повторителя 24 с атмосферой, на первый положительный вход третьего элемента 22 сравнения поступает от третьего задатчика 23 давления Раз, равное величине давления участка измере5 ния, а давление, поступающее на второй отрицательный вход и третий положительный вход третьего элемента 22 сравнения, равно нулю, на вход повторителя 24 через открывшийся клапан 20 поступает от треть0 его элемента 22 сравнения давление Р22, равное величине давления Раз и диапазону измерения дифманометра 3, на выходе повторителя 24 формируется компенсационное давление Рк Р22, поступающее в

5 минусовую камеру дифманометра 3. После снятия импульса Pis самоблокируется через первый регулирующий дроссель 12 и второй вход второго элемента ИЛИ 21 пневмореле 11, закрывается клапан 20, открывается

0 первый клапан 19, на повторителе 24 и в минусовой камере дифманометра 3 запоминается давление Рк, которое поступает и на третий положительный вход третьего элемента 22 сравнения через открывшийся

5 первый клапан 19. При этом на выходе третьего элемента 22 сравнения формируется давление Р22 Рк + Раз, устройство переходит на второй участок измерений, внутри которого выходной сигнал дифманометра 3

0 также изменяется от минимального до максимального значений,а величина уровня определяется как сумма показаний первой шкалы вторичного прибора 4 и его второй шкалы, проградуированной в единицах,

5 кратных диапазону измерения дифманометра 3, Если при переходе на второй участок измерения выходной сигнал второго элемента 17 сравнения пропадает, т.е. вместо 1.2-1,4 кгс/см2 (0,12-0,14 МПа) становится равным 0-0,1 кгс/см2 (0-0,01 МПа), т.к. величина уровня не достигает верхнего предела второго участка измерения, а следовательно, выходной сигнал дифманомет- ра 3 не достигает максимума, то снимается пневмопитание с нормально закрытого вхо- да генератора 13 импульсов, который, получается, отработал в режиме импульсатора, открываются второй и третий клапаны 5 и 7 и на первый и второй входы двухшкального показывающего прибора 4 поступает сиг- нал с выхода дифманометра 3 и с выхода переключателя 6 участков измерений. При дальнейшем увеличении уровня до верхнего предела второго участка измерения выходной сигнал дифманометра 3 становится максимальным, срабатывает второй элемент 17 сравнения, при этом закрываются второй и третий клапаны 5 и 7 и на первом и втором входах двухшкального показывающего прибора 4 заполняется сигнал с выхо- да дифманометра 3 и с выхода переключателя 6 участков измерений. Кроме того, пневмореле 11 соединяет вход повторителя 24, а также через открытый первый клапан 19 третий положительный вход третьего элемента 22 сравнения с атмосферой, т.е. давление, поступающее в минусовую камеру дифманометра 3 с выхода переключателя 6 участков измерений, изменится с Рк Р22 на нулевое. Через время, достаточное для изменения в минусовой камере дифманометра 3 давления с Рк Р22 на нулевое, генератор 13 импульсов выдает импульс давления Рчз. При этом закрывается первый клапан 19, открывается клапан 20, закрывается связь входа повторителя 24 с атмосферой, на первый положительный вход третьего элемента 22 сравнения поступает от третьего задатчика 23 давление Раз, а давление, поступающее на второй отрица- тельный и третий положительный входы третьего элемента 22 сравнения, равно нулю, на вход повторителя 24 через открывшийся клапан 20 поступает от третьего элемента 22 сравнения давление Р22, рав- ное величине давления Раз, а на выходе повторителя 24 формируется компенсационное давление Рк Р22, поступающее в минусовую камеру дифманометра 3. После снятия импульса Рчз самоблокируется пнев- мореле 11, закрывается клапан 20, открывается первый клапан 19, на повторителе 24 и в минусовой камере дифманометра 3 запоминается давление Рк, которое поступает на третий положительный вход третьего элемента 22 сравнения через открывшийся первый клапан 19. При этом на выходе третьего элемента 22 сравнения формируется давление Рга Рк + Раз, устройство

переходит на второй участок измерения. Если при переходе на второй участок измерения выходной сигнал второго элемента 17 сравнения не пропадает, т.е. остается равным 1,2-1,4 кгс/см2 (0,12-0,14 МПа), т.к. величина уровня остается на достигнутом верхнем пределе второго участка измерения, а выходной сигал дифманометра 3 остается на достигнутом максимуме, то не снимается пневмопитание и с нормально закрытого входа генератора 13 импульсов, который, получается, продолжает работу в режиме автоколебаний, не открываются второй и третий клапаны 5 и 7 и, следовательно, на первый и второй входы двухка- нального показывающего прибора 4 не поступает сигнал с выхода дифманометра 3 и с выхода переключателя 6 участков измерений. Т.к. продолжается процесс перехода на следующий (третий) участок измерения, то генератор 13 импульсов выдает следующий импульс давления Pis. При этом закрывается первый клапан 19, открывается клапан 20, связь входа повторителя 24 с атмосферой остается закрытой, т.к. пневмореле 11 самоблокировано через первый регулирующий дроссель 12 и второй вход второго элемента ИЛИ 21, с выхода третьего элемента 22 сравнения ранее сформированное давление Р22 Рк + Р23 через открывшийся клапан 20 поступает на вход повторителя 24, а на выходе повторителя 24 формируется компенсационный сигнал больше предыдущего значения на величину Р23, равную диапазону измерения дифманометра, устройство переходит на третий участок измерения, внутри которого выходной сигнал дифманометра 3 также изменяется от минимального до максимального значений. Если при переходе на следующий (третий) участок измерения выходной сигнал второго элемента 17 сравнения пропадает, т.е. становится равным 0-0,1 кгс/см2 (0-0,01 МПа), т.к. величина уровня не достигает верхнего предела третьего участка измерения, а следовательно, выходной сигнал дифманометра 3 не достигает максимума, то снимается пневмопитание с нормально закрытого входа генератора 13 импульсов, открываются второй и третий клапаны 5 и 7 и на первый и второй входы двухканального показывающего прибора 4 поступает сигнал с выхода дифманометра 3 и с выхода переключателя 6 участков измерений.

При дальнейшем увеличении уровня на величину участка измерений

цикл срабатывания элементов повторяется, а величина компенсационного давления возрастает еще на величину Р23.

При понижении уровня до нижнего предела участка измерения выходной сигнал дифмэнометра 3 становится минимальным, срабатывает первый элемент 8 сравнения.

При срабатывании первого элемента 8 сравнения его выходной сигнал поступает через первый вход первого элемента ИЛИ 10 на выход первого элемента ИЛИ 10, а далее срабатывают элементы схемы аналогично тому, как было указано выше при ера- батывании второго элемента 17 сравнения. Однако необходимо отметить, что как только при срабатывании элементов схемы пьезометрического уровнемера давление, поступающее в минусовую камеру дифма- нометра 3 с выхода переключателя 6 участков измерений, станет равным нулю.может срабатывать второй элемент 17 сравнения, а первый элемент 8 сравнения вернется в исходное состояние, причем только в том случае, если величина давления, поступающего в плюсовую камеру дифманометра 3, превышает величину давления диапазона измерения дифманометра 3.

При срабатывании второго элемента 17 сравнения процесс перехода на нижний участок измерения, начатый при срабатывании первого элемента 8 сравнения, будет продолжен до тех пор, пока на выходе повторителя 24 переключателя 6 участков из- мерений сформируется компенсационный сигнал меньше предыдущего значения на величину Раз, равную диапазону измерения дифманометра 3, устройство переходит на один участок измерения ниже предыдущего участка измерения, внутри которого выходной сигнал дифманометра 3 также изменяется от максимального до минимального значения, соответственно изменяются показатели первой и второй шкал показываю- щего прибора 4.

При дальнейшем понижении уровня на величину участка измерения цикл срабатывания элементов повторяется, а величина компенсационного давления убывает еще на величину Раз.

Формула изобретения

Пьезометрический уровнемер, содержащий пьезометрическую трубку, блок пи- тания, двухканальный показывающий прибор и дифманометр, плюсовая камера которого соединена с блоком питания и пьезометрической трубкой, а минусовая камера соединена с выходом переключателя участ- ков измерений, включающего первый, второй и третий элементы сравнения, первый, второй и третий задатчики давления, первые нормально закрытый и нормально открытый клапаны, первый элемент ИЛИ,

повторитель, регулируемые дроссели и пневмореле, причем первый положительный вход первого элемента сравнения соединен с первым задатчиком давления, второй отрицательный вход соединен с выходом дифманометра, первый отрицательный вход второго элемента сравнения соединен с вторым задатчиком давления, второй отрицательный вход соединен с первым задатчиком давления, третий положительный вход соединен с выходом дифманометра, второй отрицательный вход третьего элемента сравнения соединен с атмосферой, третий положительный вход через первый нормально открытый клапан соединен с выходом повторителя, а выход третьего элемента сравнения соединен через нормально закрытый клапан с входом повторителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены второй и третий нормально открытые клапаны, причем первый вход двухшкального показывающего прибора соединен через второй нормально открытый клапан с выходом дифманометра, второй вход двухшкального показывающего прибора соединен с выходом переключателя участков измерений через третий нормально открытый клапан, а переключатель участков измерений дополнительно снабжен первым и вторым элементами ИЛИ и генератором импульсов с пневмоемкостью и регулируемым дросселем, при этом выход первого элемента сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего нормально открытых клапанов, с первым управляющим входом пневмореле, через первый регулируемый дроссель с нормально открытым входом пневмореле, с нормально закрытым входом генератора импульсов и через второй регулирующий дроссель с управляющим входом генератора импульсов, выход второго элемента сравнения соединен с входом первого элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с управляющими входами первого нормально открытого клапана и нормально закрытого клапана и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с нормально открытым выходом пневмореле, а вход соединен с вторым управляющим входом пневмореле, первый положительный вход третьего элемента сравнения соединен с выходом третьего задатчика давления, вход повторителя соединен с нормально закрытым входом пневмореле, нормально закрытый выход которого связан с атмосферой.

Применение: в отраслях промышленности, где необходимо производить автоматический контроль уровня жидких сред, например в химической промышленности. Сущность изобретения: в устройство дополнительно введено два нормально открытых клапана, в переключатель участков измерения введено дополнительно два элемента ИЛИ, пневмореле с регулирующим дросселем, генератор импульсных сигналов с двумя регулирующими дросселями и пневмоемкость. 1 ил.

Редактор Н.Коля да

Составитель И.Плахтий.

Техред М.МоргенталКорректор О.К рковецкая

Заказ 3380

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ггри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5;

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ,,

: , ЧЧ

Подписное