Уровнемеры и расчет

E1: расстояние от нижнего  конца зонда   1 до осевой линии водопропускной трубки, сообщающейся с барабаном. Эта величина имеет отрицательное значение, когда нижний конец зонда   1 находится ниже середины водопропускной трубки, и положительное значение, когда этот конец находится выше середины водопропускной трубки. В данном варианте осуществления расстояние от нижнего конца зонда   1 до осевой линии водопропускной трубки, сообщающейся с барабаном, равно 0, то есть нижний конец зонда   1 находится на уровне осевой линии водопропускной трубки, сообщающейся с барабаном.

E2 и E3: промежутки соответственно  между зондом   1 и зондом   2 и между зондом   2 и зондом   3. В данном варианте осуществления оба промежутка как между зондом   1 и зондом   2, так и между зондом   2 и зондом   3 равны 3 мм.

L: длина диапазона измерений  уровнемера для жидкости, определяемая  как расстояние между осями  водопропускной трубки и паропропускной  трубки.

dA: приращение емкости  между измерительными зондами  и металлической измерительной  трубкой на единицу высоты, создаваемое  водяной средой по отношению к воздуху; изменение величины dA отражает изменение диэлектрической проницаемости воды.

dB: приращение емкости  между измерительными зондами  и металлической измерительной  трубкой на единицу высоты, создаваемое  средой пара по отношению к  воздуху; изменение величины dB отражает  изменение диэлектрической проницаемости  пара.

hx: временная переменная  уровня жидкости.

Hx: значение уровня жидкости.

При калибровке: Ce1=100 пФ, Ce2=180 пФ, Ce3=120 пФ,

Cm1=123 пФ, Cm2=270 пФ, Cm3=159 пФ,

H1=100 мм, H2=400 мм, H3=150 мм,

E1=0, E2=E3=3, уставка dA=0,2, уставка  dB=0

В определенный момент измеряют емкость: Cx1=125 пФ, Cx2=228 пФ, Cx=125 пФ.

Вычисляют преобразованные  значения высоты H12 и H32:

Сначала вычисляют dA и dB.

A) 

При выполнении условия   обновляют значение dA:

B) 

При выполнении условия   обновляют значение dB:

Вычисляют значение уровня жидкости Hx:

1) Вычисляют временную  переменную hx:

2) Оценивают относительное  положение уровня жидкости по  вычисленному значению hx и вычисляют  фактический уровень жидкости Hx следующим методом.

A) E1+H12+H2=502,22 мм, то есть  условие hx>E1+H12+H2 не соблюдается.

B) E1+H12=102,22 мм, то есть условие  hx>E1+H12 соблюдается, поэтому:

Hx=hx+E2-H12+H1=271,3+3-102,22+100=272,1 мм 

 

Формула изобретения

1. Уровнемер для непрерывного измерения уровня жидкости в барабане парового котла при любых рабочих условиях, отличающийся тем, что он содержит металлическую измерительную трубку и преобразователь, причем на верхнем участке металлической измерительной трубки установлена паропропускная трубка, сообщающаяся с барабаном парового котла, а на нижнем участке этой металлической измерительной трубки установлена водопропускная трубка, сообщающаяся с барабаном парового котла, причем внутри указанной металлической измерительной трубки предусмотрена изолирующая трубка, внутри которой друг за другом снизу вверх установлены зонд   1, зонд   2 и зонд   3, которые отделены друг от друга, электрически развязаны и соединены с указанным преобразователем посредством соответствующих проводников зондов.

2. Уровнемер по п.1, отличающийся  тем, что указанные проводники  зондов являются экранированными  проводниками, причем центральная  жила экранированного проводника  одним концом подсоединена к  зонду, а другим своим концом  подсоединена вместе с экранирующим  слоем к преобразователю.

3. Уровнемер по п.1, отличающийся  тем, что указанные три зонда  измеряют емкость поочередно, причем  в тот момент, когда один из  трех зондов производит замер,  два других зонда прекращают  измерения.

4. Способ определения уровня жидкости посредством уровнемера по п.1, отличающийся тем, что согласно указанному способу: измеряют значения емкости зонда   1, зонда   2 и зонда   3 во время работы уровнемера, используют параметры, заданные при калибровке уровнемера и отслеживают показания диэлектрической проницаемости воды и пара с использованием зонда   1 и зонда   3, причем: 

 

сначала вычисляют dA и dB следующим  методом: 

 

A) при выполнении условия   обновляют значение 

 

dA: 

 

 

 

B) при выполнении условия   обновляют значение dB: 

 

 

 

C) если указанные условия  не выполняются, используют значения dA или dB, полученные при последнем  обновлении; 

 

D) сразу после включения  уровнемера используют уставки  по dA и dB, а затем вычисляют  значение уровня жидкости Нх  следующим методом: 

 

1) вычисляют значение временной  переменной hx уровня жидкости без  учета Е2 и Е3: 

 

 

 

2) по вычисленному значению hx оценивают относительное положение  уровня жидкости и вычисляют  фактический уровень жидкости  Нх следующим методом: 

 

A) если hx>E1+H1+H2, уровень жидкости  находится в районе зонда   3: 

 

Нx=hx+Е2+Е3 

 

B) если условие А не выполняется и hx>E1+H1, уровень жидкости находится в районе зонда   2: 

 

Hx=hx+E2 

 

C) если условие В не выполняется, уровень жидкости находится не выше зонда   1, и тогда нет необходимости изменять Нх, то есть: 

 

Hx=hx, где: 

 

H1, H2 и Н3: геометрическая  высота зонда   1, зонда   2 и зонда   3 соответственно; 

 

Се1, Се2 и Се3: исходные значения емкости, то есть измеренные значения емкости для зонда   1, зонда   2 и зонда   3, соответственно, находящихся в воздушной среде; 

 

Сx1, Сx2 и Сx3: значения емкости  зонда   1, зонда   2 и зонда   3, измеренные в процессе работы уровнемера;  

 

Е1: расстояние от нижнего конца зонда   1 до осевой линии водопропускной трубки, сообщающейся с барабаном; 

 

Е2 и Е3: промежутки соответственно между зондом   1 и зондом   2 и между зондом   2 и зондом   3; 

 

L: длина диапазона измерений  уровнемера для жидкости, определяемая  как расстояние между осями  водопропускной трубки и паропропускной  трубки; 

 

dA: приращение емкости  между измерительными зондами  и металлической измерительной  трубкой на единицу высоты, создаваемое  водяной средой по отношению к воздуху; изменение величины dA отражает изменение диэлектрической проницаемости воды; 

 

dB: приращение емкости  между измерительными зондами  и металлической измерительной  трубкой на единицу высоты, создаваемое  средой пара по отношению к  воздуху; изменение величины dB отражает  изменение диэлектрической проницаемости  пара; 

 

hx: временная переменная  уровня жидкости; 

 

Нх: значение уровня жидкости.

5. Способ определения уровня жидкости посредством уровнемера по п.1, отличающийся тем, что согласно указанному способу: измеряют значения емкости зонда   1, зонда   2 и зонда   3 во время работы уровнемера, используют параметры, установленные при калибровке уровнемера для жидкости, отслеживают показания диэлектрической проницаемости воды и пара посредством соответственно зонда   1 и зонда   3, и вычисляют и определяют преобразованные значения высоты H12 и Н32 зонда   1 и зонда   3 относительно высоты зонда   2 по исходным значениям Се1, Се2, Се3 емкости и значениям Cm1, Cm2, Cm3 емкости при заполнении средой для всех трех зондов: 

 

 

 

 

 

причем сначала вычисляют dA и dB следующим методом: 

 

A) при выполнении условия   обновляют значение 

 

dA: 

 

 

 

B) при выполнении условия   обновляют значение dB: 

 

 

 

C) если условия не выполняются,  используют значения dA или dB, полученные  при последнем обновлении; 

 

D) сразу после включения  уровнемера для жидкости используют  уставки по dA и dB; 

 

затем вычисляют значение уровня жидкости Нх: 

 

1) вычисляют значение временной  переменной hx уровня жидкости, ассоциируемое  с преобразованными значениями  высоты Н12 и Н32, без учета Е2 и Е3: 

 

 

 

2) оценивают относительное  положение уровня жидкости по  вычисленному значению hx и вычисляют  фактический уровень жидкости  Нх следующим методом: 

 

A) если hx>E1+H12+H2, уровень жидкости  находится в районе зонда   3: 

 

 

 

B) если условие А не выполняется и hx>E1+H12, уровень жидкости находится в районе зонда   2: 

 

Нх=hx+Е2-Н12+H1 

 

C) если условие А не выполняется и hx>E1+H12, уровень жидкости находится в районе зонда   1: 

 

 

 

D) если условие С не выполняется, уровень жидкости находится ниже зонда   1 или же остается на прежнем уровне нижнего конца зонда   1: 

 

Нх=Е1, где: 

 

H1, Н2 и Н3: геометрическая высота зонда   1, зонда   2 и зонда   3 соответственно; 

 

Н12 и Н32: преобразованные  значения высоты соответственно зонда   1 и зонда   3 относительно высоты зонда   2; 

 

Ce1, Ce2 и Се3: исходные значения  емкости, то есть измеренные  значения емкости для зонда   1, зонда   2 и зонда   3, соответственно, находящихся в воздушной среде; 

 

Cm1, Cm2, и Cm3: значения емкости  при заполнении средой, то есть  измеренные значения емкости  для зонда   1, зонда   2 и зонда   3 соответственно, определяемые в процессе калибровки при заполнении средой; 

 

Сx1, Сx2 и Сx3: значения емкости  зонда   1, зонда   2 и зонда   3, измеренные во время работы уровнемера;  

 

Е1: расстояние от нижнего конца зонда   1 до осевой линии водопропускной трубки;  

 

Е2 и Е3: промежутки соответственно между зондом   1 и зондом   2 и между зондом   2 и зондом   3; 

 

L: длина диапазона измерений  уровнемера для жидкости, определяемая  как расстояние между осями  водопропускной трубки и паропропускной  трубки; 

 

dA: приращение емкости  между измерительными зондами  и металлической измерительной  трубкой на единицу высоты, создаваемое  водяной средой по отношению к воздуху; изменение величины dA отражает изменение диэлектрической проницаемости воды; 

 

dB: приращение емкости  между измерительными зондами  и металлической измерительной  трубкой на единицу высоты, создаваемое  средой пара по отношению к  воздуху; изменение величины dB отражает  изменение диэлектрической проницаемости  пара; 

 

hx: временная переменная  уровня жидкости; 

 

Нх: значение уровня жидкости.

РИСУНКИ