Устройство контроля массы жидкости в цилиндрических емкостях

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ МАССЫ ЖИДКОСТИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЕМКОСТЯХ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(72) Авторы Клубович Владимир Владимирович Бобров Виктор Петрович Телепнев Сергей Николаевич Царенко Юрий Валентинович Ходунов Михаил Григорьевич (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси (ВУ)Устройство контроля массы жидкости в цилиндрической емкости, содержащее измерители давления, вычислительное устройство, отличающееся тем, что содержит вертикально установленную трубу, соединяемую с цилиндрической емкостью в нижней ее части с помощью запорного клапана, измерители давления выполнены в виде манометра избыточного давления для определения общей массы жидкости в цилиндрической емкости, манометра избыточного давления с меньшим пределом измерения для определения нулевого уровня жидкости в цилиндрической емкости, соединяемого с помощью другого запорного клапана с цилиндрической емкостью, и дифференциального манометра, соединяемого с цилиндрической емкостью и вертикально установленной трубой, для фиксирования разности давлений в трубе и цилиндрической емкости, а вычислительное устройство электрически связано с манометром избыточного давления для определения общей массы жидкости в цилиндрической емкости, манометром с меньщим пределом измерения и дифференциальным манометром.(56) Жарковский Б.И. Приборы автоматического контроля И регулирования. - М. Высшая школа. - 1989. - С. 146-147.Устройство относится К измерительной технике и может быть использовано для контроля прихода и расхода топлива в нефтеперерабатывающей промышленности и теплоэнергетике.Известно устройство 1, в котором измеряют уровень жидкости с помощью метрштока, а затем рассчитывают массу по формулам.Недостатком данного устройства является большая трудоемкость измерения уровня,необходимость дополнительного измерения плотности и температуры жидкости, а также низкая точность контроля массы жидкости.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство 2, содержащее измерители давления и вычислительное устройство, служащее для вь 1 числения массы жидкости.Недостатком данного устройства является низкая точность контроля массы жидкости.Целью предлагаемого устройства является снижение трудоемкости и повышение точности определения массы жидкости.Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве контроля массы жидкости в цилиндрической емкости, содержащем измерители давления, вычислительное устройство, дополнительно содержится вертикально установленная труба, соединяемая с цилиндрической емкостью в нижней ее части с помощью запорного клапана, измерители давления выполнены в виде манометра избыточного давления для определения общей массы жидкости в цилиндрической емкости, манометра избыточного давления с меньшим пределом измерения для определения нулевого уровня жидкости в цилиндрической емкости, соединяемого с помощью другого запорного клапана с цилиндрической емкостью, и дифференциального манометра, соединяемого с цилиндрической емкостью и вертикально установленной трубой, для фиксирования разности давлений в трубе и цилиндрической емкости, а вычислительное устройство электрически связано с манометром избыточного давления для определения общей массы жидкости в цилиндрической емкости, манометром с меньшим пределом измерения и дифференциальным манометром.Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что содержит манометр избыточного давления с меньшим пределом измерения, соединенный с помощью запорного клапана с емкостью, вертикально установленную трубу, соединенную с емкостью в нижней ее части с помощью запорного клапана, и дифференциальный манометр, соединенный с емкостью и вертикально установленной трубой. Использование этих элементов позволяет повысить точность контроля массы жидкости.На фигуре представлено предлагаемое устройство.Устройство состоит из цилиндрической емкости 1, заполненной жидкостью, манометров избыточного давления 2 и 3, вертикально установленной трубы 4, запорных клапанов 5 и 6 и дифференциального манометра 7. Дифференциальный манометр 7 соединен с цилиндрической емкостью 1 и вертикально установленной трубой 4. 0 ур - нулевой (исходный) уровень жидкости 11 - высота максимального налива жидкости относительно 0 ур 1 ур уровень установки манометров.Устройство работает следующим образом.Вертикально установленная труба 4, соединенная с цилиндрической емкостью 1, действует по принципу сообщающихся сосудов. При открытом запорном клапане 5 уровни жидкости в емкости 1 и трубе 4 одинаковы. Для оперативного контроля расхода жидкости клапан 5 закрывается и дифференциальным манометром 7 фиксируется разница давлений,создаваемых столбами жидкости в трубе 4 и емкости 1. Общая масса жидкости в емкости 1 определяется с помощью манометра избыточного давления 2. Для определения нулевого уровня Оур служит манометр избыточного давления 3. После привязки Оур клапан 6 перекрывается, чтобы исключить перегрузку манометра 3. Верхний предел измерений манометра 3 выбирается близким к значению избыточного давления, создаваемого столбом жидкости высотой 111. Электрические сигналы с манометров 2, 3 и 5 поступают на вь 1 числительное устройство (на чертеже не показано), где и происходит расчет массы жидкости в емкости 1.Для вычисления массы жидкости используется величина избыточного давления, создаваемого жидкостью на определенном уровне емкости. Известно, что масса жидкости в цилиндрической емкости равнагде Р - избыточное давление жидкости, 5 - площадь поперечного сечения емкости, 5 - ускорение свободного падения (9,8 м/с 2).Задание 0 ур выще дна емкости выполняется для исключения влияния подтоварной воды и срыва работы насосов, осуществляющих перекачку жидкости. Уровень, относительно которого измеряется избыточное давление (уровень установки манометров) 1 ур,может совпадать с нулевым уровнем резервуара Оур.При заполнении емкости от Оур до максимальной высоты 11 избыточное давление фиксируется манометром 2. Верхний предел измерения манометра 2 выбирается близким к значению избыточного давления, создаваемого столбом мазута высотой 11 111. Масса жидкости в емкости, заполненной до максимальной высоты 11, определяется из формуле(Рд Р 1 Ра )5 ТЕ где Р 1 и Р - величины избыточного давления, измеряемые манометрами 3 и 2 соответственно, Ра ра 301 111) - изменение атмосферного давления на высоте (11 111) относительно 1 ур, ра - плотность воздуха. Так как отнощение плотности воздуха к плотности жидкости ра/рм 0,001, значение Ра можно не учитывать.Оперативный контроль расхода жидкости массой от 0 кг до М кг осуществляется дифференциальным манометром 7. Верхний предел измерений Р 3 этого манометра вь 1 бирается близким к значению избыточного давления АР 3, создаваемого этим количеством жидкости М кг (Р 3 АР 3). Оперативный контроль расхода жидкости осуществляется при закрытом клапане 5. При достижении АР 3 Р 3 производится сброс значений манометра 7 открыванием клапана 5. При контроле массы жидкости в емкости манометрами 2 и 3 клапан 5 должен быть открыт.В качестве манометров могут быть использованы преобразователи измерительные давления типа АРС-2000 и АРК-2000 с блоком питания БП-24, обеспечивающие значение выходного сигнала (4-20)мА с пределом основной допустимой погрещности 0,1 . Последующая обработка выходного сигнала (4-20)мА осуществляется преобразователем измерительным цифровым типа ЦР 9006 (или аналогичным по точности) с пределом основной допустимой погрещности 0,1 . Далее данные в цифровом виде могут быть использованы для расчета на ПЭВМ массы и других параметров жидкости, а также создания архивов.Резервуар мазута высотой 11 10 м и площадью поперечного сечения 5 100 м 2. Температура мазута составляла 85 С. Высота вертикальной трубы была равна 10,4 м.1. В качестве манометра 3 использовали Измерительный преобразователь давления типа АРС-2000 с верхним пределом Р 1 25 кПа И пределом основной приведенной погрешности Измерения 0,1 , последующая обработка сигнала выполнялась преобразователем ЦР 9006 (предел основной погрешности 0,1 ). Максимальная погрешность измерения массь 1 не превышала 0,2 .Общая масса мазута в резервуаре, налитого на высоту 111, согласно ( 1), равнаАбсолютная погрешность по массе 81 500 кг . 100 500 Абсолютная погрешность по 111 31 й 5 мм.2. В качестве манометра 2 использовали измерительный преобразователь давления типа АРС-2000 с верхним пределом Р 100 кПа И пределом основной приведенной погрешности измерения 0,1 , последующая обработка сигнала выполнялась преобразователем ЦР 9006 (предел основной погрешности 0,1 ). Максимальная погрешность измерения массь 1 не превышала 0,2 .3. В Качестве манометра 7 использовали измерительный преобразователь давления типа АРЕ-2000 с верхним пределом Р 1 5 кПа И пределом основной приведенной погрешности измерения 0,16 , последующая обработка сигнала выполнялась преобразователем ЦР 9 ОО 6 (предел основной погрешности 0,1 ). Максимальная погрешность измерения массь 1 не превышала 0,25 .100 Таким образом, погрешность определения расхода мазута с использованием предлагаемого устройства составляет не более 125 кг. При использовании устройства-прототипа с манометром Р 100 кПа погрешность определения массы мазута составляет 2 т.125 кг, Источники информации 1. Методические указания по инвентаризации жидкого топлива на электростанциях. МУ 34-70-152-86. - М. Союзэнерго, 1987. - С. 16. 2. Патент КН 2133023 С 1, 1999.Национальный Центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.