Устройство для одновременного измерения уровня высоты границы раздела и плотности жидких сред Советский патент 1979 года по МПК G01F23/18 

Изобретение относится к области измери тельной техники и приборостроения и может быть использовано в химической и неф- теперерабатывающей отраслях промышленности для одновременного раздельнотч) измерения уровня, высоты границы раздела и плотности каждой из двух жидких сред, находящихся в технологическом аппарате. Известны устройства для измерения уровня и высоты раздела сред l , содержащие гндрсхзтатические датчики давления. Основным недостатком этих устройств является сравнительно невысокая точность измерения. Наиболее близким по технической, сущности является измеритель Гранины раздела двух сред с разной плотностью 23 содержащий четвлре отборных устройства давления, последовательно размешенные на фикси|х ванвых высотах, три дифманометра, к первому из которых подкл1Очены первое и второе отборные устройсон ва, ко второму - второе н третье, а к третьему - третье и четвертое, аналоговое вычислительное устройство, содержащее два блока умножения, первый из которых своим входом присоединен к выходу первого дифманометра, а второй к выходу третьего, два блока вычитания, один вход первого из которых подключен к выходу первого блока умножения, а второй вход - к выходу элемента Запрет, входы второго блока вычитания присоединены соответственно один к выходу второго дифманометра, а второй через третий блок умножения и элемент Запрет - к «лходу второго блока умножения, блок деления, входы котх юго присоединены к выходам блоков вычитания, а выход - к запрещающему входу элемента Запрет и к входу индикатора. , Известное устройство обпацает сравнительно невысокой точностью и надежностью, так как его аналоговое вычислитеЛьнЬе устройство состоит из большого числа функциональных узлов, включенных в определенной последовательности, каждый из которых вносит погрешность в результат измерения. Целью изобретения является повышени точности измерения и надежности. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве аналоговое вычислительное устройство выполнено в виде трансформаторного моста с автоматическим уравновешиванием, сЬдержапшм генератор синусоидальных колебаний с парафазным выходом, к одному из выходных зажимов которого присоединены выходные е.мкостй- первого и четвертого отборных устройств, а ко второму выходному зажиму - выходные емкости второго и третьего отборных устройств, трансформатор тока с одной выходной обмоткой и двумя парами плечевых, составленными из последовательно соединен ных регулируемой и нерегулируемой обмо включенных согласно в первой паре и встр но - во второй, второй трансформатор тсж одной выходной н пятью плечевыми обмотками, две из которых являются ре- гул11руемыми и присоединены к обш;ей точке устройства, два устройства автоматического уравновешиваний, ехбдакот рых соединены с выходными обмотками, а выходы - с регулируемыми элементами обмоток первого второго трансформаторов тока, а также с первыми двумя показывающими приборами соответст Эенно, причем свободный зажим выходной емкости первого отборного устройст ва непосредственно, а свободный захшм выходной емкости второго отборного устройства через обмотку второго травс форматора тока подключены к третьему показывающему прибору, свободные залшмы выходных емкостей третьего и четвертого отборных устройств через пары Согласно и встречно вклКочёШ1Ё1Х обмоток первого трансформатора Т(жа и имеющие общую точку обмотки второг тра1на}юрматора тока подключены к четвертому показывающему прибору, а сво бодные зажимы третьего и четвертого показывающих приборов соединены со свободными концами регулируемых рбмот(ж второго трансформатора тока. Выполнение аналогового аы шсдитель ного устройства в виде трансформаторно го моста с автоматическим уравновешвванием позволяет существенно уменьшит количество функциональных узлов, необходимых Для выполнения требуемой поо яёдобательностн математических опера690306ий, что приводит к структурному поышению точности устройства. На фиг. 1 представлена структурная хема описываемого устройства; на фиг. 2го электрическая схема. Устройство содержит четыре отборных устройства давления с преобр ованием в емкость 1, 2, 3 и 4, установленные в карманах 5 и 6, непосредственно соединенных с нижней и верхней частью объема технологической емкости, аналоговое вычислительное устройство 7 и показывающие прибо 8 - 11. Выходные емкости отборных устройств давления 1-4 включены в схему аналогового вычислительного устройства 7, к выходам которого присоединены показывающие приборы 8-11. Отборные устройства давления 1 и 2, а также 3 и 4 устанавливаются на одном и том же расстоянии р друг от друга. Расстояние между отборными устрюйствамн 2 и 3 равно f. Аналоговое вычислительное устройст во 7 содержит генератор синусоидал ных колебаний с парафазным выходом 12, к одному из выходных зажимов которого П{шсоединены выходные емкости 13 и 14 отборных устройств 1 и 4, а ко второму выходному зажиму - выходные емкости 15 н 16 отборных устройств 2 и 3, трансформатор 17 тока с одной выходной обмоткой 18 н двумя парами плечевых, составленных из последователыно согласно соединенных регулируемой 19 и нерегулируемой 20 обмоток в первой паре н последовательно встречно соединенных регулируемой 21 и нерегулнруемов 22 во второй паре, второй трансформатор тока 23 с одной.выходной 24 и пятью плечевыми обмотками, две из которых. (25 н 26} являются регулируемыми н присоединены к общей точкЬ устройства, Д1 устройства 27 н 28 автом тнческогр уравновешивания, входы которых соещшены с выходными обмотками 18 в 24, а выходы - с регулируемыми элементами обмоток 19, 21 и 25, 26, а также с показывающи- мн приборами 8 и 9 соответственно, причём свободный зажим выходной емкости 13 непосредственно, а свободный зажим выходной емкости 15 через обмотку 29 подкл1отен к показывающему прибору Юс внутренним сопротнвленнем, свободные зажимы клходных емкостей 14 н 16 через па /обмоток 19, 20 н 21, 22 и имеющие 5,6 ; общую точку обмотки 30 и 31 подклю чены к показывающему прибору 11 с низким внутренним сопротивлением-, а свободные зажимы показывающих приборов 10 и 11 соединены со свободными концами обмоток 25 и 26. Устройство работает следующим обра зом. Блок уравновешивания 27 при помощи изменения количества витков обмоток 19 и 21 приводит уок вахощюй обмотки трансформатора 17 к нулю, показывающее устройство 8 в этом случае покажет значение уровня Н, Таким же образом устройство уравновешивания 28 пр помощи изменения количества обмоток , 25 и 26 приводит ток выходной обмот- ки 24 трансформатора к нулю, отсче вое устройство в этом случае покажет значение уровня Hi. При отсутствии магнитных потоков в обоих трансформаторах тока сопротивление их обмоток близко к нулю. Поэтому токи, протека щие через емкости 13, 14, 15 и 16, будут пропоргшональны соответствующим гидростатическим давлениям. Показания прибора 10 будут пропорциональны плотчности fi нвжней среды, гак как протекающий через негр ток будет пропорционален разности токов, протекающихчерез емкости 13 и 15. Таким же образом показания прибора 11 будут прямо пропорциональны плотности р верхней среды, так как протекаюгций через него ток будет пропорционален разности токов, протекающих через емкости 14 и 1 Таким образом, предлагаемое устройс во позволяет одновременно измерять уровень, высоту раздела границы раздела и плотности сред, причем первые два параметра измеряются инвариантно по огр ношению к плотностям сред. Формула изобретения Устройство для одновременного иэмерения уровня, высогсы гранищл раздела и плотности жидких сред, содержащее четыре отборных устройства давления С преобразованием в емкость, размещенные последовательно на фиксированных высотах, аналоговое вычислительное устро ство и показываюпш е приборы, отличаюг6 те ее я тем, что, с целью повышения точности и надежности, в ней аналоговое идчислительное уЬ-фойство выполнено в виде трансформаторного моста с автоматическим уравновешиванием, содержащим генератор синусоидальных колебаний с парафазным выходом, к одному из выходных зажимов которого присоединены выходные емкости первого и четвертого отборных устройств, а ко второму выходному зажиму - выходные емкости второго и третьего отборных устройств, трансформатор тока с одной выходной обмоткой и двумя парами плечевых, составленными из последовательно соединенных регулируемой и нерегулируемой обмоток, включенных согласно в первой паре и встречно - во второй, второй трансформатор тока с одной выходной и пятью плечевыми обмотками, две из которых являются регулируемыми и присоединены к обшей точке устройства, два устройства автоматического уравновешивания , входы которых соединены с выходными обмотками, а выходы - с регулируемыми элементами.обмоток первого и второго трансформаторов тока, а также с первыми двумя пока:м 1вающими приборами сооту ветственно, причем свободный зажим выходной емкости первого отборного уст ройства непосредственно, а свободный зажим выходной емкости второго отборьного устройства через обмотку второго трансформатора тока подключены к третьему показывающему прибору, свободные захшмы выходных емкостей третьего и четвёртого отборных устройств через пары согласно и встречно включенных обмоток первого ягрансформатора тсжа и имеющие общую точку обмоткн второго трансформатора тока подключены к четвертому пока;ялбающему прибору, а свободные зажимы третьего и четвёртого покаа;1вающих приборов соединены о свободными концздъш. регулируемых обмоток второго трансфсчрматора тока. Источники и ормаоии, принятие во внимание лря экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР М 444945. кл. Q 01 23/14, 1973. 2.Авторское с детвльство СССР № 566138, кл. ( 01 Р 23/18, 1975 (прототип).