Способ измерения уровня жидкости Советский патент 1993 года по МПК G01F23/44 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости.

Цель изобретения - исключение погрешности, связанной с изменением плотности жидкости.

На фиг.1 изображен общий вид уровнемера, реализующего предлагаемый способ,1 на фиг.2 - поплавок уровнемера, погруженный в эталонную жидкость; на фиг.З - то же, в жидкость контролируемую (с текущим удельным весом); на фиг.4 - поплавок с при- груЗкой противовеса.

Уровнемер, реализующий способ, содержит чувствительный элемент в виде поплавка 1 и противовес 2, которые соединены

между собой гибким звеном 3. Гибкое звено 3 переброшено через мерный шкив 4, вал 5 которого соединен с преобразователем 6 углового перемещения в электрический сигнал. Электрический сигнал от преобразователя б по линии связи 7 поступает на показывающий прибор 8. Поплавок 1 монтирован с возможностью перемещения в емкости 9, заполненной контролируемой жидкостью 10. Для пригрузки или разгрузки поплавка 1 или противовеса 2 используется груз 11.

Для компенсации разности длин левой и правой ветвей гибкого звена 3 в устройство могут быть введены две свободно свисающие цепочки, прикрепленные соответственно к поплавку 1 и противовесу

ЧЭ

ю ел

hO

ел

со

2, как это сделано в прототипе (на чертежах не показано).

Для обеспечения устойчивого вертикального положения поплавка 1 е.го центр тяжести необходимо сместить к дну.

Способ осуществляют следующим образом.

В начале производят тарировку уровнемера (его настройку), для чего емкость 9 заполняют эталонной жидкостью 12 (фиг.2). При этом поплавок 1 погружается в жидкость 12 на глубину Нэ, определяемую из выражения

u Рп - Рпр

УэР

О)

где Рп - вес поплавка 1; Рпр - вес противовеса 2; уэ - удельный вес эталонной жидкости 12; F - площадь горизонтального сечения поплавка 1.

Эталонная глубина погружения поплавка фиксируется меткой 13 0-0.

После тарировки ус тройства емкость 9 заполняется контролируемой жидкостью 10 с удельным весом у(фйг.З-4)..

. При подъеме (уменьшении) уровня поплавок 1 перемещается вверх (вниз), мерный шкив 4 поворачивается по (против) часовой стрелке и с преобразователя 6 подается электрический сигнал на показывающий прибор 8, при помощи которого фиксируют текущий уровень жидкости 10 Нт (фиг.З). В этом случае глубина погружения поплавка 1 в жидкость 10 составляет Рп Рпр

hT

ур

(2)

AH-hrtta- S d-i)

Погрешность измерения уровня за счет изменения удельного веса при этом равна

F vy Уэ (3) Для исключения погрешности измерения за счет изменения плотности жидкости 10 по сравнению с эталонной жидкостью 12 (на которую настроен уровнемер) после измерения текущего установившегося уровня пригружают или разгружают противовес 2 или поплавок 1, что можно осуществить установкой или снятием с них дополнительных грузов 11 (фиг.1.4).

Затем измеряют пригрузочный или разгрузочный уровень (после пригрузки или разгрузки) жидкости 10 НГр.

С учетом пригрузки противовеса 2 глубина погружения поплавка 1 в жидкость 10 будет равна

hr .(4) где Ргр - усилие пригрузки (разгрузки).

Разность уровней Нт и Нгр, показываемых приборов 8, равна разности между глубинами погружения поплавка 1 hT и hrp, т.е.

|HrHrPl hT-hrP yЈ

Prh

Откуда у |Нт-Нгр| -F

Подставляя (6) в (3), получаем ( -F-J-)

Уъ

(5)

(6)

(7)

На заключительном этапе фактический уровень жидкости 10 с учетом изменения ее плотности (удельного веса) рассчитывают по формуле

20

AL. . Рп-РгШ ,1 Нт - Нф р К Ю

Нср н,+дн нт+-р-Ч-p f (Щ

Для обеспечения работоспособности необходимо чтобы:

- при пригрузке грузом 11 поплавка 1

соблюдалось неравенство Pn+PrP hn -7-

где d - диаметр поплавка; hn - высота поплавка;

30 УМИН - ожидаемый минимальный удельный вес контролируемой жидкости (в противном случае поплавок потонет);

- при пригрузке грузов 11 противовеса 2 соблюдалось неравенство Рп Рпр+Ргр (в

дс противном случае не будет создаваться подъемная сила).

Пригрузка или разгрузка противовеса или поплавка после измерения текущего уровня и последующее измерение пригру40 зочного или разгрузочного уровня позволяют определить удельный вес контролируемой жидкости и фактический уровень жидкости в емкости с учетом поправки на изменение удельного веса жидкояс сти по сравнению с эталонной жидкостью, что в конечном итоге исключает погрешность, связанную с изменением плотности жидкости.

Формула изобретения

CQ Способ измерения уровня жидкости, заключающийся в измерении пс/ложения поплавка и противовеса, отличающийся тем, что, с целью исключения погрешности, связанной с изменением плотности жидкосг сти, предварительно производят тарировку поплавка, погружая его в эталонную жидкость и фиксируя отметку погружения на его поверхности, и после измерения положения поплавка в контролируемой жидкости пригружают или разгружают поплавок или про

Использование: изобретение относится к Контрольно-измерительной технике и позволяет уменьшить погрешности измерения уровня жидкости (УЖ) при изменении ее удельного веса. Сущность изобретения: способ заключается в измерении текущего УЖ посредством поплавка (П), оггарировэн- ного в эталонной жидкости и соединенного посредством гибкого звена с противовесом, причем гибкое звено переброшено через мерный шкив. После этого пригружают или разгружают противовес или П и измеряют пригрузочный или разгрузочный УЖ, а фактический УЖ рассчитывают по формуле Нф Нт+Рп-Рпр/Р(/Нт-Нгр/Ртр/Р-), где Нффактический УЖ; Нт - текущий УЖ; НГр - пригрузочный или разгрузочный УЖ; Рп,г вес П; РПр - вес противовеса; РГр - усилий пригрузки или разгрузки; F- площадь горизонтального сечения П; уэ- удельный вес эталонной жидкости. 4 ил.