Устройство для измерения уровня Советский патент 1980 года по МПК G01F23/24 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности,, к устройствам для периодического измерения уровня в промышленных емкостях, заполняемых агрессивным и неагрессивным, жидким, а также сыпучим материалом. Известны устройства для измерения уровней в которых в качестве параметра, характеризующего уровни заполнения емкости, служиг интервал времени между моментом начала движения зонда и моментом встречи зонда с заполнякицим материалом, содержащие зонд, опускаемый на тросе к поверхности контролируемого материала, барабан с электроприводом, управляемым электрической схемой управления. Счетные импульсы от генератора через схему совпадений, счетчик и цифроаналоговый преобразователь подаются на показьюающий и регистрирующий прибор 1 , Недостатком указанного устройства является то, что поскольку частота генератора импульсов ни как не связана с фактической скоростью опус кания зонда, то погреишость измерения будет меняться при колебаниях напряжения и частоТЫ электрической сети и , будет накапливаться по мере опускания зонда вглубь емкости. Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности является уровнемер, содержащий зонд на тросе, намотанном на барабан с длиной витка один метр, электропривод барабана, сигнальные флажки в количестве, обычно, десяти штук, .укрепленных на барабане и проходящих при вращении барабана через бесконтакный датчик, счетчик для регистрации уровня и схему управления 2. Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цель достигается тем, что устройство снабжено счетчиком числа долей оборота барабана, реле времени н генератором импульсов стабильной частоты, при зтом ыход бесконтактного датчика числа оборотов барабана соединен с входом сброс счетчика долей оборота барабана и через замыкающие контакты реле времени - со счетным входом счетчика числа оборотов барабана, а выход генератора 3 импульсов стабильной частоты соединен со счетным входом счетчика долей оборота бара6afra. На фиг. 1 изображена блок-схема уровнемера; на фиг. 2 - конкретное выполнение схемы управления уравнемера. Устройство состоит из зонда 1 на тросе 2, намотанном с длиной витка, равной 1 м, на барабане 3, соединенном с электроприводо 4. Сигнальный флажок 5 укреплен на щеке барабана, под которой установлен бесконтакт.ный датчик 6 числа оборотов барабана. Зонд в исходном положении посредством планки 7 воздействует на конечный выключатель 8. Зонд, электропривод и конечный выключатель электрически соединены со схемой управления 9, содержашей датчик 10 команд, блок II управления, реле 12 времени и генератор 13 импульсов стабильной частоты. Для регистрации показаний имеется блок 14 отсчета показаний, включаюший счетчик 15 метров и счетчик 16 долей метра, не связанных между собой, но соединенных электрически со схемой управления 9. Датчик 6 оборотов электрически соединен со входом сброс счетчика 16 допей метра и через контакты реле 2 времени с выдержкой на замыкание со счетным входом счетчика 15 метров. Величина необходимого предварительного возвышения зонда в исходном положении над контролируемой емкостью определяется, исходя из двух граничных условий: указанное возвышение зонда должно быть не меньше, чем расстояние, которое проходит зонд за время разгона электропривода, до номинальной скорости; . возвышение зонда должно быть не больш разности между длиной окружности, описываемой сигнальным флажком и приведенной к радиусу намотки троса на барабан, и шириной сигнального флажка. Условием для места закрепления сигнально го флажка на щеке барабана с целью четкой фиксации момента начала отсчета уровня явля ется то, что длина дуги окружности, проходимой сигнальным флажком от исходного состояния до встречи с датчиком числа оборотов барабана, приведенная к радиусу намотки, троса, должна быть равна возвышению зонда над контролируемой емкостью. Место закрепления флажка на шеке барабака определяется утлом, на который поверн ся барабан при движении сигнального флажк от исходного положения до встречи с датчиком числа оборотов барабана, равным |Ь (градус). Устрюйство работает следующим образом. По сигналу датчика 10 команд (пусковая кнопка или программное устройство) блок 11 управления производит сброс показаний счетчиков 15 и 16 предыдущего измерения урсвня, включает реле 12 времени и включает электропривод 4 на разматьшание троса 2, который опускает зонд 1. При вращении барабана 3 сигнальный флажок 5 воздействует на датчик числа оборотов барабана 6. Это воздействие происходит в момент прохождения зондом базы отсчета уровня, т.е. верхнего среза контролируемой емкости. К моменту достижения зондом базы отсчета уровня переходный процесс электропривода (разгон) закончился, и зонд опускается с равномерной скоростью. По импульсному сигналу датчика 6 блок 11 управления подключает генератор 13 импульсов стабильной частоты к счетчику 16 долей метровой начинается отсчет уровня в контролируемой емкости. .Первый импульсный сигнал датчика 6, с которого начинается отсчет уровня (долей метра) не фиксируется счетчиком 15 метров так как выдержка реле 12 времени выбрана равной интервалу времени между моментом начала вращения барабана и любым моментом, находящимся между первым и вторым прохождениями сигнального флажка через датчик импульсов. Тем самым предотвращается запись счетчика метров лишней единицы, .и отсчет уровня начинается с долей метра. При вторичном прохождении сигнального флажка через датчик 6 (зонд от базы отсчета уровня опустился ровно на 1 м) импульсный сигнал от датчика осуществляет сброс показаний счетчика 16 долей метра, новый его запуск и записьюает единицу в счетчике 15 метров. Поэтому, если частота генератора 13 импульсов оказалась по той или иной причине рассогласованной с фактической скоростью опускания зонда, то ошибка в измерении уровня из-за этого рассогласования не будет накапливаться по всей измеряемой высоте и будет не больше, чем накопленная за время одного оборота барабана (за время прохождения одного метра). При достижении зондом поверхности материала в контролируемой емкости в схему управления поступает сигнал (например, от реле в цепи зонда, если материал злектропроводен, либо любого другого датчика, фиксирующего достижение зондом поверхности «Контролируемой среды) Схема управления щ, по этому сигналу прекращает подачу счетных импульсов на оба счетчика и выдает команду (с выдержкой времени на окончание переходных процессов в электроприводе) на реверс

электропривода. Электропривод с барабаном начинают поднимать зонд; счетчики при этом не работают, но сохраняют показания.

При достижении исходного положения зонд через планку 7 воздействует на конечный

выключатель 8, по сигналу которого схему управления выключает электропривод.

Устройство готово к новому циклу измерения.

Конкретное выполнение схемы управления уровнемера приведено на фнг. 2. Приведенная схема управления выполнена с применетнием контактной аппаратуры. Возможна реализация схемы управления и на бесконтактных логических элементах.

При нажатии кнопки 1 управления включается реле 2, которое своими контактами 3 осуществляет сброс показаний счетчика долей метров 5 и контактами 4 - сброс показаний счетчика метров 6, а также контактами 7 включает промежуточное реле 8 запуска. Реле 8 через собственные контакты 9 становися на самоблокировку (шунтируются контакты 7 реле 2). При включении реле 8 посреД ством контактов 10 осуществляется также включение реле 11 времени задержки счета метров и посредством контактов 12 - включение катушки 13 реверсивного магнитного пукателя. Последний включает электропривод на опускание зонда вниз. Кроме того, при включении реле 8 его контактами 14 и 15 подготавливается цепь питания реле 16 заауска счета и цепь автоматического сброса показаний счетчика 5 долей метра.

При вращении барабана уравнемера во время первого воздействия сигнального флаА:ка на датчик числа оборотов барабана 17 срабатывает реле 18 с контактами 19 и 20 (включающееся на время прохождения сигнального флажка через дйтчик числа оборотов барабана - на время воздействия), которое своими контактами 20 замыкает цепь сброс счетчика 5 долей метров, а также замыкает контакты 21 в цепи счет счетчика 6 метров.

При в ключении реле 16 запуска счета оно через собственные контакты 22 становится на самоблокировку, а также замыкает свои контакты 23 и 24 в цепях счет счетчика 5 долей метра и счетчика 6 метров соответственно. При этом выход генератора 25 им; пульсов стабильной частоты подключается к счетному входу счетчика 5 долей метра.

Счетный импульс на вход счетчика 6 метро при первом воздействии сигнального флажка на датчик числа оборотов барабана (при первом срабатывании реле 18) не проходит, так как к этому моменту времени контакты 26 реле времени 11 в цепи счет еще не. замкнулись.

По окончании воздействия сигнального флажка на датчик числа оборотов барабана 17 прекращается протекание тока по обмотке реле 18 запуска счета и последнее размыкает свои контакты 19 в цепи питания реле 16 (реле 16 остается включенным за счет самоблокировки контактами 22), размыкает контакты 20 в цепи сброс счетчика 5 долей метра (счетчик 5 начинает отсчет долей метра за счет импульсов, поступающих с генератора импульсов стабильной частоты 25) и размыкает контакты 21 в цепи счет счетчика 6 метров .

При втором (и последующих) воздействии сигнального флажка на датчик 17 числа оборотов барабана (к этому моменту времени контакты 26 реле 11 времени в цепи счет счетчика 6 метров замкнутся, а зонд опустится ровно на один метр) реле 18 снова включится и своими контактами 20 произведет сброс показаний счетчика 5 долей метра, а контактами 21 подается импуЛьс на вход счетчика метров 6 и счетчик метров запоминает единицу.

По окончании второго (и последующих) воздействий сигнального флажка на датчик 17 числа оборотов барабана по обмотке реле 18 прекращается протекание тока, его контакты 20 и 21 размыкаются и начинается отсчет долей второго (и последующих) метра.

Так продолжается до тех пор, пока зонд не достигнет поверхности контролируемой среды (жидкости) или дна технологической емкости (резервуара).

При достижении зондом поверхности контролируемой среды или дна технологической емкости включается реле 27 и его размыкающиеся контакты 28 отключают реле 8, при этом снимается самоблокировка реле 8 (контактами 9), отключается реле времени (контактами 10), отключается катущка 13 реверС1ШНОГО магнитного пускателя (контактами 12) и электропривод останавливается, отключается реле 16 (контактами 14), размыкается цепь автоматического сброса счетчика долей метра (контактами 15), При отключении реле 11 времени его контакты 26 размы- . кают цепь счет счетчика метров 6. Прн отключении реле 16 снимается его самоблокировка (контактами 22), а также размыкаются его контакты 23 и 24 в цепях счет счетчика 5 долей метра и счетчика 6 метров соответ.ственно.

Таким образом, .имеем промежуточное состояние схемы утфавления, когда зпектропривод уровнемера отключен, зонд находится 7 на уровне поверхности контролируемой среды или на дне технологической емкости, счетчик 5 долей метров и счетчик 6 метров со77храняют свои показания, а их счетные входы и входы сброс отключены от схемы управ ления,t При включении реле 27 времени также разNfbiKaraTCH контакты 29 и с базы транзистора 30 снимается запирающий. ; потенциал. Через промежуток времени (2 сек), определяемый цепочкой, состоящей из резистора 31 и конд сатора 32, транзистор 30 открывается, и вкл чается 33. Реле 33 своими контактами 34 включает реле 35, которое через собственные контакты 36 становится на самоблокировку, а контактами 37 включают катушку 38 реверсивного магнитного пускателя, последний включает злектропривод на подъеме зонда вверх. При разрыве цепи зонд-контролируемая среда реле 27 и 33 отключаются, а реле 35 остается включенным за счет самоблокировки (контакты 36). По возврашению зонда в верх нее исходное положение срабатьюает конечный выключатель 39, отключается реле 35, отключается катушка 38 магнитного пускателя, электропривод останавливается, и схема управления принимает исходное состояние. Формула изобретения Устройство для измерения уровня, содержащее зонд на троссе, намотанном на барабан с сигнальным флажком, укрепленным на шеке барабана и воздействующим на бесконтактный датчик чнсла оборотов барабана, конечный выключатель и схему управления, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено счетчиком числа долей оборота барабана, реле времени и генератором импульсов стабильной частоты, при зтом выход бесконтактного датчика числа оборотов барабана соединен с входом сброс счетчика долей оборота ба- . рабана и через замыкающие контакты реле времени со счетным входом счетчика числа оборотов барабана, а выход генератора импульсов стабильной частоты соединен со счетным входом счетчика долей барабана. Источники информациИ( принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1272013, кл. 42 е 34, опублик. 1968. 2. Разработка и испытание уравнемеров для емкостей в производстве алюминия и анодной массы. Отчет 5-68-048, инв.№Б049681, ИФ ВАМИ, Иркутск, 1969 (прототип).

-//

Оо