Тепловые контактные преобразователи уровня повышенной точности на тонких теплопроводах для низкокипящих сред

• Автор: Юсим, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Одесса
• Количество страниц: 268 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбранного направления исследований

и формулировка решаемой проблемы

Доказательства существования проблемы и пути ее

решения .

Общая характеристика работы .

Выносимые на защиту положения .

I. ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСЖ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УРОВНЯ лЕТО
Расчетная модель электропроводящего чувствительного элемента теплового датчика уровня и основные допущения

Математическая модель ЧЭ теплового преобразователя уровня.

1.2.1. Статическая модель чувствительного элемента .2.2. Математическая модель динамики чувствительного элемента
Исследование статических свойств чувствительного элемента .
1.3.1. Результаты расчета базовых режимов . . . .
1.3.2. Результаты расчета статических характеристик ЧЭ
Исследование динамических свойств ЧЭ в базовых
режимах на аналоговой модели .
Выводы по главе
П. ИСТОЧНИКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ТЕПЛОВОГО ДАТЧИКА УРОВНЯ Структурная схема теплового датчика уровня
2.2. Основные источники погрешности преобразования
2.2.1. Влияние параметров и неинформативных воздействий на функцию преобразования ЧЭ
2.2.2. Влияние параметров и режимов работы датчика уровня на его динамические свойства
2.3. Выводы по главе.
Ш. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УРОВНЯ
3.1. Критерии качества и задача оптимизации конструктивных параметров и режимов работы ЧЭ
3.2. Минимизация основной погрешности ЧЭ теплового преобразователя уровня.
3.3. Автоматическая коррекция дополнительной погрешности теплового датчика уровня
3.3.1. Метод компенсации дополнительной погрешности
от основных неинформативных воздействий . . .
3.3.2. Математическая модель метода компенсации и полная структурная схема теплового датчика уровня.
3.3.3. Корректирующие устройства и принципиальная
схема датчика уровня
3.3.4. Расчет системы компенсации дополнительной погрешности
3.4. Эффективность системы автоматической коррекции характеристики датчика уровня низкокипящих сред
3.4.1. Статическая погрешность компенсированного датчика
3.4.2. Динамическая погрешность коглпенсированного датчика
3.5. Выводы по главе.
У. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАЗЦА ТЕПЛОВОГО ДАТЧИКА УРОВНЯ ДЛЯ СЖИЖЕННОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ ДУСГТ .
4.1. Разработка оптимальной конструкции датчика . . .
4.1.1. Конструкция ДУСГТ.
4.1.2. Пакет прикладных программ и расчетные характеристики ДУСГТ.
4.2. Исследование теплового преобразователя уровня на лабораторной установке .
4.2.1. Метод градуировки теплового датчика уровня
4.2.2. Результаты лабораторных исследований .
4.3. Экспериментальная проверка некоторых характеристик ДУСГТ на полупромышленной установке . . . .
4.4. Применение ДУСГТ на изотермических транспортных цистернах с сжиженным С и направления дальнейших исследований .
4.5. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


К гидростатическим преобразователям можно отнести клингерные стекла, дифманометрические и пьезометрические датчики рис. В.5 . Существует много работ, в которых исследованы датчики данного типа, рассмотрены их преимущества и недостатки и определена область их применения ,,,,9,7. Одним из основных недостатков гидростатических преобразователей уровня является необходимость тепловой изоляции сообщающихся сосудов и применение специальных способов, предотвращающих замерзание камер дифманометра. Продувка пьезометрических датчиков газом приводит к повышению давления в управляемом сосуде и загрязнению находящегося в нем продукта, что, естественно, сокращает сроки хранения сжиженных газов. Таким образом, применение подобных способов преобразования уровня для сжиженных газов и особенно в условиях транспортных сосудов практически невозможно. В.2. Механические преобразователи уровня, к которым можно отнести поплавковые и буйковые 4,,9,1, в настоящее время применяются наиболее широко рис. В.6. Механическим датчикам присущ ряд недостатков, связанных с принципом их действия, использующим механическое перемещение чувствительного элемента. Ряс. При низких температурах очень часто механическая часть обмерзает, что приводит к полной потере информации об уровне жидкости в сосудах. Использование таких преобразователей на транспортных сосудах вызывает повышенные требования к качеству механических подвижных частей. Поэтому, несмотря на значительную простоту подобных устройств, их применение резко сократилось как в СССР, так и за рубежом 9. В.2. Кондуктометрыческие датчики рис. В.7 , использующие различие в электропроводности жидкости и газа, вряд ли могут найти широкое применение ддя преобразования уровня сжиженных газов, так как такие жидкости являются идеальными изоляторами и их проводимость мало отличается от проводимости находящегося над ними газа 8. Поэтому их применение ограничено сигнализаторами предельных уровней в неответственных условиях эксплуатации, где значительная погрешность сигнализации не может привести к аварийным ситуациям. В.2. Акустические и ультразвуковые датчики уровня рис. В.8 , использующие зависимость времени прохождения звуковых колебаний от толщины слоя и скорости распространения звука в средах различной плотности, являются достаточно точными приборами. Их исследованию и разработке уделено много внимания ,,,,,9,7. Имеется много конкретных решений в конструировании датчиков, как у нас в стране 0, так и за рубежом . Однако ультразвуковые преобразователи имеют ряд недостатков, определяемых зависимостью их показаний от свойств контролируемой жидкости, что приводит к необходимости установки
б оигиализатор о электродами Рио. Ряс. В.8 Акувтяческяе я ультразвуковые преобразователи уровня
реперных датчиков, значительно усложняющих конструкцию. Для насыщенных жидкостей, которыми являются сжиженные газы, скорость распространения звука в газе и жидкости отличаются не более чем в 1,5 5 2 раза 9, что ограничивает чувствительность таких датчиков. Насыщенность сжиженных газов своим паром приводит к значительным погрешностям в преобразовании уровня. Сложность и высокая стоимость вторичной аппаратуры ограничивает применение акустических датчиков емкостями больших размеров, а чувствительность пьезоэлектрических преобразователей к механическим воздействиям практически исключает их использование на транспортных сосудах. В.2. Радиоактивные датчики уровня рис. В.9 исследованы достаточно полно ,,,,0,5,7 и широко применяются в производствах, требующих бесконтактного измерения. Кроме того, применение радиоактивных преобразователей рекомендуется там и тогда, где измерение другими способами значительно затруднено или невозможно 0. В.2. В основу преобразования уровня жидкости емкостным методом положено отличие в значениях диэлектрической проницаемости жидкости и газа, наполняющих датчик, представляющий собой электрический конденсатор рис. В. . Пожалуй, из всех применяемых в настоящее время датчиков уровня, емкостные привлек. И . ГГ
б со следящей системой СС в сигнализатор стреле 1Р Рис.