Способ определения объема резервуара и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01F17/00 

1

Изобретение относится к йэмери- ,. тельной технике и может быть использовано, в частности, для определения .объема больших резервуаров в нефтяной, газовой, химической, пищевой и 5 др. отраслях промБшшенностй.

Извей.тен способ определения емкости сосудов, основанных на законах распределения акустических волн в среде, заполняющей измеряемый и эта- 10 лонный сосуды. При этом эталонный сосуд должен строго совпадать по форме с измеряемым.; .

При одинаковой форме сосудов резон нсные частоты акустических волн i5 зависят от размеров сосудов. Искомый объём определяют по частотному сдвигу резонансных кривых, одна из которых соответствует измеряемой, а вторая - эталонной емкости сосудов Р--1 20

Основным недостатком этого способа является необходимость изготовлюния эталонного сосуда, конфигурация которого должна строго совпадать с формой измеряемого сосуда. При прове-25 дении измерений резонансные кривые должны перекрывать друг друга не более чем на половину ширины по частотной оси, что снижает верхний предел измеряемых объемов сосудов. В противном случае при изме)ении болыйих сосудов эталонные емкости тоже будут иметь достаточно большие размеры.Кроме того, заполняющая оба сосуда среда должна иметь идентичные физические свойства.

Известен также способ измерения поверхностей сложных фигур, состоящий в определении площади плоского конденсатора известной формы, которая изготавливается в каждом конкретном случае. Определение площади обкладки осуществляется путем сравнёния показаний измеренной элёктри- ; ческой емкости изготовленного конденсатора с емкостью эталонного плоского конденсатора. Пространство между обкладками измеряемого конденсатора заполняется специальным твердым диэлектриком, совпадающим по свойствам :с диэлектриком, примененным в эталонном конденсаторе. Расстояние между обкладками эталонного конденсатора ДО.ПЖНО строго выдерживаться при изготовлении измеряемого конденсатора, т.е. оно известно Заранее. С торцов плоский конденсатор остается открытым для расхожде1|ия энергии электрического поля C2l.

По технической сущности изложенный выше способ наиОолёе близок к предлагаемому техническому решению и является прототипом. . Недостатками данного способа явг ляются невысокая точность, сложность конструкции и изготовления, а также большие габариты, вес и стоимость аппаратуры для измерения емкостей, которая предназначена для работы в лабораторных условиях, выпускается в ограниченных количествах и лучшие образцы которой имеют погрешность около 1%, что не обеспечивает необходимой, точности измеренийобъемов, а это существенно ограничивает возможность применения этого способа.

Целью изобретения является расширение области применения,, снижение .энергетических затрат, повышение точности измерений и производительности труда при их проведении, а также снижение веса,- габаритов и стоймости измерительной аппаратуры.

Цель достигается тем, ч.то во . внутреннее пространство резервуара, поочередно вводят электроды разного объема, меньшему из которых задают эквипотенциальную поверхность, геометрически подобную по форме большем электроду, размещаемому на месте это поверхности,а искомый объем определяют по величине электрического заряда, сообщенного электродам, и разности потенциалов ме. электродами заданного объема и поверхностью реэервуара.

Сущность способа заключается в том, что внутрь измеряемого резервуара помещают пробный электрод, занимающий объем пространства V , которому сообщается заряд S. Поверхностный потенциал Р, пробного электрода численно равен разности потенциалов по. отношению к заземленному резервуару.

В пространство между поверхностью резернуара и пробным электродом потенциал изменяется непрерывно от Q до . Каждому конкретному значению потенциала в этих пределах соответствует замкнутая эквипотенциальная поверхность . Если выделить ка сую-либо . про вольную эквипотенциальную поBei c..iOCTb с потенциалом ) значение которой будет равно разности потенциалов Р., а объем пространства, ограниченный этойповерхностью равен Vj , то искомый .объем резервуара VP по известнььм, Значениям объемов V, и V2, ограниченных эквипотенциаль.ными поверхностями , и ..2 соответственно, определяемся форму ° CU.-VVP:

(1)..

Va

где п -г - отношение ограниченных t эквипотенциальными пог верхностями объемов;

К - коэффициент формы, характеризующий конфигурацию измеряемого резервуара.

На близком расстоянии эквипотенциальная поверхность Ф мало отличается по форме от поверхности с потен-циалом 9, созданной заряженным пробным электродом. Подобие форм эквипотенциальных поверхностей с потенциалами и ч (соответственно, ограниченное ими пространство V, и V,j) окажется тем точнее, чем меньше их объем по отношению к измеряемому резервуару VP(на практике это различие составляет не менее три порядка). Наличие на пробном электроде острых выступов заметно сказывается на различии форм, даже расположении эквипотенциальных поверхностей Ч и Р. поэтому наиболее предпочтительными оказываются электроды сферической формы.

с учетом указанных условий можно сделать вывод, что поочередное введение двух сферических электродов с равными зарядами не изменяет распределения потенциала внутри резервуара, который может быть заполнен жидким и газообразным однородным диэлектриком.

Все сказанное остается в силе в том случае, если применять пробные электроды, повторяющие форму измеряемого резервуара. При этом значение коэффициента формы К. в формуле (1) принимается равным единице, но предъявляются более жесткие требования к выбору точки размещения и ориентации пробных электродов в пространстве, ограниченном стенками .резервуара.

На чертеже приведен возможный вариант устройства для реализации данного способа, электрод в котором имеет сферическую форму.

Устройство состоит из прибора 1 для измерения потенциала, устанавливаемого на крышку 2,.которая замыкает горловину измеряемого резервуара 3 и имеет с ним гальваническую связь пробного электрода 4, второго пробного электрода 5 (изобргшен пунктиром) и проводников б и 7.

Одна: из клемм прибора 1 проводником 7 непосредственно соединена со сферическим пробным электродом 4. Пунктирной линией на чертеже обозначено положение второго сферического электрода 5..

Измерение объема производится следующим образом.

Примерно на одинаковом расстоянии от противоположных стенок внутри резервуара 3 размещают пробный электрод 4, соединенный тонким проводником с измерительным прибором 1.Электрод 4 занимает известный объем пространства VQ . После измерения потенциала .элек: фода 4 его извлекают, и