Измеритель границы раздела двух сред Советский патент 1981 года по МПК G01F23/18 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть исполь зовано в химической, нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности для измерения и регулирования уровня и границы раздела жидких сред в технологических аппаратах, работающих под высоким избыточным давлением например в экстракторах установок селективной очистки масел, в дегидраторах обессоливающих установок и т.п Известно устройство для измерения уровня жидкости, содержащее гидростатический датчик давления IJ. Основным недостатком этого устройства- является наличие значительной погрешности измерения уровня ввиду непостоянства плотности контролируемой жидкости. Из известных уровнемеров наиболее близким по технической сущности явля ется измеритель уровня раздела сред с различной плотностью, содержащий четыре отборных устройства давления, последовательно размещенные на фиксированных высотах, три дифманометра, к первому из которых подключены первое и второе отборные устройства, ко второму - второе и 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 другой вход к выходу элемента Запрет ,. входы второго блока вычитания присоединены соответственно один к выходу второго дифманометра, а другой через третий блок умножения и элемент Запрет к выходу второго блока умножения, блок деления, входы кЬторого присоединены к выходам блоков вычитания, а выход - к запрещающему входу элемента Запрет и ко входу индикатора Сз. Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная наличием трех блоков умножения и двух блоков вычитания, каждый из которых вносит погрешность, а также наличием больших неизмеряемых уровней в верхней и нижней части объекта контроля. В предлагаемое устройство, содержащее два дифманометра, соединенных со входами устройства деления, и ИИдикатор, дополнительно введены два образцовых измерительных сосуда, оди из которых соединен трубопроводами с клапанами с нижней частью объекта контроля и вторым образцовым сосудом который также соединен с верхней частью объекта контроля, а дифманометры одним входом соединены с нижней частью одного образцового сосуда а другим входом - соответственно с нижней частью другого образцового сосуда и объекта контроля.

На чертеже изображена принципиальная схема уст:аойства.

В технологическом аппарате 1 в нижней части находитсяжидкость 2, а в верхней части - жидкость 3. Устройство содержит один образцовый сосуд 4 с жидкостью 3, второй образцовый сосуд 5 с жидкостью 2, дифманометры 6 и 7, делительное устройство 8, блок управления 9, ключ 10, запоминающее устройство 11, индикатор 12 и регулирующие клапаны 13, 14, 15 и 16.

Образцовый сосуд 4 непосредственно соединен с верхней частью аппарата 1, образцовый сосуд 5 через клапаны 15 соединен с нижней частью аппарата 1, а через клапан 16 сосуды 4 и 5 соединены между собой, минусовые камеры дифманометров б и 7 соединены между собой и с нижней частью образцового сосуда 4, плюсовые камеры дифманометров 6 и 7 соединены с нижней частью аппарата 1, и сосуда 5 соответственно. Выходы дифманометров соединены с входами делительного устройства 8, выход которого через ключ 10 и запоминакядее устройство 11 подключен к индикатору 12..Первый выход блока управления 9 соединен с управляющим входом ключа 10, второй выход - с клапаном 15, третий выход - с клапанами 13 и 14, а четвертый выход соединен с клапаном 16 .

Измеритель работает следующим образом.

Первоначально блок 9 открывает клапаны 13,14 и 15, размыкает ключ 10 и закрывает клапан 16. Жидкость 2 под воздействием избыточного давления в аппарате 1 протекает через образцовый сосуд 5, а жидкость 3 через образцовый сосуд 4. На время измерения блок 9 закрывает клапаны 13,14 и 15, открывает клапан 16 и ключ 10 На выходе делительного устройства устанавливается сигнал, пропорциональный значению уровня раздела жидкостей в аппарате 1. Этот сигнал запоминается устройством 11 и поступает на индикатор 12, По окончании цикла измерения блок управления 9 закрывает клапан 16, размыкает ключ 10 и открывает клапаны 13, 14 и 15. При этом на выходе запоминающего устройства 11 сохраняется сигнал, соответствующий измеренному значению уровня раздела, а через сосуды 4 и 5 протекают соответствующие жидкости, находящиеся в аппарате. В дальнейшем через необходимые интервалы времени циклы измерения повторяются. В процессе измерения на плюсовую камеру дифманометра 6 воздействует давление Е, , равное

-W ae 5ьe-t - l), ()

где избыточное давление в аппа рате 1;

2 плотность нижней жидкости 2: S -1 - плотность верхней жидкости

3;

q - ускорение свободного падения ;

Н - высота аппарата 1 и образцовых сосудов 4 и 5; h - уровень границы раздела

сред в аппарате.

На плюсовую камеру дифманометра 7 воздействует давление Р 5- , равное

Р,--

-V Р

С2)

Vl FSгде Рц1,р-5 избыточное давление в

сосуде 5.

На минусовые камеры обоих дифманометров воздействует давление Р , , равное

(3)

.S4

где Р Р - избыточное давление в

сосуде 4.

40 Поскольку в процессе измерения аппарат 1 и сосуды 5 и 6 сообщаются.

Р - Р Р -Р

«-55-1 иЗБ4 ИгГ ИЗ

На выходе дифманометра 6 устанавливается сигнал, пропорциональный разности Р -Р4 значение которой в соответствии с (1) и (3) равно

,ЪБ ъ - - ъ - п --g-lllSi-S) -(-4)

55 На выходе дифманометра 7 устанавливается сигнал, пропорциональный разности значение которой в соответствии с (2) и (3) равно

VP4 i -PH H-S3 -H.5-8K5i-S)

(;

На выходе устройства 8 устанавливается сигнал, пропорциональный частному )./Ру- Р, которое в соответствии с (4) и (5) равно Р4 . 4 МСбг-5г)4 Из описания работы устройства следует, что оно обеспечивает измерение границы раздела по всей высоте контроля при изменяющейся в процессе эксплуатации плотности верх ней и нижней среды с помощью минимал ного количества измерительных преобразователей. Формула изобретения Измеритель границы раздела двух сред, содержащий два дифманометра, соединенных с входами устройства де ления, и индикатор, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два образцовых измерительных сосуда, один из которых соединен трубопроводами с клапанами с нижней частью объекта контроля и вторым образцовым сосудом, который также соединен с верхней частью объекта контроля, а дифманометры одним входом соединены с нижней частью одного образцового сосуда, а другим входом соответственно с нижней частью другого образцового сосуда и объекта контроля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 444945, кл.С 01 F 23/14, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 566138, кл.С 01 F 23/18, 1974 (прототип).