Винахід відноситься-к контрольно-вимірювальної техніки, а саме до пристроїв для вимірювання щільності рідини, і може бути використано в різних галузях промисловості. Метою винаходу є повьшеніе швидкодії шляхом зменшення кількості тактів вимірювання і підвищення точності за рахунок іссліченія похибки, пов'язаної з нелінійністю статичних характеристик дифманометра. У першому такті вимірювання стиснене повітря барботируют через другу основну і додаткову вимірювальні трубки і вимірюють різницю тисків, а у второмчерез основні вимірювальні трубки і компенсатор баластного тиску при одночасному переміщенні пьезометрической трубки до величини разнос-. ти тисків, що дорівнює спочатку виміряної, а щільність визначають з вираженіяр. гдер і рц - відповідно щільності досліджуваної і еталонної рідин; Н - глибина погруженія.пьезометріческой трубки; h - різниця глибин занурення першої основної та додаткової вимірювальних трубок. Вимірювальні трубки занурені в досліджувану рідину. при цьому глибини занурення додаткової вимірювальної трубки менше глибини занурення першої основної вимірювальної трубки, але більше глибини занурення другий основний вимірювальної трубки. 1 мул. § (D зі сл 4 Про 05
Республік (19) (11) (511 4 Про 01 N 9/26
Н А ВТОРСКОМУ свідчить
ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ СРСР
У СПРАВАХ ВИНАХОДІВ І ВІДКРИТТІВ (21) 3949925 / 31-25 (22) 04.09.85 (46) 23.11.87. Бюл. До 43 (71) Куйбишевський політехнічний інститут ім. В. В. Куйбишева (72) М.З.Кравец, В.П.Міронов і А.П.Страдимов (53) 532.14 (088; 8) (56) Глибін І.П. Автоматичні густиноміри. †"Київ: Техніка, 1965, с. 81-84.
Його перший (прямий) вихід відкриває пневмоклапани 9 і 7, відмикає ключ
l5 і забороняє приводу 14 відпрацьовувати сигнал неузгодженості. Другий (інверсний) вихід тригера 17 закриває пневмоклапани 5 і 11. Таким чином, в першому такті вимірювання працюють трубки 10 і 8, На плюсовій камері дифманометра 4 в цьому такті тиск одно
Р = 8 (Н; -1) + Р ", + Р + Р". де про †"щільність контрольованої жід15 кістки;
g †"- прискорення вільного падіння;
P †"втрати тиску на ділянці
М пневмолініі 2 від місця під-. ключения дифманометра до зрізу барботажной трубки, обумовлені тертям повітря об стінки пневмолініі;
Р†"надлишковий тиск повітря, обумовлене силами поверх25 ностного натягу, необхідне для відриву бульбашки повітря від нижнього кінця трубки;
P †"тиск, обумовлене скоч ростним напором рідини. змінює умови відриву бульбашки повітря від нижнього кінця барботажной трубки.
Аналогічно, на мінусову камеру дифманометра 4 в першому такті дей35 ствует тиск
Винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки, а саме K пристроїв для вимірювання щільності рідин, і може бути використано в різних галузях промисловості.
Мета винаходу †"підвищення швидкодії шляхом зменшення кількості тактів вимірювання і підвищення точності вимірювання за рахунок виключення похибки, пов'язаної з нелінійністю статичної характеристики дифманометра.
На кресленні зображений компенсаційний пневмометричні плотномер, який реалізує запропонований спосіб.
Плотномер містить систему 1 харчування повітрям, що живить плюсову 2 і мінусову 3 незалежні пневмолініі, між якими включено дифманометр 4. Плюсова лінія 2 через пневмоклапан 5 живить першу основну вимірювальну трубку 6, занурену в контрольовану рідину на глибину Н. а через пневмоклапан 7 †"додаткову вимірювальну трубку 8, занурену на глибину (Н, -Ь), де різниця глибин занурення першої основної та додаткової вимірювальних трубок.
Мінусова лінія 3 через пневмоклапан 9 живить другу вимірювальну трубку 10 занурену в рідину на глибину Н ((Н, -h) а через пнев2 моклапан 11 †"компенсатор 12 баластного тиску з рухомою пьезометрической трубкою 13 і послідовно включеної вимірювальної трубкою
Плотномер працює наступним чином.
Цикл вимірювання складається з двох тактів. Генератор 18 задає тривалість вимірювання. У першому такті тригер 17 знаходиться в стані "1".
Зазвичай Р ", фр", Р фр, РщфР ", так як швидкість повітря і витрата в пневмоліній різний.
Нехай статична характеристика дифманометра 4 нелінійна і має вигляд р5 У = ат а (Р -P) + а (Р-Р) + ° ° ° +
+а "(Р-Р) де у вЂ" вихідний сигнал дифманометра (наприклад, струм, напруга, частота та ін.);
50 à. a "- коефіцієнти моделі статичної характеристики дифманометра.
Ці коефіцієнти можуть повільно змінюватися в часі, так як при
55 старінні дифманометра відбуваються зрушення і деформація його статичної характеристики, особливо для простих приладів низького класу точності.
Отже, на виході діфманомет3 135406 ра в першому такті вимірювання є сигнал, який записується в блок
55 у, = а, + а, (дН + ЬР) + а () gH + 6P) + +
+а "((gH + hP) (1) 5 де Н = Н» -h-Н1, У другому такті тригер 17 знаходиться в стані логічного "О11. 10
Його перший вихід закриває пенвмоклапани 9 і 7, замикає ключ 15 і дозволяє приводу 14 відпрацьовувати сигнал неузгодженості. Другий вихід тригера 17 відкриває пневмоклапани 15
5 і 11. Отже, в цьому такті вимірювання працюють трубки 6 і 10 і компенсатор 12 баластного тиску.
В процесі компенсації привід 14 переміщує подвіжнув пьезометрические трубку 13 до тих пір, поки сигнали Hà його першому і другому вході не зрівняються.
Нехай положення рівноваги відпо-25 ствует глибині занурення пьееометріческой трубки 13, що дорівнює Н, тоді в положенні рівноваги на плвсовой камері дифманометра 4 тиск одно
P = gH, + Р »+ Р + Р". 30 а на мінусовій
P, = gH P ", + P + P + л" gH ", де 1 вЂ" щільність еталонної рідин »-до ти в компенсаторі 12.
На виході дифманометра 4 у другому такті мають у = а, + а, (pg (H, Н) + ін-р "ЦНД +. ° +
+aÄ ((g (H, Н) + Ч-PÄgHÄ), (2) 40 так як при повній компенсації у "= уд, прирівнюючи вирази (1) і (2), отримують умова
) G (H »Н -h) + hP = Z (H» Н) + Р-p "gH" ° 45
Таким чином, глибина занурення компенсаційної трубки 13 в еталонну рідину прямо пропорційна щільності вимірюваної рідини.
З виразу (3) видно, що значення щільності рідини, отриманої в результаті двох тактів вимірювання і компенсації, не залежить від умов роботи плотномера, параметрів
4 4 пневмолініі і режимів її роботи, а також параметрів дифманометра і визначається тільки постійними величинами h, "і виміряним значенням
Н ". У цьому, випадку похибка вимірювання щільності визначається тільки похибкою вимірювання величини К ", точностьв завдання і підтримки величин h pÄ і точністю компенсації.
Все це справедливо тільки в тому випадку, якщо за час вимірювання і компенсації умова роботи плотномера і параметри дифманометра не змінюються, т. Е. Величини P ". Р ", Р"
Ред Рч1 Р4 ".» 1. 1 »н" м н ні на інтервалі вимірювання. Так як тривалість тактів завжди можна підібрати багато менше, ніж період часу, протягом якого ці параметри істотно змінюються, це условіе.в більшості практичних випадків автоматично дотримується.
Значення Н, пропорційне вимірюваній щільності $ знімається з виходу приводу 14, наприклад як кут повороту вала виконавчого двигуна або число імпульсів при використанні в приводі крокової двигуна.
Динамічний діапазон виміру щільності визначається пределом.ізмененія глибини Н занурення пьезометрической трубки 13, а межа вимірювання †"величинами Н, p" і h.
Плотномер, реалізувщій пропонований спосіб, дозволяє підвищити точність вимірювання щільності рідини на потоці при тривалій експлуатації в реальних виробничих умовах без настройки і корекції.
У той же час вимоги по точності до первинного перетворювача (дифманометр) значно знижуються і можливе застосування грубих і дешевих приладів.
У пропонованому способі результат вимірювання не залежить від стану об'єкта вимірювання (температури, надлишкового тиску, рівня контрольованої рідини1 стану пневмоліній, витрати і швидкості повітря в лініях), а також стану дифманометра (коефіцієнтів а, а. А "його статичної характеристики в поточний момент часу ). Всі ці параметри можуть змінюватися в часі, проте ЕА час двох тактів вимірювання †"компенсації вони залишаються майже незмінними. Следователь1354 але, дифманометр і плотномер в цілому не вимагають періодичної настройки і корекції, так як результат вимірювання не залежить від поточних параметрів дифманометра і плотномера. 5
Застосування запропонованого способу, наприклад, на буровій для контролю щільності бурового розчину на вході і виході ІЕ свердловини дозволить підвищена. сить ефективність процесу буріння ЕА рахунок зниження витрат часу і коштів на ліквідацію нафтогазоводопроявлень і аварійних викидів з свердловини, раннє виявлення яких можливо тільки при підвищенні точності вимірювання щільності.
Крім того, підвищення точності вимірювання щільності бурового розчину
20 на вході в свердловину дозволить іспольеовать високопродуктивний рівноважний режим буріння (по гідростатичному тиску на забій).
Об4 6 додаткової вимірювальної трубки менше глибини занурення першої основної вимірювальної трубки, але більше глибини занурення другий основний вимірювальної трубки, про т†"л і ч а ю шийся тим, що, з метою підвищення швидкодії шляхом зменшення кількості тактів вимірювання і підвищення точності за рахунок виключення похибок, пов'язаних з нелінійністю статичних характеристик дифманометра, вимір виробляють ЕА два такту, в першому ІЕ яких стиснене повітря барботируют через другу основну і додаткову вимірювальні т рубки і вимірюють різницю тисків, а в другому стиснене повітря барботируют через основні вимірювальні трубки і компенсатор баластного тиску при одночасному переміщенні пьезометрической трубки до тих пір, поки різниця тисків не стане дорівнює спочатку виміряної, а щільність рідини визначають з виразу до 1 в де і p "
Спосіб вимірювання щільності рідини, що включає барботирование стисненого повітря через дві основні вимірювальні трубки і компенсатор баластного тиску з пьееометріческой трубкою і через основну і додаткову вимірювальні трубки і вимір різниці тисків за допомогою дифманометра, при цьому вимірювальні трубки занурені в досліджувану рідину, причому глибина занурення відповідно щільності досліджуваної і еталонної рідин; глибина занурення пьезометрической трубки; різницю глибин занурення першої основної та додаткової вимірювальних трубок.
Замовлення 5685/37 Тираж 776 Передплатна
ВНДІПО Державного комітету СРСР ло справах винаходів і відкриттів
113035, Москва, Ж-35, Раушской наб. д. 4/5
Виробничо-поліграфічне підприємство, м.Ужгород, вул. Проектна, 4