Система для измерения уровняжидКОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01F23/18 

(54) СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ - .38 ния давлений, г;е. происходит накопление ошибки при многократном повторении этой операции, что приводит к погрешности измерения уровня. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения уровня, в котором весь диапазон значений гидростатического давления в емкости разбит на поддиапазоны с помощью нескольких пьезометрических трубок разной длины, погружаемые в жидкость концы которых расположены на известных расстояниях от дна емкости. По результату измерения давле в погруженной трубке судят, об уровне жидкости под погруженным концой, а суммирование полученного значения уров ня с значением расстояния погруженного конца трубки до даа дает значение уровня жидкости в емкости. В состав уровнемера входит также ис точник пневмопитания, ороссели, клапаны и измерительные приборы (манометры), связанные с каждой пьезометрической трубкой f2|. Недостатком данного уровнемера яв-. ияе.тся необходимость в источшже повыш ного давления, рассчитанного на превыш ние максимального гидростатического давления, а также необходимость в нес1Ш ких. приборах с разными пределами изме ния. Цель изобретения - повышение быстр действия и точности измерения за счет использования одного цифрового маномет и с6ответствуй5ядего вычислительного уст ройства. Поставленная цель достигается тем, что вычислительное устройство выполнено в виде двух блоков регистрации: верхней и нижней точек переключения поддиапазонов измерения, со единенных с одной стороны с выходами манометра, ас другой - блок регистрации верхней точки переключения поддиапазонов измерения соединен с информационным входом Первого триггера я входом первого ключа, другой вход которого соединен с выходом первого триггера; выход блока регистрации достижения нижней точ1ш переключения поддиапазонов измерения соединен с информационным входом второго триггера и входом второго ключа, другой вход которого соединен с выходо второго триггера, а входы синхронизаци обоих триггеров соединены с выходом гекератора импульсов, соединенного так с третьими входами обоих ключей, выхо 7 ды которых соединены у первого - с шиной сложения, у второго - с шиной вычитания реверсивного счетчика переключения поддиапазонов измерения. А также в вычислительное устройство ьведбны два элемента И. третий триггер и блок сигнализации, при этом выходы реверсивного счетчика переключателя поддиапазонов измерения соединены со входами вычислительного блока и первого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом второго ключа, а информационный вход и выход второго триггера и выход первого элемента И объединены вторым элементом И, выход которого соединен с информационным входом третьего триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора 1шпульсов, а выход третьего триггера соединен с управляющим входом блока .сигнализации.,. . На чертеже представлена блок-схема устройсгва.Измерительный блок состоит из пьезометрических трубок 1-3 разной длины (в общем случ-ае их количествоможет быть равно п ) с равноотстоящими погружаемыми в жидкость концами. Кажая из пьезометрических трубок через соответствующий дроссель блока 4 дросселей связана с источником 5 давления. Выходы пьезометрических трубок. связаны также с соответствующими пневмоклапанами блока 6 йневмоклепанов, выходы которых объединены общим коллектором, связанным со входом ae.TOMaTjMecKoro цифрового манометра 7, Управляющие входы пневмоклапанов -6 соединены с выходом переключателя S поддиапазонов изиерений, состоящего из деш1)фратора 9 и реверсивного счетчика Ю. Выходы триггеров c4eT4JiKQ Ю соединены с первым элементом И 11 и входами вычислительного блока 12, вход которого также соединен с информационным выходом манометра 7. Выходы триггеров выхоцнего регистра цифрового манометра 7 соединены с блоками регистрации достижения верхней 13 и нижней 14 точек переключения поддиапазонов измерения. Выход блока 13 регистрации достижения верхней точки переключения поддиапазонов измерения соединен с информационным входом первого триггера 15 и первым входом первого ключа 16. Bbtsoa триггера 15 соединен со вторым входом ключа 16, блока 14 регистрации достижения нижней точки переключения поддиапазонов измерения соединен с информашюн5ным входом вгорого триггера 17, первым входом вгорого ключа 18 и первым входом второго элемента И 19. Выход триггера 17 соединен со вторым входом ключа 18 и элемента И 19, причем тре тий вход последнего соединен с выходом первого элемента И 11, соед1тенного также с четвертым входом ключа 18. В ход элемента И 19 соединен с информационным входом третьего триггера 20. Входы синхронизации триггеров 15, 17 20, а такхсе третьи входы ключей 16 и 18 соединены с выходом генератора 2 импульсов. Выход триггера 2О соед1шен со входом блока 22 сигнализашш. Выхо ключа 16 соединен с шиной сложения, а выход ключа 18 - с шиной вычитания реверсивного счетчика 10 переключател поддиапазонов измерения Уровнемер работает следующим образом . Весь диапазон измерения уровня разбит на поддиапазоны, с помощью пьезо- метрических трубок, длина каждой из ко торых определяется из выражения .... -Cri- lp, Cl) макс-Гмйкс где L - длина г -ной трубки; . максимальный уровень жи Кости; PfA - номинальный предел изме рения манометра; макс - имальный удельный вес жидкости. Таким образом, при РМ 1 кгс/см и и .c I i2 .г/смшаг изменения длины трубок (дискретность) равен 8,33 м. Давление на выходе источника 5 давления не превосходит (1,5-1,6), Тогда в зависимости от уровня жидкости барботаж осуществляется только через те трубки, у которых гидростатическое давление, воздействующее, на погруженны концы трубок, не превосходит питавэщего давления. В трубках, находящихся над уровнем жидкости, давление pasHq атмосферному. Дроссели блока 4 дросселей ограничивают расход газа через трубки 1-3 измерительного блока. Давление в пьезометрических трубках подается через пнеамоклапаны блока 6 на вход автоматического цифрового Манометра 7, выходы триггеров выходного регистра которого соединены с блоками регистрации достижения верхней 13 и нижней 14 точек переключения поддиапазонов измерения. При этом на выходе блока 13появляется сигнал,, когда из-, меряемое давление Р превосходит зна7чение, принятое Для осуществления переключения подгшапазона измерения, цапри-« мер, при R 1,1 . Р Ррп . На выходе блока 14 появляется сигнал, когда измеряемое давление Р 0,05vPf Pu, Таким образом, если в пьезометрической трубке давление, передаваемое на вход цифрового манометра, находится в пределах Рцп - 0,05- Р - РХ РВП- I,I РТЛ сигналы на выходах блоков 13 и . 14 отсутствуют, При этом обеспечивается установка тргптеров 15, 17 и 20 в нулевое состояние за счет непрерывного поступления импульсов на их входы син.хронизашш от генератора 21, а в вычислительном блоке 12 уровень жидкости подсчитывается по формуле H:;(n-l)i-h-k- номер подключенной труб-ки, считая от дна; Vi р - шаг изменения длины мсхкс трубки; РХ - давление, измеренное в п -трубке Р - удельный вес жидкости. В случае, если Р окажется больше Рщ, , на выходе блока 13 появится сигнал и очередным после этого момента импульдом ог генератора 21 триггер 15 установится в состояние 1 . Выходные сигналы блока . 13 триггера 15 подготавливают к работе ключ 16, и следующий импульс от генератора 21 проходит через ключ 16 по Ш1ше сложения на счетчик Ю переклю чателя 8 поддиапазонов измерения. При атом показание счетчика 1О возрастет на единицу, а после дешифрации состояння счетчика 10 дешифратором 9 по его выходному сигналу произойдет подключение через соответствующий пневмоклапан входа манометра к следующей менее погруженной трубке. Период поступления импульсов от генератора 21 должен быть не менее четверти длительности протекания переходного процесса в пневмолиниях при переключении манометра с трубки с давлением, авным давлению пневмопитання, на трубку, давление РХ в которой находится в ределах о повышает, ыстродействие системы для измерения ровня. Процесс перебора трубок продолается до тех. пор, пока после под ключ еия к манометру менее погруженной труби давление в ней tie -будет находиться пределах xPgp, При этом сигнал : а выходе блока 13 стает равным нулю:

импульсом or генератора 21 триггер 15, станавливается в нулевое состояние, а люч 16 закрывается. Если давление трубке уменьшается до величины выходе блока 14 появляется сигнал, по которому, слеоуюшим за этим моментом импульсом от генератора 21,.триггер 17 перебрасывается в единичное состояние. Элемент И 11 фиксирует только нулевое состояние счетчика 10, и во всех других случа5Ех. на его выходе имеется сигнал, разрешающий работу всей схемы. Выходными сигналами триггера 17, блока 14 и элемента И 11 (при ненулевом состоянии сче-пчика 10) подготавливается к работе ключ 18, через который импульс от генератора 21 проходит по шине вычитания на счетчик 10, После деши4рации. состояния счетчика 1О дешифратором 9, происходит переключение через соответствующий клапан блока 6 пневмоклапаиов входа манометра на трубку большей длины. Процесс переключения происходит до тех пор, пока давление в трубке не будет находиться в определенных пределах. После чего сигнал на выходе блока 14 стает равным нулю, и импульсом от генератора 21 триггер 17 устанавливается в нулевое состояние, а ключ 18 закрывается, Нсли при переключении на трубку наибольшей длины давление в ней (например, при исчезновении питающего давления), то выходным сигналом элемента И 11 ключ 18 закрывается. При этом сигналами с выхода блока 14, триггера 17 и элемента И II, объединенных элементами И 19, по импульсу от генератора 21 триггер 2О устанавливается в единичное состояние, включая блок сигнализации 22, Введенные элементы и узлы позволяют повысить быстродействие и точность измерения при высокодинамичных процессах изменения уровня жидкости (например, в процессе слива-налив.а в вертикальных резервуарах в нефтехимии), В случае изменения состояния счетчика при воздействий на него различного рода помех в системе осуществляется перебор тру бок по вышеуказанному принципу и вновь выбирается прежняя пь.езометрическая трубка. При полном опорожнении сосуда или водохранилища, или исчезновении питающего давления система вырабатывает соответствующий сигнал.

В предложенной системе использован манометр, диапазон измерения которого по меньшей мере в несколько раз меньше.

максюлального гидростатического давления, -а также то, что в системе применен ис. точнйк давления, развивающий давление в несколько раз меньше максимального гидростатического. Применение узкопредельного манометра повышает почти на , порядок точность измерения уровня в водохранилищах или резервуарах с большим диапазоном изменения уровня жидкости.

Формула изобретения

1,Система для измерения уровня жидкости, содержащая измерительный блок

в виде погружаемых в контролируемую жидкость пьезометрических трубок разной длины, подключенных через блок

0 дросселей к источнику пневмодавления и через блок пневмоклапанов - к манометру, причем управляющие входы пневмоклапанов соединены с выходами переклю. чателя поддиапазонов измерения, выполнен5 него в виде реверсивного счетчика и

дешифратора, а выходы згпомяну отчэ счетчика и информационный выход манометра соединены с вычислительным блоком вычислительного устройства,.о тли ч а

0 ю щ а я с я тем что, с целью повыщения быстродействия и точности измерения, вычислительное устройство выполнено в виде двух блоковрегистрации - верхней и нижней точек переключения поддиапазонов измерения, соединенных с одной стороны с выходами манометра, а с другой блок регистрации верхней точки переключения поддиапазонов измерения соединенс информационным входом первого триггера и входом первого ключа, другой вход которого соединен с выходом первого триггера, выход блок регистрации достижения нижней точки переключения поддиапазонов измерения соединен с информационным входом второго триггера и входом, второго ключа, другой вход которого соединён с выходом второго триггера, а входы синхронизации обоих триггеров соединены с. выходом генератора импульсов, соединенного также с третьи° ми входами обоих ключей, выходы которых соединены - первого - с ишной сложения, второго - с щиной вычитания реверсивного счетчш а переключения поддиапазонов измерения.

2.Система по п. 1 отличающ а я с я тем, что, с целью повышениянадежности путем сигнализации об исчезновении пневмодавления на входе 98 системы, в вычислительное устройство введены два элемента И, третий триггер и блок сигнализации, при этом выхо ды реверсивного счетчика переключателя поддиапазонов измерения соединены со входами вычислительного блока и первого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом второго ключа, а информационный вход и выход второго триггера и выход Первого элемента И объединены вторым элементом И, выход которого соединен с информационным 7 входом третьего триггера, вход синхро- низации которого 1соединен с выходом генератора импульсов, а выход третьего триггера соединен с управляющим входом блока сигнализации. Источники информации, принятые во в.нимание при экспертизе I. Авторское сввдетельство СССР NO 491034 кл.С OIF 23/16 24.12.73. 2. Патент Великобритании № 1.449.164, кл. SI Н, 15.09.76 (прототип).

//7////////