[go: up one dir, main page]

RU2610047C1 - Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system - Google Patents

Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system Download PDF

Info

Publication number
RU2610047C1
RU2610047C1 RU2015153043A RU2015153043A RU2610047C1 RU 2610047 C1 RU2610047 C1 RU 2610047C1 RU 2015153043 A RU2015153043 A RU 2015153043A RU 2015153043 A RU2015153043 A RU 2015153043A RU 2610047 C1 RU2610047 C1 RU 2610047C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
level
ultrasonic sensor
liquids
less dense
Prior art date
Application number
RU2015153043A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Вагаршакович Габриелян
Арсен Николаевич Халатов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Вибратор-Электроникс-Сервис"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Вибратор-Электроникс-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Вибратор-Электроникс-Сервис"
Priority to RU2015153043A priority Critical patent/RU2610047C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2610047C1 publication Critical patent/RU2610047C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/024Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurement technology.
SUBSTANCE: invention can be used to measure the boundary level of liquids with different densities and electroconductivity, permittivity from 1.5 units, the liquid/precipitate boundary at oil and gas companies and in nuclear power engineering. The technical result is achieved by a method which comprises inputting into a control and signalling device data on the height of the container with liquids or liquid with a precipitate, using a radar level gauge to measure the distance to a liquid with lesser density, sending the information to the control and signalling device, launching a measurement cycle, comprising calculating the value of the lowering of an ultrasonic sensor below the level of the less dense liquid, lowering the ultrasonic sensor tuned to sound speed in the less dense liquid, transmitting an ultrasonic signal from the ultrasonic sensor and receiving the signal reflected from the denser liquid or precipitate, calculating the boundary level of the liquids in the container by subtracting from the height of the container the calculated value of lowering the ultrasonic sensor and the distance measured by said sensor from said sensor to the boundary of the less dense liquid and denser liquid or precipitate, saving and outputting data to external devices.
EFFECT: invention enables to measure the boundary level of liquids in a container and ensures high accuracy of said measurement.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения уровня границы раздела жидкостей с разной плотностью или границы раздела жидкости и осадка, находящегося в ней.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used to measure the level of the interface between liquids with different densities or the interface between the liquid and the sediment in it.

Точное определение границы раздела жидкостей с разными плотностями и электропроводностями, диэлектрическими проницаемостями от 1,5 единиц, границы жидкость - осадок, находящийся в ней, в условиях повышенной температуры и агрессивной среды является сложной конструкторско-технологической задачей. Измерение уровня этих границ требуется на многих промышленных предприятиях, например, нефтегазовой отрасли, где необходимо контролировать границы раздела нефти и газа, в атомной энергетике. Во многих случаях эта информация является одной их важнейших компонентов как системы обеспечения безопасности производственных процессов, так и обеспечения качества выпускаемой предприятием продукции.Accurate determination of the interface between liquids with different densities and electrical conductivities, dielectric constants of 1.5 units, and the liquid – precipitate interface inside it, under conditions of elevated temperature and aggressive environment, is a complex design and technological task. Measurement of the level of these boundaries is required at many industrial enterprises, for example, the oil and gas industry, where it is necessary to control the interface between oil and gas in nuclear energy. In many cases, this information is one of the most important components of both a system for ensuring the safety of production processes and ensuring the quality of products manufactured by the enterprise.

Известно устройство для измерения уровня и плотности жидкости в резервуаре (RU 2253094, 27.05.2005 г.), которое содержит звукопровод в виде линейного тела, два поплавка, выполненные с возможностью перемещения относительно звукопровода, при этом звукопровод выполнен из материала, проводящего ультразвуковой сигнал, и соединен с блоком обработки ультразвукового сигнала, оба поплавка снабжены механическими контактами, взаимодействующими с поверхностью звукопровода.A device for measuring the level and density of a liquid in a reservoir is known (RU 2253094, May 27, 2005), which contains a sound duct in the form of a linear body, two floats made with the ability to move relative to the sound duct, while the sound duct is made of a material that conducts an ultrasonic signal, and connected to the ultrasonic signal processing unit, both floats are equipped with mechanical contacts interacting with the surface of the sound duct.

Согласно данному патенту способ измерения уровня жидкости заключается в том, что в резервуар с жидкостью на разную глубину погружают два поплавка с механическими контактами, которые касаются звукопровода, передают ультразвуковой сигнал по звукопроводу, принимают эхо-сигналы, отраженные от мест касания контактов обоих поплавков, дна и реперной насечки у входа в резервуар, вычисляют время распространения ультразвукового импульса за счет появления эхо-импульса, по известным формулам рассчитывают уровень жидкости в резервуаре.According to this patent, a method of measuring the liquid level is that two floats with mechanical contacts that touch the sound duct are immersed in the reservoir with the liquid at different depths, transmit an ultrasonic signal through the sound duct, receive echo signals reflected from the contact points of the contacts of both floats, the bottom and reference notches at the entrance to the tank, calculate the propagation time of the ultrasonic pulse due to the appearance of an echo pulse, according to well-known formulas calculate the liquid level in the tank.

Однако недостатками указанных устройства и способа являются зависимость процесса измерения уровня жидкости от давления, температуры, колебаний плотности измеряемой среды, что приводит к невысокой точности проводимых измерений. В агрессивной среде при повышенной температуре возможно растворение поплавков и их обрастание солями. Также указанные устройство и способ не рассчитаны на измерение уровня границы жидкостей с разными плотностями, что ограничивает их применение.However, the disadvantages of the specified device and method are the dependence of the process of measuring the liquid level on pressure, temperature, fluctuations in the density of the measured medium, which leads to low accuracy of the measurements. In an aggressive environment at elevated temperatures, dissolution of the floats and their fouling with salts is possible. Also, the specified device and method are not designed to measure the level of the boundary of liquids with different densities, which limits their use.

Известно устройство прецизионного измерения уровня жидкости в резервуарах (RU 2179709, 20.02.2002 г.), содержащее измерительный колодец, фундамент, прецизионный датчик уровня жидкости, датчики температуры, вычислительный блок.A device for precision measurement of the liquid level in tanks (RU 2179709, 02.20.2002), comprising a measuring well, a foundation, a precision liquid level sensor, temperature sensors, a computing unit.

Способ измерения уровня жидкости согласно данному патенту заключается в том, что уровень жидкости в измерительном колодце измеряют прецизионным датчиком относительно «абсолютной» базы - фундамента, то есть передают и принимают сигнал при помощи датчика уровня, измеряют расстояние от фланца датчика уровня до поверхности жидкости в колодце, полученный результат вычитают из высоты колодца и таким образом получают разность, которая соответствует уровню жидкости относительно уровня фундамента.The method of measuring the liquid level according to this patent is that the liquid level in the measuring well is measured with a precision sensor relative to the “absolute” base — the foundation, that is, a signal is transmitted and received using a level sensor, and the distance from the level sensor flange to the surface of the liquid in the well is measured. , the result obtained is subtracted from the height of the well and in this way a difference is obtained that corresponds to the liquid level relative to the foundation level.

Использование указанных устройства и способа позволяет получить более точные результаты измерений уровня жидкости. Однако их недостатком является невозможность измерения уровня границы жидкостей с разными плотностями.Using the specified device and method allows to obtain more accurate measurement results of the liquid level. However, their disadvantage is the impossibility of measuring the boundary level of liquids with different densities.

Известен измерительный комплекс (http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20Rosemount%20Documents/00840-0407-4530.pdf), принятый за наиболее близкое решение к заявляемому, содержащий прецизионный датчик - радарный уровнемер, имеющий зонд, резервуар с жидкостями, имеющими разную плотность, при этом конец зонда датчика располагается в среде с более плотной жидкостью.Known measuring complex (http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20Rosemount%20Documents/00840-0407-4530.pdf), adopted for the closest solution to the claimed, containing a precision sensor - a radar level gauge having a probe, a reservoir with liquids having different densities, while the end of the probe probe is located in a medium with a denser liquid.

Согласно указанному источнику способ измерения уровня жидкостей с разной плотностью заключается в том, что по зонду датчика передают импульсы, часть которых при достижении поверхности среды, уровень которой необходимо измерить, отражается в обратном направлении, далее вычисляют разницу во времени между моментом передачи импульса и моментом приема эхо-сигнала, которая пропорциональна расстоянию, согласно которому рассчитывают уровень границы раздела двух сред.According to the indicated source, the method of measuring the level of liquids with different densities consists in transmitting pulses along the probe probe, some of which, when the surface of the medium is reached, the level of which is to be measured, is reflected in the opposite direction, then the time difference between the moment of transmission of the pulse and the moment of reception is calculated an echo signal, which is proportional to the distance, according to which the interface level of two media is calculated.

При использовании рассмотренных измерительного комплекса и способа измерения уровня раздела двух сред длина зонда прецизионного датчика должна быть такой, чтобы его конец обязательно располагался в нижней части резервуара с более плотной средой, что может привести к неточным измерениям в случае, если уровень данной среды понизится. Таким образом, необходим регулярный контроль уровня жидкостей в резервуаре для проведения точных измерений, что свидетельствует о недостаточной автоматизации процесса измерений при использовании указанного комплекса. К тому же, на зонд датчика в процессе эксплуатации оседают соли и другие вещества, наличие которых влияет на распространение эхо-сигнала при контакте со средой и приводит к искажению результатов. Более того, этот метод работает только тогда, когда менее плотная жидкость имеет низкую диэлектрическую проницаемость и низкую электропроводность, а более плотная жидкость наоборот - высокую диэлектрическую проницаемость и высокую электропроводность.When using the considered measuring complex and the method of measuring the level of separation of two media, the length of the probe of the precision sensor must be such that its end must necessarily be located in the lower part of the tank with a denser medium, which can lead to inaccurate measurements if the level of this medium decreases. Thus, regular monitoring of the liquid level in the tank is necessary for accurate measurements, which indicates insufficient automation of the measurement process when using this complex. In addition, salts and other substances precipitate on the probe probe during operation, the presence of which affects the propagation of the echo signal in contact with the medium and leads to distortion of the results. Moreover, this method only works when a less dense liquid has a low dielectric constant and low electrical conductivity, and a denser liquid, on the contrary, has a high dielectric constant and high electrical conductivity.

Задачами изобретения являются измерение уровня границы жидкостей с разными плотностями и электропроводностями, диэлектрическими проницаемостями от 1,5 единиц, границы жидкость - осадок (далее - граница раздела жидкостей в емкости) в сложных условиях измерения (повышенная температура, парение, наличие пены на поверхности жидкости, агрессивная или радиоактивная среда) и автоматизация этого процесса.The objectives of the invention are to measure the level of the boundary of liquids with different densities and electrical conductivities, dielectric constant from 1.5 units, the liquid - sediment interface (hereinafter - the interface of liquids in the tank) in difficult measurement conditions (elevated temperature, vapors, the presence of foam on the surface of the liquid, aggressive or radioactive environment) and automation of this process.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения уровня границы раздела жидкостей в емкости и повышение точности данного измерения.The technical result of the invention is the ability to measure the level of the interface between the liquids in the tank and improve the accuracy of this measurement.

Технический результат достигается способом измерения границы уровня жидкостей с разными плотностями или осадка, находящегося в жидкости, заключающимся в том, что в устройство контроля и сигнализации заносят данные о высоте емкости с жидкостями или жидкостью с осадком, посредством радарного уровнемера измеряют расстояние до жидкости с меньшей плотностью, передают информацию в устройство контроля и сигнализации, запускают цикл измерения, при котором рассчитывают величину опускания ультразвукового датчика ниже уровня менее плотной жидкости, опускают настроенный на скорость распространения звука в менее плотной жидкости ультразвуковой датчик, посылают ультразвуковой сигнал от ультразвукового датчика и принимают сигнал, отраженный от более плотной жидкости или осадка, вычисляют уровень границы раздела жидкостей в емкости вычитанием из высоты емкости расчетной величины опускания ультразвукового датчика и измеренного им расстояния от него до границы раздела менее плотной жидкости и более плотной жидкости или осадка, сохраняют и выводят данные на внешние устройства.The technical result is achieved by a method of measuring the level boundary of liquids with different densities or sediment located in a liquid, namely that data on the height of a container with liquids or liquid with a precipitate are entered into a monitoring and alarm device, and the distance to a liquid with a lower density is measured using a radar level gauge , transmit information to the monitoring and alarm device, start a measurement cycle, in which the value of lowering the ultrasonic sensor below the level of a less dense liquid is calculated bones, lower the ultrasonic sensor tuned to the speed of sound propagation in a less dense liquid, send an ultrasonic signal from the ultrasonic sensor and receive a signal reflected from a denser liquid or sediment, calculate the level of the interface between the liquids by subtracting the calculated value of lowering the ultrasonic sensor from the height of the tank and the distance measured by it from it to the interface between a less dense liquid and a denser liquid or sediment, save and output data to external devices.

Также при расчете глубины опускания ультразвукового датчика ниже уровня менее плотной жидкости к измеренному радарным уровнемером значению прибавляют 1-2 см. При этом при запуске цикла измерений ультразвуковой датчик сначала поднимают в базовую точку, высота которой соответствует высоте емкости.Also, when calculating the depth of lowering of the ultrasonic sensor below the level of a less dense liquid, 1-2 cm is added to the value measured by the radar level meter. At the same time, when starting the measurement cycle, the ultrasonic sensor is first raised to a base point whose height corresponds to the height of the container.

Внешние устройства могут представлять собой экраны монитора, планшета, телефона и другие устройства визуализации информации.External devices can be screens of a monitor, tablet, phone, and other information visualization devices.

Также технический результат достигается при использовании комплекса измерительного, содержащего устройство контроля и сигнализации, подъемно-опускное устройство, соединенное с радарным уровнемером и ультразвуковым датчиком, который настроен на скорость распространения звука в менее плотной жидкости.Also, the technical result is achieved by using a measuring complex containing a monitoring and alarm device, a lifting and lowering device connected to a radar level gauge and an ultrasonic sensor that is configured for the speed of sound propagation in a less dense liquid.

Информация от радарного уровнемера передается на устройство контроля и сигнализации по аналоговым каналам.Information from the radar level transmitter is transmitted to the monitoring and signaling device via analog channels.

Устройство контроля и сигнализации содержит пульт оператора.The control and alarm device comprises an operator console.

Наличие устройства контроля и сигнализации, подъемно-опускного устройства, соединенного с радарным уровнемером и ультразвуковым датчиком, который настроен на скорость распространения звука в менее плотной жидкости, позволяет сначала измерить уровень менее плотной жидкости в емкости, погрузить ультразвуковой датчик в данную среду и измерить уровень более плотной жидкости или осадка. Использование прецизионного радарного уровнемера позволяет с высокой точностью определить расстояние до границы с поверхностью менее плотной жидкости для того, чтобы можно было отрегулировать при помощи устройства контроля и сигнализации и подъемно-опускного устройства однозначное погружение ультразвукового датчика в менее плотную жидкость. Настройка ультразвукового датчика на распространение импульса в менее плотной жидкости позволяет точно вычислить время прихода отраженного от более плотной среды или осадка сигнала и, следовательно, рассчитать уровень границы раздела жидкостей в емкости с учетом известного расстояния от уровня менее плотной жидкости относительно базовой расчетной точки и внутренних габаритов емкости.The presence of a monitoring and signaling device, a lifting and lowering device connected to a radar level gauge and an ultrasonic sensor, which is configured for the speed of sound propagation in a less dense liquid, allows you to first measure the level of a less dense liquid in the tank, immerse the ultrasonic sensor in this medium and measure the level more dense liquid or sediment. The use of a precision radar level gauge makes it possible to determine with high accuracy the distance to the boundary with the surface of a less dense liquid so that, with the help of a monitoring and alarm device and a lifting and lowering device, the unambiguous immersion of the ultrasonic sensor in a less dense liquid can be adjusted. Setting the ultrasonic sensor to pulse propagation in a less dense liquid allows you to accurately calculate the time of arrival of the signal reflected from a denser medium or sediment and, therefore, to calculate the level of the interface between liquids in the tank, taking into account the known distance from the level of the less dense liquid relative to the base design point and internal dimensions capacities.

Комплекс измерительный устанавливается на емкость 1 с менее плотной жидкостью 2 и более плотной жидкостью или жидкостью с осадком 3, радарный уровнемер 4, устройство контроля и сигнализации 5, подъемно-опускное устройство 6, ультразвуковой датчик 7, который настроен на скорость распространения звука в менее плотной жидкости 2.The measuring complex is installed on a container 1 with a less dense liquid 2 and a more dense liquid or a liquid with sediment 3, a radar level gauge 4, a monitoring and alarm device 5, a lifting and lowering device 6, an ultrasonic sensor 7, which is configured for the speed of sound propagation in a less dense liquids 2.

Комплекс измерительный работает следующим образом. В емкости 1 находятся жидкости с разными плотностями, например вода и солевой раствор, или жидкость с осадком. Данные об общей высоте емкости 1 заносят в устройство контроля и сигнализации 5. С помощью радарного уровнемера 4 измеряют расстояние до жидкости с меньшей плотностью (до границы воздух - менее плотная жидкость), находящейся в емкости 1. Информацию от него по аналоговому каналу передают в устройство контроля и сигнализации 5 и далее - на пульт оператора (не показан). С помощью устройства контроля и сигнализации 5 запускают цикл измерений, при котором с учетом данных от радарного уровнемера 4 автоматически рассчитывают глубину, на которую следует опустить ультразвуковой датчик 7 так, чтобы активная его зона оказалась ниже уровня менее плотной жидкости, и прибавляют к ней 1-2 см. Далее посредством устройства контроля и сигнализации 5 сигнал по кабелю передают подъемно-опускному устройству 6 на опускание ультразвукового датчика 7 ниже поверхности менее плотной жидкости 2. Ультразвуковой датчик 7 при этом настраивают на распространение звука в менее плотной среде, поэтому переданный от него импульс проходит через указанную среду и отражается от более плотной среды или осадка 3 (от границы менее плотная жидкость - более плотная жидкость/осадок). Результаты передают в устройство контроля и сигнализации 5, где происходит расчет границы раздела менее плотной жидкости, а также более плотной жидкости как разности между известной высотой емкости и высотой менее плотной жидкости:The measuring complex works as follows. In the tank 1 are liquids with different densities, for example water and saline, or liquid with sediment. Data on the total height of the tank 1 is entered into the monitoring and alarm device 5. Using a radar level gauge 4, the distance to a liquid with a lower density (to the air boundary is a less dense liquid) located in the tank 1 is measured. Information from it is transmitted to the device via an analog channel monitoring and alarm 5 and on to the operator’s console (not shown). Using the monitoring and signaling device 5, a measurement cycle is started, in which, taking into account the data from the radar level gauge 4, the depth is automatically calculated, to which the ultrasonic sensor 7 should be lowered so that its active zone is below the level of a less dense liquid, and 1- 2 cm. Next, by means of a monitoring and signaling device 5, the signal is transmitted via cable to the lifting and lowering device 6 to lower the ultrasonic sensor 7 below the surface of a less dense liquid 2. The ultrasonic sensor 7 they are affected by the propagation of sound in a less dense medium, therefore, the impulse transmitted from it passes through the specified medium and is reflected from a denser medium or sediment 3 (a less dense liquid is a denser liquid / sediment from the boundary). The results are transmitted to the monitoring and signaling device 5, where the interface between the less dense liquid and the denser liquid are calculated as the difference between the known height of the tank and the height of the less dense liquid:

Figure 00000001
Figure 00000001

где h1 - высота емкости, h2 - расстояние от верха емкости до поверхности менее плотной жидкости, h3 - расстояние от уровня границы раздела жидкостей в емкости до поверхности менее плотной жидкости, h4 - уровень границы раздела более плотной жидкости (осадка) и менее плотной жидкости.where h 1 is the height of the tank, h 2 is the distance from the top of the tank to the surface of a less dense fluid, h 3 is the distance from the level of the interface of liquids in the tank to the surface of a less dense fluid, h 4 is the level of the interface of a denser fluid (sediment) and less dense fluid.

Далее посредством устройства контроля и сигнализации 5 фиксируют результат измерения, выводят его на внешние устройства (например, планшет, монитор компьютера и т.д.) и сохраняют полученные данные до запуска следующего измерения.Next, by means of a monitoring and alarm device 5, the measurement result is recorded, outputted to external devices (for example, a tablet, computer monitor, etc.) and the received data is saved until the next measurement is started.

Если на момент начала цикла измерений ультразвуковой датчик 7 находился не в базовой точке - вверху у подъемно-опускного устройства 6, то посредством устройства контроля и сигнализации 5 инициируют его подъем в базовое положение, далее опускают на расчетную глубину. Расположенные на устройстве контроля и сигнализации 5 кнопки «вверх» и «вниз» позволяют оперативному персоналу поднимать и опускать ультразвуковой датчик 7 в ручном режиме, например, при проведении поверочных работ. При этом движение ультразвукового датчика 7 будет продолжаться в течение нахождения кнопок в нажатом состоянии. О достижении ультразвуковым датчиком 7 верхнего базового положения сигнализирует зажигание красного светодиода, расположенного на двери устройства контроля и сигнализации 5. При этом автоматически прекращается действие кнопки подъема. Ограничение глубины опускания ультразвукового датчика 7 происходит путем отсчета количества импульсов от датчика вращения барабана подъемно-опускного устройства 6 с кабель-тросом (не показано). Количество импульсов сравнивается с данными от радарного уровнемера 4, что не позволяет опустить ультразвуковой датчик 7 ниже уровня менее плотной жидкости более чем на 5 см. При достижении этого уровня устройство контроля и сигнализации 5 автоматически прекращает движение ультразвукового датчика 7 вниз и начинает принудительный подъем его в базовое положение. Устройство контроля и сигнализации 5 может выдавать данные на пульт оператора в цифровом виде.If at the beginning of the measurement cycle the ultrasonic sensor 7 was not at the base point - at the top of the lifting and lowering device 6, then by means of the monitoring and signaling device 5 it is initiated to rise to its base position, then lowered to the calculated depth. The up and down buttons located on the monitoring and alarm device 5 allow the operating personnel to raise and lower the ultrasonic sensor 7 in manual mode, for example, during calibration work. In this case, the movement of the ultrasonic sensor 7 will continue while the buttons are in the pressed state. When the ultrasonic sensor 7 reaches the upper basic position, the red LED on the door of the monitoring and alarm device 5 signals the ignition. In this case, the operation of the lift button automatically stops. The limitation of the lowering depth of the ultrasonic sensor 7 occurs by counting the number of pulses from the rotation sensor of the drum of the lifting and lowering device 6 with a cable (not shown). The number of pulses is compared with the data from the radar level gauge 4, which does not allow the ultrasonic sensor 7 to lower by less than 5 cm below the level of a less dense liquid. When this level is reached, the monitoring and signaling device 5 automatically stops the ultrasonic sensor 7 moving down and starts forcing it to base position. The control device and alarm 5 can provide data to the operator’s console in digital form.

Преимущество заявляемого способа измерения границы раздела жидкостей в емкости и заявляемого комплекса измерительного перед известными аналогами заключается в том, что при измерении применяются два датчика уровня разного типа: ультразвуковой и радарный. Радарный датчик постоянно контролирует уровень границы раздела воздух - менее плотная жидкость и гарантирует эффективное измерение уровня при парении, наличии пены на поверхности жидкости, высокой температуре воздуха. Ультразвуковой датчик, настроенный на измерение уровня границы раздела менее плотной и более плотной жидкостей, опускается для измерения на глубину, рассчитываемую устройством контроля и сигнализации с учетом данных, полученных от радарного датчика. После проведения измерения вычисляется уровень более плотной среды, и ультразвуковой датчик возвращается в исходное положение, герметизируя емкость с измеряемыми средами.The advantage of the proposed method for measuring the interface between the liquids in the tank and the claimed measuring complex over the known analogues is that when measuring, two level sensors of different types are used: ultrasonic and radar. The radar sensor constantly monitors the level of the interface between air and a less dense liquid and guarantees effective level measurement during vaping, the presence of foam on the surface of the liquid, and high air temperature. An ultrasonic sensor configured to measure the interface level between less dense and denser liquids is lowered to measure the depth calculated by the monitoring and signaling device taking into account data received from the radar sensor. After the measurement, the level of the denser medium is calculated, and the ultrasonic sensor returns to its original position, sealing the container with the measured media.

Ультразвуковой датчик комплекса находится в среде с менее плотной жидкостью достаточно короткий промежуток времени, все остальное время - вне проведения цикла измерений - он располагается у подъемно-опускного устройства, что продлевает срок его службы и способствует сохранению точности измерений вследствие того, что на датчик не оседают соли, которые могут искажать результаты измерений. Ультразвуковой датчик также подбирается таким образом, чтобы он мог работать при температурах до 90°C, что позволяет расширить границы применения комплекса измерительного применительно к агрессивным средам.The ultrasonic sensor of the complex is located in an environment with a less dense liquid for a sufficiently short period of time, the rest of the time - outside the measurement cycle - it is located at the lifting and lowering device, which extends its service life and helps to maintain measurement accuracy due to the fact that they do not settle on the sensor salts that may distort the measurement results. The ultrasonic sensor is also selected in such a way that it can operate at temperatures up to 90 ° C, which allows you to expand the boundaries of the application of the measuring complex in relation to aggressive environments.

Еще одно преимущество заявляемых способа и комплекса измерительного заключается в возможности поверки ультразвукового датчика в рабочих условиях без его демонтажа по показаниям радарного уровнемера, легко демонтируемого на поверку.Another advantage of the proposed method and the measuring complex is the ability to verify the ultrasonic sensor in operating conditions without dismantling it according to the testimony of a radar level gauge that is easily dismantled for verification.

Комплекс измерительный является полностью автоматизированным, и его измерительная часть может находиться в необслуживаемом помещении в условиях повышенной радиации, что также является преимуществом заявляемого изобретения. Срок отсутствия обслуживания может достигать трех лет. При этом устройство контроля и сигнализации может располагаться на расстоянии 200 метров от этого помещения, что позволяет инициировать измерение границы раздела более плотной жидкости (осадка) и менее плотной жидкости в безопасных условиях. Комплекс позволяет передавать результаты измерения на более высокий уровень контроля по аналоговому выходу - токовая петля 4-20 мА, и цифровому - RS485.The measuring complex is fully automated, and its measuring part can be located in a maintenance-free room under conditions of increased radiation, which is also an advantage of the claimed invention. The period of lack of service can reach three years. At the same time, the monitoring and signaling device can be located at a distance of 200 meters from this room, which allows initiating a measurement of the interface between a denser liquid (sediment) and a less dense liquid in safe conditions. The complex allows transmitting measurement results to a higher level of control by analog output - current loop 4-20 mA, and digital - RS485.

Таким образом, заявляемые способ измерения границы раздела жидкостей в емкости и комплекс измерительный позволяют проводить измерения границы раздела жидкостей в емкости с повышенной точностью, а также автоматизировать процесс измерений в промышленных, в том числе агрессивных, условиях.Thus, the inventive method for measuring the interface between liquids in a tank and a measuring complex allow measurements of the interface between liquids in a tank with increased accuracy, as well as automate the measurement process in industrial, including aggressive, conditions.

Claims (6)

1. Способ измерения границы уровня жидкостей с разными плотностями или осадка, находящегося в жидкости, заключающийся в том, что в устройство контроля и сигнализации заносят данные о высоте емкости с жидкостями или жидкостью с осадком, посредством радарного уровнемера измеряют расстояние до жидкости с меньшей плотностью, передают информацию в устройство контроля и сигнализации, запускают цикл измерения, при котором рассчитывают величину опускания ультразвукового датчика ниже уровня менее плотной жидкости, опускают настроенный на скорость распространения звука в менее плотной жидкости ультразвуковой датчик, посылают ультразвуковой сигнал от ультразвукового датчика и принимают сигнал, отраженный от более плотной жидкости или осадка, вычисляют уровень границы раздела жидкостей в емкости вычитанием из высоты емкости расчетной величины опускания ультразвукового датчика и измеренного им расстояния от него до границы раздела менее плотной жидкости и более плотной жидкости или осадка, сохраняют и выводят данные на внешние устройства.1. The method of measuring the level boundary of liquids with different densities or sediment in the liquid, which consists in the fact that the device for monitoring and alarm enter data on the height of the tank with liquids or liquid with sediment, using a radar level gauge measure the distance to the liquid with a lower density, transmit information to the monitoring and signaling device, start a measurement cycle, in which the value of lowering the ultrasonic sensor below the level of a less dense liquid is calculated, lower the speed-adjusted In order to propagate sound in a less dense liquid, the ultrasonic sensor sends an ultrasonic signal from the ultrasonic sensor and receives a signal reflected from a denser liquid or sediment, calculates the interface level of liquids in the tank by subtracting the calculated value of the lowering of the ultrasonic sensor and the distance measured from it from the height of the tank to the interface between a less dense liquid and a denser liquid or sediment, save and output data to external devices. 2. Способ измерения по п. 1, заключающийся в том, что с помощью него измеряют уровень границы жидкостей с разными плотностями и электропроводностями, диэлектрическими проницаемостями от 1,5 единиц, границы жидкость - осадок при повышенной температуре, парении, наличии пены на поверхности жидкости, в агрессивной или радиоактивной среде.2. The measuring method according to claim 1, which consists in measuring the level of the boundary of liquids with different densities and electrical conductivities, dielectric constants of 1.5 units, and the liquid – precipitate boundary at elevated temperature, vapor, and the presence of foam on the surface of a liquid , in an aggressive or radioactive environment. 3. Способ измерения по п. 1, заключающийся в том, что при расчете глубины опускания ультразвукового датчика ниже уровня менее легкой жидкости к измеренному радарным уровнемером значению прибавляют 1-2 см.3. The measurement method according to claim 1, which consists in adding 1-2 cm to the value measured by the radar level gauge when calculating the lowering depth of the ultrasonic sensor below the level of a less light liquid. 4. Способ измерения по п. 1, заключающийся в том, что при запуске цикла измерений ультразвуковой датчик поднимают в базовую точку, высота которой соответствует высоте емкости.4. The measurement method according to p. 1, which consists in the fact that when starting the measurement cycle, the ultrasonic sensor is lifted to a base point whose height corresponds to the height of the container. 5. Комплекс измерительный, характеризующийся тем, что содержит устройство контроля и сигнализации, подъемно-опускное устройство, соединенное с радарным уровнемером и ультразвуковым датчиком, который настроен на скорость распространения звука в менее плотной жидкости.5. The measuring complex, characterized in that it contains a monitoring and alarm device, a lifting and lowering device connected to a radar level gauge and an ultrasonic sensor, which is configured for the speed of sound propagation in a less dense liquid. 6. Комплекс измерительный по п. 5, характеризующийся тем, что радарный уровнемер передает результат измерения уровня менее плотной жидкости на устройство контроля и сигнализации по аналоговым каналам для расчета величины опускания ультразвукового датчика уровня.6. The measuring complex according to claim 5, characterized in that the radar level gauge transmits the result of measuring the level of a less dense liquid to the monitoring and signaling device via analog channels to calculate the lowering value of the ultrasonic level sensor.
RU2015153043A 2015-12-10 2015-12-10 Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system RU2610047C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153043A RU2610047C1 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153043A RU2610047C1 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2610047C1 true RU2610047C1 (en) 2017-02-07

Family

ID=58457276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015153043A RU2610047C1 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2610047C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777143C1 (en) * 2018-08-02 2022-08-01 Фега Грисхабер Кг Radar sensor for object detection
US11774277B2 (en) 2018-08-02 2023-10-03 Vega Grieshaber Kg Radar sensor for object detection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4365509A (en) * 1980-02-20 1982-12-28 Ihc Holland N.V. System and method for determining the well load of a hopper suction dredge
JPS5954927A (en) * 1982-09-22 1984-03-29 Toshiba Corp Interface meter
UA96801C2 (en) * 2009-11-20 2011-12-12 Степан Іванович Мельничук Method for measurement of level of liquid and determination of position of the interface of liquids with different density
DE102009047728B4 (en) * 2009-12-09 2012-08-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Apparatus and method for determining at least two process variables of a liquid and / or gaseous medium in a container

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4365509A (en) * 1980-02-20 1982-12-28 Ihc Holland N.V. System and method for determining the well load of a hopper suction dredge
JPS5954927A (en) * 1982-09-22 1984-03-29 Toshiba Corp Interface meter
UA96801C2 (en) * 2009-11-20 2011-12-12 Степан Іванович Мельничук Method for measurement of level of liquid and determination of position of the interface of liquids with different density
DE102009047728B4 (en) * 2009-12-09 2012-08-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Apparatus and method for determining at least two process variables of a liquid and / or gaseous medium in a container

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777143C1 (en) * 2018-08-02 2022-08-01 Фега Грисхабер Кг Radar sensor for object detection
US11774277B2 (en) 2018-08-02 2023-10-03 Vega Grieshaber Kg Radar sensor for object detection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2901112B1 (en) Method and system for determining a level of a material interface
RU2602417C2 (en) Radar level measurement system with the function of operation monitoring
JP6662859B2 (en) Multivariable waveguide radar probe
CN116940810A (en) Multiple reflection sound signal material detection
CN106289454B (en) Liquid level meter measuring ruler and liquid level meter calibration method applying same
CN104697608A (en) Automatic measurement method and device of water level of observation well based on laser displacement sensor
GB2501165A (en) Interface detection using a vertical array of time domain reflectometry sensors
CN210487017U (en) Circulating tank mud liquid level monitoring device
US20080052002A1 (en) Wave and tide monitoring and recording system
US7802470B2 (en) Ultrasonic liquid level detector
RU2610047C1 (en) Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system
KR101440924B1 (en) Flowmeter system without contacting fluid and controlling method for the same
CN210487015U (en) Circulating tank mud liquid level monitoring direct reading appearance
RU2494248C1 (en) Method for determining liquid level in oil well with high temperature for extraction of high-viscosity oil
CN108387295A (en) A kind of quick detection device of grease liquid level temperature-density synthesis
CN105865577B (en) Evaluation method for a TDR level switch
CN111693109A (en) Multifunctional storage tank liquid level meter
CN2911661Y (en) Interface measurer for radioactive wasted resin
US11982642B2 (en) Monitoring device of liquid pipeline
RU2485449C1 (en) Device to measure liquid flow in open canals
RU2710007C1 (en) Bypass level gauge
CN203432561U (en) Vertical deformation monitor based on ultrasonic liquid level measuring method
CN205719171U (en) The radar level gauge system of implant position in a kind of accurate measurement storage tank
CN106441502A (en) Device and method for noncontact measuring of remaining reagent amount
GB2540338A (en) Improvements in or relating to field devices

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171211