RU2308019C1 - Device for measuring density of low-density liquids - Google Patents
Device for measuring density of low-density liquids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308019C1 RU2308019C1 RU2006113341/28A RU2006113341A RU2308019C1 RU 2308019 C1 RU2308019 C1 RU 2308019C1 RU 2006113341/28 A RU2006113341/28 A RU 2006113341/28A RU 2006113341 A RU2006113341 A RU 2006113341A RU 2308019 C1 RU2308019 C1 RU 2308019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- float
- density
- chains
- floats
- attached
- Prior art date
Links
Landscapes
- Level Indicators Using A Float (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для измерения плотности жидкостей, в том числе расслаивающихся по высоте, например нефтепродуктов.The invention relates to devices for measuring the density of liquids, including stratified in height, for example, petroleum products.
Известно множество устройств поплавкового типа для измерения плотности жидкостей, обзор которых хорошо представлен в книге С.С.Кивилиса «Плотномеры», изд. «Энергия», М., 1980 г. Все эти плотномеры классифицируются по двум функциональным принципам - с частичным погружением поплавка и с полным погружением поплавка.There are many devices of the float type for measuring the density of liquids, an overview of which is well presented in the book by S. S. Kivilis "Density meters", ed. "Energy", M., 1980. All these densitometers are classified according to two functional principles - with partial immersion of the float and with full immersion of the float.
Показания плотномеров с частичным погружением поплавка, т.е. находящегося на поверхности, зависят от поверхностного натяжения жидкости, которое, в свою очередь, определяется рядом факторов (таких как давление, температура, смачиваемость) и, как правило, является переменной величиной. Это приводит к снижению точности измерений.Readings of densitometers with partial immersion of the float, i.e. located on the surface, depend on the surface tension of the liquid, which, in turn, is determined by a number of factors (such as pressure, temperature, wettability) and, as a rule, is a variable. This leads to a decrease in measurement accuracy.
Исключить влияние поверхностного натяжения позволяют плотномеры с поплавками полного погружения (поплавково-весовые плотномеры). К числу плотномеров полного погружения относятся так называемые цепочные плотномеры, принцип работы которых изложен в книге С.С.Кивилиса «Плотномеры». Использование цепочек позволяет уравновешивать поплавок в широком диапазоне плотности.To exclude the influence of surface tension allow densitometers with floaters full immersion (float-weight densitometers). Density meters of complete immersion include the so-called chain densitometers, the principle of operation of which is described in the book by S. S. Kivilis “Density meters”. Using chains allows you to balance the float in a wide range of density.
Техническое описание погружного плотномера представлено в патенте Великобритании GB №2013900 A G01N 9/18, опубл. 15.08.1979 г., содержащего поплавок с цепочкой и систему электродов, связанной с мостовой схемой, для оценки электрической проводимости жидкости и определения положения поплавка путем измерения сопротивления зон жидкости. Однако это устройство пригодно только для измерения плотности электропроводящих жидкостей, например электролитов, и не позволяет измерять плотность непроводящих жидкостей, например нефтепродуктов.A technical description of a submersible densitometer is presented in GB Patent No. 20133900 A G01N 9/18, publ. 08/15/1979, containing a float with a chain and an electrode system associated with a bridge circuit to assess the electrical conductivity of the liquid and determine the position of the float by measuring the resistance of the zones of the liquid. However, this device is only suitable for measuring the density of electrically conductive liquids, such as electrolytes, and does not allow measuring the density of non-conductive liquids, such as petroleum products.
Интересным техническим решением является устройство для измерения уровня и плотности по патенту RU 2188400. (G01N 9/10, опубл. 27.08.2002 г.). Устройство содержит блок преобразователя, включающий усилитель-формирователь, генератор импульсов, счетчик, регистр памяти, регистр с параллельным вводом и последовательным сдвигом информации, два формирователя импульсов запуска, дешифратор адреса, формирователь сигнала готовности, формирователь блокировки, два ключа, шину обмена, четыре мультиплексора, дешифратор адреса датчика и k датчиков уровня и плотности. Каждый из датчиков содержит установленные в защитном кожухе звукопровод в виде струны из магнитострикционного материала, катушку считывания и два поплавка с расположенными на них магнитами. Датчики установлены в два ряда и смещены по высоте относительно друг друга для обеспечения перекрытия рабочих зон. В верхней части всех датчиков, кроме верхнего, установлены жестко прикрепленные и герметично закрытые в верхней части кожухи из немагнитного материала в форме колокола, внутрь которых с нижней стороны в процессе работы могут заходить поплавки датчиков с закрепленными на них магнитами. Устройство позволяет измерять плотность на разных уровнях в резервуаре, однако оно обладает рядом недостатков:An interesting technical solution is the device for measuring the level and density according to patent RU 2188400. (G01N 9/10, publ. 08.27.2002). The device comprises a converter unit, including an amplifier driver, a pulse generator, a counter, a memory register, a register with parallel input and sequential shift of information, two start pulse shapers, an address decoder, a ready signal shaper, a lock shaper, two keys, an exchange bus, four multiplexers , encoder address decoder and k level and density sensors. Each of the sensors contains a sound duct installed in a protective casing in the form of a string of magnetostrictive material, a read coil and two floats with magnets located on them. The sensors are installed in two rows and are offset in height relative to each other to ensure overlap of the working areas. In the upper part of all sensors, except the upper one, there are mounted rigidly attached and hermetically closed in the upper part shrouds of non-magnetic material in the form of a bell, inside of which, from the lower side, during the operation, floats of sensors with magnets fixed to them can enter. The device allows you to measure the density at different levels in the tank, but it has several disadvantages:
1. Измерение плотности осуществляется под колпаком, где искусственно создана граница раздела сред (воздух-жидкость). Поплавки плотномера работают на этой границе раздела сред, и в связи с этим имеются дополнительные погрешности, которые зависят от поверхностного натяжения жидкости, которое в свою очередь определяется рядом факторов (смачиваемости поплавков, наличия мениска, изменения давления, температуры и т.д.) и, как правило, является переменной величиной.1. Density measurement is carried out under the hood where the interface between the media (air-liquid) is artificially created. The densitometer floats operate at this interface, and therefore there are additional errors that depend on the surface tension of the liquid, which in turn is determined by a number of factors (wettability of the floats, meniscus presence, pressure, temperature, etc.) and is usually a variable.
2. Наличие колпака с воздушной подушкой ограничивает давление, в котором можно измерять плотность (например, совершенно непригодно для сжиженного газа).2. The presence of a cap with an air cushion limits the pressure at which density can be measured (for example, completely unsuitable for liquefied gas).
3. Преобразователь перемещения измеряет относительное расстояние между поплавками (уровня и плотности), а не положение одного поплавка, что приводит к дополнительным погрешностям.3. The displacement transducer measures the relative distance between the floats (level and density), and not the position of one float, which leads to additional errors.
Интересное техническое решение представлено в плотномере, описанном в авторском свидетельстве СССР №397813 G01N 9/10, опубл. 17.09.1972 г. Указанный плотномер содержит погруженный в жидкость уравновешенный вертикально перемещающийся поплавок с установленным на нем магнитом, средство для уравновешивания поплавка, например цепочки, преобразователь перемещения поплавка в электрический сигнал, причем поплавок выполнен в виде тороида, охватывающего размещенный в трубчатом корпусе из немагнитного материала преобразователь перемещения поплавка, выполненный в виде феррито-полупроводникового распределителя, подключенного к выходу генератора тактовых импульсов.An interesting technical solution is presented in the densitometer described in the USSR copyright certificate No. 397813 G01N 9/10, publ. 09/17/1972 The specified densitometer contains a balanced, vertically moving float immersed in a liquid with a magnet mounted on it, means for balancing the float, for example a chain, a transducer for moving the float into an electric signal, the float being made in the form of a toroid enclosing a nonmagnetic enclosed in a tubular body material, a float displacement transducer made in the form of a ferrite-semiconductor distributor connected to the output of a clock pulse generator.
Указанный выше плотномер обладает высокой помехоустойчивостью. Однако его разрешающая способность определяется размерами одного элемента феррито-полупроводникового распределителя и расстоянием между соседними элементами, т.е. его показания носят дискретный характер, и увеличение его точности и чувствительности требует увеличения количества феррито-полупроводниковых элементов и уменьшения их геометрических размеров (например, для относительной погрешности 0,1% и перемещении поплавка 10 см необходимо 1000 шт. феррито-полупроводниковых элементов, а размер их должен быть 0,1 мм, на практике сейчас такие феррито-полупроводниковые распределители не реализуемы). Кроме этого, с помощью одного плотномера нельзя производить одновременные измерения на разных уровнях, что бывает необходимым требованием при измерении плотности расслаивающихся жидкостей, например нефтепродуктов. Поэтому решение задачи по измерению плотности на разных уровнях требует установки нескольких плотномеров, а это при использовании феррито-полупроводникового распределителя прямопропорционально удорожает измерительную систему, которая будет состоять из нескольких плотномеров. Обращает на себя внимание также конструктивная особенность крепления цепей в известном плотномере: одним концом они прикрепляются к поплавку снизу, а вторым концом укреплены в основании трубы, т.е. на условной границе разделе сред (воздух - жидкость), при этом измерение на большой глубине не реализуемо из-за слишком большой длины цепей. Кроме этого, следует отметить, что недостатком данного плотномера, также как и других известных цепочковых плотномеров, является ограниченная рабочая зона, определяемая протяженностью измерительного элемента (в данном случае феррито-полупроводникового). Это, в свою очередь, накладывает определенные требования на цепочки и поплавки, которые приходится изготавливать либо крупногабаритными с большим количеством цепочек или цепочки должны изготавливаться из тяжелых металлов, например из платиноиридиевых сплавов, что делает их весьма дорогостоящими. Но наиболее серьезным недостатком феррито-полупроводникового преобразователя является узкий температурный диапазон, связанный с потерей магнитных свойств используемых материалов как при низких (ниже минус 60°), так и при высоких температурах (выше 100°С). Это существенно ограничивает область использования указанных плотномеров, например для измерения плотности сжиженных газов и высокотемпературных расплавов (в химической промышленности).The above densitometer has a high noise immunity. However, its resolution is determined by the size of one element of the ferrite-semiconductor distributor and the distance between adjacent elements, i.e. its readings are discrete, and an increase in its accuracy and sensitivity requires an increase in the number of ferrite-semiconductor elements and a decrease in their geometric dimensions (for example, for a relative error of 0.1% and a 10 cm float movement, 1000 pieces of ferrite-semiconductor elements are needed, and the size they should be 0.1 mm, in practice now such ferrite-semiconductor distributors are not feasible). In addition, with the help of one densitometer it is impossible to perform simultaneous measurements at different levels, which is a necessary requirement when measuring the density of stratified liquids, for example, petroleum products. Therefore, the solution of the problem of measuring density at different levels requires the installation of several densitometers, and this, when using a ferrite-semiconductor distributor, directly increases the cost of the measuring system, which will consist of several densitometers. Attention is also drawn to the design feature of fastening chains in a known densitometer: with one end they are attached to the float from below, and with the other end they are fixed at the base of the pipe, i.e. at the conditional boundary between the media (air - liquid), while measuring at a great depth is not feasible due to the too long chains. In addition, it should be noted that the disadvantage of this densitometer, as well as other known chain densitometers, is the limited working area determined by the length of the measuring element (in this case, ferrite-semiconductor). This, in turn, imposes certain requirements on chains and floats, which have to be made either large-sized with a large number of chains or chains must be made of heavy metals, for example platinum-iridium alloys, which makes them very expensive. But the most serious drawback of a ferrite-semiconductor converter is the narrow temperature range associated with the loss of magnetic properties of the materials used both at low (below minus 60 °) and at high temperatures (above 100 ° C). This significantly limits the scope of use of these densitometers, for example for measuring the density of liquefied gases and high-temperature melts (in the chemical industry).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому плотномеру является плотномер, описанный в патенте РФ №2273838, опубл. 10.04.2006 г. Указанный плотномер для жидкости, содержит погруженный в жидкость уравновешенный вертикально перемещающийся поплавок в виде тороида с размещенными в нем магнитами, средство для уравновешивания поплавка, например цепочки, преобразователь перемещения поплавка в электрический сигнал, помещенный в трубчатый корпус из немагнитного материала, охватываемый тороидольным поплавком, при этом преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде магнитострикционного волновода с расположенной на нем катушкой считывания и подключенным к нему формирователем импульсов, катушка считывания подключена к входу усилителя-формирователя, выход которого подключен к входу блока обработки сигналов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, уравновешивающие цепочки поплавков прикреплены одним концом к поплавку, а другим концом к фиксатору, жестко закрепленному на корпусе преобразователя перемещения, а количество поплавков и элементов их крепления составляет n штук с расположением их на разной высоте в зависимости от необходимого числа точек измерения плотности жидкости.The closest in technical essence to the proposed densitometer is the densitometer described in RF patent No. 2273838, publ. 04/10/2006, The indicated densitometer for liquid, contains a balanced vertically moving float immersed in the liquid in the form of a toroid with magnets placed in it, means for balancing the float, for example a chain, a transducer for moving the float into an electric signal, placed in a tubular body made of non-magnetic material, covered by a toroidal float, while the float displacement transformer is made in the form of a magnetostrictive waveguide with a read coil located on it and connected to it by the pulse shaper, the read coil is connected to the input of the amplifier-shaper, the output of which is connected to the input of the signal processing unit, the output of which is connected to the input of the pulse shaper, the balancing chains of the floats are attached at one end to the float, and at the other end to a latch rigidly fixed to the housing displacement transducer, and the number of floats and their mounting elements is n pieces with their location at different heights depending on the required number of density measurement points and liquids.
Указанный плотномер обладает непрерывным измерением с высоким порогом чувствительности, широким диапазоном рабочих температур и хорошей температурной стабильностью, возможностью измерения плотности на разных уровнях без привязки к границе условного раздела сред, без увеличения сложности измерителя перемещения поплавка при достаточно большой длине плотномера (несколько метров).The indicated densitometer has continuous measurement with a high sensitivity threshold, a wide range of operating temperatures and good temperature stability, the ability to measure density at different levels without being tied to the boundary of the conditional medium separation, without increasing the complexity of the float displacement meter with a sufficiently long densitometer length (several meters).
Однако для измерения низкой плотности жидкостей, например сжиженного газа, в указанном плотномере требуется использование поплавка с подвеской цепочки выше поплавка, при которой в нижнем рабочем положении поплавка, т.е. при самой низкой измеряемой плотности жидкости, вес цепочки перемещается на подвеску. Такое техническое решение требует увеличенного размера (диаметра) люка резервуара, что затрудняет установку плотномеров на существующем резервуарном парке, особенно старой конструкции. Использование поплавков с подвеской цепочки ниже поплавка рассчитано на более высокую плотность жидкости, так как к весу поплавка даже в нижней рабочей точке добавляется вес части цепочки.However, to measure the low density of liquids, for example, liquefied gas, in the indicated densitometer, the use of a float with a chain suspension above the float, in which the float is in the lower working position, i.e. at the lowest measured fluid density, the weight of the chain moves to the suspension. Such a technical solution requires an increased size (diameter) of the tank hatch, which makes it difficult to install densitometers on the existing tank farm, especially the old one. The use of floats with a chain suspension below the float is designed for a higher liquid density, since the weight of a part of the chain is added to the weight of the float even at the lower operating point.
Предметом изобретения является плотномер для жидкости с низкой плотностью, содержащий погруженный в жидкость уравновешенный вертикально перемещающийся поплавок в виде тороида с размещенными в нем магнитами, средство для уравновешивания поплавка в виде цепочек, преобразователь перемещения поплавка в электрический сигнал, помещенный в трубчатый корпус из немагнитного материала, охватываемый тороидольным поплавком, выполненный в виде магнитострикционного волновода с расположенной на нем катушкой считывания и подключенным к нему формирователем импульсов, катушка считывания подключена к входу усилителя-формирователя, выход которого подключен к входу блока обработки сигналов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, уравновешивающие цепочки поплавков прикреплены одним концом к поплавку, а другим концом к фиксатору, жестко закрепленному на корпусе преобразователя перемещения, а количество поплавков и элементов их крепления составляет n штук с расположением их на разной высоте в зависимости от необходимого числа точек измерения плотности жидкости, при этом цепочки выполнены составными и состоят из тяжелой и легкой частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть прикрепляется к фиксатору, жестко закрепленному на корпусе преобразователя, а легкая часть прикрепляется к поплавку.The subject of the invention is a density meter for a liquid with a low density, comprising a balanced vertically moving float immersed in a liquid in the form of a toroid with magnets placed in it, means for balancing the float in the form of chains, a transducer for moving the float into an electrical signal placed in a tubular body made of non-magnetic material, covered by a toroidal float, made in the form of a magnetostrictive waveguide with a read coil located on it and connected to it with a pulse finder, a read coil is connected to the input of the driver-amplifier, the output of which is connected to the input of the signal processing unit, the output of which is connected to the input of the pulse former, the balancing chains of the floats are attached at one end to the float, and at the other end to a latch rigidly fixed to the housing of the displacement transducer and the number of floats and their fastening elements is n pieces with their location at different heights, depending on the required number of points for measuring the density of the liquid, while the chains are made integral and consist of heavy and light parts connected in series, the heavy part being attached to a latch rigidly fixed to the transducer housing, and the light part being attached to the float.
Техническим результатом является создание нового плотномера для жидкости с низкой плотностью, обладающего непрерывным измерением с высоким порогом чувствительности, широким диапазоном рабочих температур и хорошей температурной стабильностью, возможностью измерения плотности на разных уровнях без привязки к границе условного раздела сред, без увеличения сложности измерителя перемещения поплавка при достаточно большой длине плотномера (несколько метров), возможностью использовать разнообразные материалы для уравновешивающих цепочек, возможностью установки плотномера в резервуары с малым диаметром люка, что дает экономию материалов за счет уменьшенных размеров люка и уменьшения размеров крепежных фланцев плотномера. Указанные технические улучшения дают возможность получить дешевые многоканальные плотномеры для измерения низких значений плотности жидкостей.The technical result is the creation of a new density meter for a liquid with a low density, having continuous measurement with a high threshold of sensitivity, a wide range of operating temperatures and good temperature stability, the ability to measure density at different levels without reference to the boundary of the conditional partition of the media, without increasing the complexity of the meter for displacing the float when a sufficiently large length of the densitometer (several meters), the ability to use a variety of materials for balancing chains ek densitometer be mounted in tanks with a small diameter of the hatch, which gives savings in material due to the reduced size and reduction of the hatch mounting flanges densitometer sizes. These technical improvements make it possible to obtain low-cost multichannel densitometers for measuring low density liquids.
Указанные свойства получены благодаря использованию в качестве противовеса к поплавкам составных цепочек состоящих из тяжелой и легкой частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть прикрепляется к фиксатору, жестко закрепленному на корпусе преобразователя, а легкая часть прикрепляется к поплавку.The indicated properties are obtained due to the use of composite chains consisting of heavy and light parts connected in series as a counterweight to the floats, the heavy part being attached to a latch rigidly attached to the transducer body and the light part being attached to the float.
На чертеже схематично представлено устройство плотномера.The drawing schematically shows a device densitometer.
Цифрами на чертеже обозначены:The numbers in the drawing indicate:
1 - первый поплавок;1 - the first float;
2 - второй поплавок;2 - the second float;
3 - n-ый поплавок;3 - n-th float;
4 - постоянный магнит внутри поплавка;4 - a permanent magnet inside the float;
5 - магнитострикционный волновод;5 - magnetostrictive waveguide;
6 - катушка считывания;6 - read coil;
7 - корпус из немагнитного материала;7 - case of non-magnetic material;
8 - формирователь импульсов;8 - pulse shaper;
9 - усилитель-формирователь;9 - amplifier-driver;
10 - блок обработки сигнала;10 - signal processing unit;
11 - тяжелая часть уравновешивающей цепочки;11 - the heavy part of the balancing chain;
12 - легкая часть уравновешивающей цепочки;12 - the easy part of the balancing chain;
13 - фиксаторы для поплавков.13 - clamps for floats.
Первый, второй и n-ый поплавки 1, 2 и 3 тороидальной формы с находящимися внутри них магнитами 4 и прикрепленными к ним легкими частями уравновешивающих цепочек 11, тяжелые части уравновешивающих цепочек 12 прикрепляются к фиксаторам 13, жестко закрепленным на корпусе из немагнитного материала 7 преобразователя перемещения, поплавки располагаются снаружи корпуса из немагнитного материала 7, внутри которого находятся магнитострикционный волновод 5 и катушка считывания 6. Вся конструкция помещена в резервуар с исследуемой жидкостью. Формирователь импульсов 8 выполнен с возможностью формирования ультразвуковых импульсов прямоугольной формы с длительностью не более 10 мкс, амплитудой 12 В и частотой 10 Гц, необходимых для создания ультразвуковой волны вокруг волновода 5. Усилитель-формирователь 8 выполнен с возможностью усиления сигнала, снимаемого с катушки считывания 6 и формирования одиночных прямоугольных импульсов длительностью не более 10 мкс и амплитудой 5 В, необходимых для последующей обработки сигнала в блоке обработки сигнала 10, выполненного с возможностью анализа временных интервалов между импульсами, поступающими в формирователь импульсов 8, и импульсами, приходящими из усилителя-формирователя 9, с последующим преобразованием полученной информации в цифровую величину плотности исследуемой жидкости.The first, second, and n-th toroidal floats 1, 2, and 3 with magnets 4 inside them and the light parts of the balancing chains 11 attached to them, the heavy parts of the balancing chains 12 are attached to the latches 13, which are rigidly fixed to the housing of the non-magnetic material 7 of the transducer displacements, floats are located outside the body of non-magnetic material 7, inside of which there is a magnetostrictive waveguide 5 and a read coil 6. The entire structure is placed in the reservoir with the studied fluid. The pulse shaper 8 is configured to generate rectangular ultrasonic pulses with a duration of not more than 10 μs, an amplitude of 12 V, and a frequency of 10 Hz, necessary to create an ultrasonic wave around the waveguide 5. The amplifier-shaper 8 is configured to amplify a signal taken from the read coil 6 and the formation of single rectangular pulses with a duration of not more than 10 μs and an amplitude of 5 V, necessary for subsequent processing of the signal in the signal processing unit 10, configured to lease time intervals between the pulses in the incoming pulse shaper 8 and the pulses arriving from the amplifier-shaper 9, followed by conversion of information received in the digital value sample liquid density.
Работа плотномера осуществляется следующим образом.The operation of the densitometer is as follows.
Измерение плотности основано на измерениях времени распространения ультразвука в магнитострикционном волноводе. Скорость распространения ультразвука в волноводе практически не зависит от давления и влажности. Влияние температуры автоматически компенсируется с помощью специального алгоритма обработки временных интервалов распространения ультразвука.The density measurement is based on measurements of the propagation time of ultrasound in a magnetostrictive waveguide. The propagation velocity of ultrasound in the waveguide is practically independent of pressure and humidity. The influence of temperature is automatically compensated using a special algorithm for processing time intervals of ultrasound propagation.
По команде из блока обработки сигналов 10 с помощью формирователя импульсов 8 генерация ультразвуковой волны происходит по принципу магнитострикции непосредственно в волноводе 5, изготовленном из специальной стальной проволоки с магнитострикционными свойствами и расположенном внутри корпуса из немагнитного материала 7.At the command of the signal processing unit 10 using the pulse shaper 8, the ultrasonic wave is generated by the principle of magnetostriction directly in the waveguide 5, made of a special steel wire with magnetostrictive properties and located inside the body of non-magnetic material 7.
При взаимодействии переменного магнитного поля, создаваемого импульсом тока в волноводе 5, и полем постоянных магнитов 4 происходит деформация кристаллической структуры волновода, что создает механическую волну, распространяющуюся с ультразвуковой скоростью. Ультразвуковая волна, возникающая в местах расположения магнитов 4 распространяется по волноводу 5 в обоих направлениях от места возникновения. В верхней части волновода ультразвуковые волны вследствие обратного магнитострикционного эффекта преобразуются катушкой считывания 6 в электрические импульсы и затем гасятся демпфером. Указанные импульсы поступают в усилитель-формирователь 9, где преобразуются в прямоугольную форму, и затем поступают в блок обработки сигналов 10. Промежуток времени между моментом генерации ультразвуковой волны и ее преобразованием в электрические импульсы пропорционален измеряемому расстоянию, т.е. положению поплавка 1, 2 или 3, и, соответственно, плотности жидкости на данном уровне. При наличии нескольких поплавков с размещенными в них магнитами, возникает несколько ультразвуковых волн, равное числу поплавков. При этом моменты преобразования ультразвуковых волн в электрические импульсы разнесены по времени, и анализ количества импульсов и соответствующих промежутков времени позволят определить положение каждого поплавка и таким образом измерить плотность жидкости на соответствующем уровне. Следует отметить, что благодаря использованию магнитострикционного волновода в качестве датчика перемещения возможно использование стальных уравновешивающих цепочек, отказавшись от более тяжелых и дорогих материалов, т.к. не накладывается жестких требований к ограничению перемещений поплавка в процессе измерения плотности, при этом цепочки выполнены составными и состоят из легкой 11 и из тяжелой 12 частей, соединенных последовательно, причем тяжелая часть 12 прикрепляется к фиксатору 13, жестко закрепленному на корпусе преобразователя, а легкая часть 11 прикрепляется к поплавку, что обеспечивает распределение большей части веса цепочки (ее тяжелой части 12) в нижнем положении поплавка на фиксатор, а это позволяет снизить нижний предел измерения плотности. При увеличении плотности жидкости в резервуаре поплавок будет всплывать, при этом вес тяжелой части цепочки постепенно, по мере всплытия поплавка, будет перераспределяться между фиксатором и поплавком, что позволяет расширить рабочий диапазон измерения плотности в сторону увеличения. При выходе поплавка из рабочей зоны из-за понижения уровня жидкости в резервуаре поплавок ложится на фиксатор 13, что исключает запутывание уравновешивающих цепочек.The interaction of an alternating magnetic field created by a current pulse in a waveguide 5 and a field of permanent magnets 4 causes a deformation of the crystal structure of the waveguide, which creates a mechanical wave propagating with ultrasonic speed. An ultrasonic wave arising at the locations of the magnets 4 propagates along the waveguide 5 in both directions from the place of occurrence. In the upper part of the waveguide, ultrasonic waves are converted by a read coil 6 into electrical pulses due to the inverse magnetostrictive effect and then are damped by a damper. These pulses are fed to an amplifier-shaper 9, where they are converted into a rectangular shape, and then fed to a signal processing unit 10. The time interval between the moment of generation of an ultrasonic wave and its conversion into electrical pulses is proportional to the measured distance, i.e. the position of the float 1, 2 or 3, and, accordingly, the density of the liquid at this level. In the presence of several floats with magnets placed in them, several ultrasonic waves arise, equal to the number of floats. In this case, the moments of conversion of ultrasonic waves into electrical pulses are spaced in time, and analysis of the number of pulses and the corresponding time intervals will determine the position of each float and thus measure the density of the liquid at the appropriate level. It should be noted that due to the use of a magnetostrictive waveguide as a displacement sensor, it is possible to use steel balancing chains, abandoning heavier and more expensive materials, because there are no strict requirements for restricting float movements during density measurement, while the chains are made up and consist of light 11 and heavy 12 parts connected in series, and the heavy part 12 is attached to the latch 13, rigidly mounted on the transducer housing, and the light part 11 is attached to the float, which ensures the distribution of most of the weight of the chain (its heavy part 12) in the lower position of the float on the latch, and this reduces the lower limit of density measurement. With an increase in the density of the liquid in the tank, the float will float, while the weight of the heavy part of the chain will gradually be redistributed between the retainer and the float as the float emerges, which allows to expand the operating range of density measurement in the direction of increase. When the float leaves the working area due to lower liquid levels in the tank, the float rests on the latch 13, which eliminates the tangling of the balancing chains.
Следует также отметить, что благодаря использованию низких рабочих напряжений и малых токов описываемый плотномер легко реализуем во взрывобезопасном исполнении, что позволяет его использовать при измерении плотности во взрывоопасных средах, например при работе с нефтепродуктами или сжиженными газами.It should also be noted that due to the use of low operating voltages and low currents, the described densitometer is easily implemented in explosion-proof design, which allows it to be used when measuring density in explosive atmospheres, for example, when working with oil products or liquefied gases.
На предприятии-заявителе был изготовлен макет, а затем опытный образец описанного плотномера и проведены испытания, которые полностью подтвердили правильность предлагаемого решения.At the applicant enterprise, a prototype was made, and then a prototype of the described densitometer was described, and tests were carried out that fully confirmed the correctness of the proposed solution.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006113341/28A RU2308019C1 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Device for measuring density of low-density liquids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006113341/28A RU2308019C1 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Device for measuring density of low-density liquids |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2308019C1 true RU2308019C1 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=38952994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006113341/28A RU2308019C1 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Device for measuring density of low-density liquids |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2308019C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3677880A1 (en) | 2019-01-04 | 2020-07-08 | Senecogaz Holding GmbH & Co. KG | Tank container for transportation of liquified gas |
-
2006
- 2006-04-20 RU RU2006113341/28A patent/RU2308019C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3677880A1 (en) | 2019-01-04 | 2020-07-08 | Senecogaz Holding GmbH & Co. KG | Tank container for transportation of liquified gas |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
BRPI0700773B1 (en) | APPARATUS USING PARTICLE MOTION SENSORS | |
RU2710008C1 (en) | Liquid level and density measuring device | |
US11555733B2 (en) | Apparatus for determining a vertical level or density profile of a fluid column | |
CN101050702A (en) | Measuring device and method for overcurrent type resonant sound spectrum multiple phase flow state test | |
Azhari et al. | Laboratory validation of buried piezoelectric scour sensing rods | |
RU2273838C1 (en) | Density meter | |
BRPI0600797B1 (en) | WAVES AND TIDES MONITORING AND RECORD SYSTEM | |
US4015471A (en) | Spherical electromagnetic water current velocity sensor with protruding electrodes | |
RU2308019C1 (en) | Device for measuring density of low-density liquids | |
CN205449228U (en) | Liquid level on -line monitoring device | |
RU2285908C1 (en) | Device for measuring level and density of liquid (variants) | |
RU46854U1 (en) | DENSITOMETER | |
Tucker et al. | A two-component electromagnetic ship's log | |
RU2710007C1 (en) | Bypass level gauge | |
RU2351903C1 (en) | Level indicator | |
RU2222786C1 (en) | Procedure measuring level of liquid with use of magnetostrictive level gauge and magnetostrictive level gauge | |
Humphery et al. | STABLE II-An improved benthic lander for the study of turbulent wave-current-bed interactions and associated sediment transport | |
RU2316738C1 (en) | Device for measuring level and density of low-density fluid | |
RU155410U1 (en) | ADAPTIVE MAGNETOSTRICTION CONVERTER OF VEHICLE LEVEL AND DENSITY OF FUEL FUEL (ITS OPTIONS) | |
RU2138028C1 (en) | Device measuring level and density | |
RU2188400C1 (en) | Device for measurement of level and density | |
RU2478917C2 (en) | Fluid medium flow metre in free-flow pipelines | |
Draper | INSTRUMENTS FOR MEASUREMENT OF WAVE HEIGHT AND DIRECTION IN AND AROUND HARBOURS. | |
RU150031U1 (en) | MAGNETOSTRICTIONAL LEVEL METER WITH TEMPERATURE CIRCUIT | |
RU191611U1 (en) | Densitometer |