В настоящее время существует много различных дистанционных уровнемеров. В больщинстве случаев это - поплавковые указатели уровня с тросовыми или электрическими передатчиками разного устройства.
В промышленных предприятиях обычно нет надобности передавать показания уровнемеров на расстояние более 50-100 метров. Поэтому вместо приборов с электрической передачей применяют для этой цели приборы манометрические с пневма тической передачей, как более простые и надёжные в работе.
Манометрический измеритель измеряет с бо.тьшой t04HOCTbio весовое количество жидкости в резервуаре, независимо от колебаний её удельного веса. Уровень же этими приборами измеряется приближенно, однако с точностью, вполне достаточной для контроля наполнения резервуаров, но для разных растворов приходится строить И1 разные шкалы уровней, по среднему удельному весу того продукта, для которого назначается уровнемер.
В технике известны манометрические уровнемеры, в которых измерителем является пружинный или
жидкостный манометр. Передача на манометр измеряемого гидростатического давления жидкости в резервуаре осуществляется пневматической системой с постоянным Иоти с переменным количеством сжатого воздуха.
Для точных и непрерывных измерений весовых количеств жидкостей в сборниках, а также для более точных измерений их уровней, требуется применять пневматическую систему передачи через открытый снизу колокол с непрерывной подачей сжатого воздуха в эту систему. Расход воздуха на такой измерительный прибор очень невелик, обычно около 0,2-0,3 л /мин. и поэтому для прибора достаточно применить маленький водост1руйный компрессор (см., например, авторское свидетельство № 41699 за 1934 г. на «дистанционный прибор с пневматической передачей для измерения уровня и дебета жидкостей в резервуарах и водосливах).
В авторском свидетельстве oYo 41699 для каждого отдельного уровнемера предусматривается индивидуальный водоструйный компрессор. Но так как в промышленном предцриятии обычно требуется
применять для одновременной работы большое количество уро1внемеров, то установка отдельных для каждого прибора водоструйных компрессоров получается сложной. Однако питание группы уровнемеров от одного центрального компрессора без особых приспособлений тоже невозможно, так как они будут давать неправильные показания. Причина этого заключается в том, что уровни в контролируемых сборниках изменяются в широких пределах и далеко не синхронно. Поэтому сопротивление движению воздуха в трубках для одних приборов может возрастать, в то время как для соседних приборов оно падает. Если подача воздуха к приборам сделана простым присоединением отдельных приборов к общему резервуару сжатого воздуха, то естественно, что в те сборники жидкости, где уровень её меньше, воздуха пойдёт больше, а в сборник с высоким уровнем он и совсем может не пойти. Неодинаковый и непостоянный расход воздуха на приборы создаёт в трубках приборов неодинаковые динамические сопротивления его движению. Поэтому прибор с такой централизованной пневматической передачей давать неправильные показания; например, для тех сборников, где уровень жидкасти низок, прибор даёт преувеличенное показание, а где уровень высок - показания прибора будут ближе к истине, но могут быть и преуменьшенн:)1ми.
В предлагаемом способе централизованной пневматической передачи к уровнемерам применён принцип равного расхода воздуха на каждый из параллельно работающих приборов, независимо от колебаний величины измеряемого приборами сопротивления (веса) жидкости в отдельных сборниках.
Р1з термодинамики известно, что постоянный расход воздуха при колебаниях сопротивления его движению Р2 можно получить только тогда, когда Ра соответствует критической -скорости воздуха в отверстии истечения. Так например, если
воздух сжимается компрессором до давления PI и вытекает через отверстие в пространство с давлением Р2, то критическая скорость
2g lPi-Vi),
W
.К
а, следовательно, и расход a. .|/2g(p,.v,)
будет соответствовать критическому отношению давлений:
k
Щ f 2 У PiApHT Vk+lj
и будет иметь максимальное значение.
Для воздуха k 1,405 и
М05 0,405
0,528.
Л,405-Ь 1,
PI /Крит
Р2крит 0,528 PI. Поэтому, если в отверстиях истечения, подающих воздух в измерительные трубки уровнемеров, скорость воздуха будет равна критической, то как бы не колебалось- сопротивление Ра в сторону уменьшения от 0,528 PI, расход во-здуха на каждый отдельный уровнемер будет одинаковым, так как критическая скорость для всех отверстий истечения W одинакова при любых Р2, меньших 0,528 PI.
Так например, если компрессор подаёт воздух, сжатый до PI 2,533 атм., то максимальное сопротивление жидкости в сборнике Ро не должно превышать Рг 0,528 X 2,533 - 1,033 0,304 атм. 3,04 метра водяного столба. При этом, если воздух подаётся в трубки уровнемеров через маленькие отверстия - диафрагмы в таком количестве, что давление PI не может падать за счёт истечения, то как бы ни менялось Р2 для отдельных приборов ниже предельной величины (например, Ра 3,04 м вод. ст.), расход воздуха по трубкам каждого уровнемера остаётся одинаковым, а следовательно, и динамическое солротивление его движения в трубках для всех приборов будет одинаковым.
Для группового измерения количества жидкостей в сборниках с более высоким уровнем следует брать
т,
и более высокое давление
так как только при этом условии будет существовать постоянство .дин:амИческого сопротивления движению воздуха для трубок всех приборов. Строго говоря, сопротивление движению воздуха в трубках не будет одинаковым для всех приборов, так как трубки каждого из них имеют различную длину, поэтому и при одинаковой для всех приборов критической скорости воздуха это сопротивление будет неодинаковым, но зато для каждого отдельного прибора поправка на трение воздуха в трубке при критической скорости его входа в- эту трубку будет иметь всегда постоянную величину, , что « достаточно для правильных измерений.
Выполнение предлагаемого способа централиэов1анного измерения количества жидкостей в сборниках путём пневматической передачи на манометрические приборы изображено на прилагаемой схеме установки (фиг. 1). На фиг. 2 представлена в разреза часть коллектора с диафрагмами. В сборники жидкостей 10, 11 и т. д. по отдельным трубкам 4,7 подаётся сжатый воздух, идущий по трубке 1 от общего для всех приборов компрессора. На ответвлении каждой из трубок 4, 7 и т. д. присоединяется манометруровнемер; например, уровнемер 6 через ответвление 5 присоединён ктрубке 4 и уровнемер 9 через ответвление 8 соединён с трубкой 7. Таким образом уровнемеры измеряют статическое давление столба жидкостей в сборниках плюс динамическое сопротивление движению воздуха в трубках. Для того чтобы последнюю Величину сопротивления сделать возможно меньще, почти незаметной, и притом для каждого прибора постоянной, перед приборами 6, 9 и трубками 4, 7 приме-, н-ён специальный коллектор, состоящий из трубки 1 со штуцерами 2-2, IBI муфтовых соединениях которых с трубками 4, 7 вставлены диафрагмы 3-3. Диафрагма 3 делается из кружочков неокисляющегося металла, например, нержавеющей стали, с маленьким отверстием
UiDiO посредине и рассчитывается таким образом, чтобы скорость воздуха после диафрагм, в трубках 4-7, не превышала 2-3 м/сек. при наличии в самой диафрагме критической скорости истечения воздуха, порядка W 320 м/сек.
Например, для трубки диаметром 3/8 10 мм, f 78,54 мм диаметр отверстия диафрагмы должен быть равен 0,9 мм, откуда d диафрагмы 1,08 мм. При этом степень расщирения воздуха после диафрагмы взята равной 2, так как
Ь. PS 1.3
Если применяются более высокие давления сжатого воздуха PI 3-7 атм., то диаметр отверстия диафрагм нужно брать меньше одного миллиметра, например, 0,5 мм.
Таким образом применение коллектора 1 с диафрагмами 3 обеспечивает постоянство расхода воздуха, а следовательно, и динамического сопротивления в контрольных трубках 4,7 и т. д. для .каждого отдельного урав1не,1ера, и поэто- му приборы 6,9 и т. д. в том случае точно измеряют статическое сопротивление-вес столба жидкостей в сборниках.
Для питания такой централизованной установки уравнемеров сжатым воздухом следует применять хорощо очищенный воздух, чтобы маленькие -отверстия диафрагм не засорились. Лучше всего этой цели подходит водоструйный гидрокомпрессор, как это показано на чертеже по авторскому свидетельству 41699, который даёт совершенно обеспыленный воздух и бесперебойную работу установки. В этом случае только размеры центрального гидрокомпрессора будут больше, чем индивидуального.
Предмет изобретения
Устройство для определения количества жидкости в нескольких
