Устройство для измерения сплошности потока в трубопроводе

 

4 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU (и>

3(50 6 01 И 22/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (((.л:-. -: -1", -..--....,,4

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ 1 (21) 3309861/18-09 (22) 23.06.81 (46) 30 ° 05.83. Бюл. У 20 (72) Б.В.Лункнн, A.Â.Иванов, A.Ñ.ÑîâëóKîâ и Е.A.Морозов (71) Ордена Ленина институт проблем управления (53) 621.317 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 440585, кл. G 01 N 21/12, 1969 °

2. Викторов В ° А ° и др. Высокочастотный метод. измерения неэлектрических величин. И., Наука, 1978, с. 239 (прототип). (54)(56) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И31(4ЕРЕНИЯ

СПЛОШНОСТИ ПОТОКА В ТРУБОПРОВОДЕ, содержащее чувствительный элемент в виде замкнутого зигзагообразного проводника, нанесенного на внешнюю поверхность диэлектрической трубки, внутренний диаметр которой равен диаметру трубопровода, при этом чувствительный элемент через первый и второй. элементы связи подключен. соответственно к первому сверхвысокочастотному генератору и первому регистратору резонансной частоты, а также индикатор, о т л ич а ю ш е е с я тем, что. о целью повышения точности измерений сплошности потоков с различной диэлектрической проницаемостью, введены второй сверхвысокочастотный генератор, второй регистратор резонансной частоты, третий и четвертый элементы связи, сумматор и проводящий цилиндрический экран, установленный поверх диэлектрической трубки, при этом третий и четвертый элементы связи подключены соответственно к второму сверхвысокочастотному генератору и второму регистратору резонансной частоты, выходы сверхвысоко- Е

Я частотных генераторов через сумма-. тор частот соединены с индикатором, а элементы связи выполнены в виде изолированных металлических. штырей, С параллельных оси диэлектрической трубки и размещенных попарно диамет- рально-противоположно между электрической трубкой и проводящим цилиндри. ческим экраном. CO

1020774

Изобретение относится к технике измерений и может использоваться в системах управления технологическими процессами, системах контроля питания двигателей.

Известно устройство для измерения 5 сплошности потока сред в трубопроводе, содержащее чувствительные элементы, выполненные в виде совокупности изолированных друг от друга электродов, потенциалы на которых 10 задаются внешними генераторами(.1 .

Недостатком устройства является сложность вторичной аппаратуры и аизкая помехоустойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения сплошности потока в трубопроводе, содержащее чувствительный элемент в виде замкну. того зигзагообразного проводника,нанесенного на внешнюю поверхность диэлектрической трубки, внутренний диаметр которой равен диаметру трубопровода, при этом чувствительный элемент через первый и второй элементы связи подключен соответственно к первому сверхвысокочастотному генератору и первому регистратору резонансной частоты, а также индикатор (2 )

Однако известное устройство не обеспечивает высокую точность измерений при измерении сплошности потоков с различной диэлектрической проница.емостью.

Цель изобретения — повышение точ- 35 ности измерений сплошности потоков с различной диэлектрической проницаемостью..

Для достижения поставленной цели в известное устройство для измерения 40 сплошности потока в трубопроводе,содержащее чувствительный элемент в виде замкнутого зигзагообразного проводника, нанесенного на внешнюю поверхность диэлектрической трубки, .4 внутренний диаметр которой равен диаметру трубопровода, при этом чувствительный элемент .через первый и

1 второй элементы связи подключен соответственно к первому сверхвысокоЧастотному генератору и первому регистратору резонансной частоты, а также индикатор, введены второй сверхвысокочастотный генератор, второй регистра.тор резонансной частоты,. третий и четвертый элементы связи, сумматор и проводящий цилиндрический экран, установленный поверх диэлектрической трубки, при этом третий и четвертый элементы связи подключены соответственно к второму сверхвысокочастотно60 му генератору и второму регистратору резонансной частоты, выходы сверх.высокочастотных генераторов через сумматор частот соединены с н ндикатором, а элементы связи выполнены в виде изолированных металлических штырей, параллельных оси диэлектрической трубки и размещенных попарно диаметрально противоположно между диэлектрической трубкой и,проводящим цилиндрическим экраном.

На фиг. 1 приведена конструкция устройства для измерения сплошности потока в трубопроводе; на фиг. 2— конструкция чувствительного элемента; на фиг. 3 — вид по стрелке A на фиг. 2; на фиг. 4 — конструкция диэлектрической трубки с замкнутым зигзагообразным проводником.

Устройство для измерения сплошности потока в трубопроводе содержит трубопровод 1, диэлектрическую трубку 2, замкнутый зигзагообразный проводник 3, проводящий цилиндрический экран 4, элементы 5,6,7 и 8 связи, размещенные в диэлектрике 9, высокочастотные кабели .10,Х1,12 и 13, регистраторы 14 и 15 резонансных час- тот,сверхвысокочастотные генераторы

16 17,сумматор 18 частот, индикатор

19. устройство работает следующим образом.

Сверхвысокочастотные генераторы 16 и 17, через элементы 5 и 6 связи возбуждают два типа колебаний в длинной линии, образованной замкнутым зигзагообразным проводником 3 и проводящим цилиндрическим экраном 4. При резонансе распределение потенциала в замкну» том зигзагообразном проводнике 3 для каждого типа колебаний имеет конусоидальную зависимость с максимумом потенциала в участке замкнутого загзагообразного проводника З,.прилегающем к элементы 5(6) связи и, следовательно, в каждом поперечном сечении измерительного участка распределение потенциала будет дискретно-конусоидаль ным. В контролируемом участке для любого поперечного сечения

DU=0

U/ =:u0 cos Р, откуда следует

U= — U0 r соз Ч (з.), ro где U — потенциал;

r +- полярные координаты; и для напряженности поля

tEI=l-grad U I = — - = const (2)

ro .

Это приводит к тому, что в любом поперечном сечении измерительного участка напряженности полей постоян. ны.и образуют уголь/2, и, кроме того так как замкнутый зигзагообразный проводник 3 уложен по спирали векторы напряженности Е изменяют свою ориентацию относительно оси диэлектрической трубки 2.

Резонансная частота системы связана с объемом среды,заполняющей контролируемый участок, а, следова1020774

4 тельно, со сплошностью среды S следующей зависимостью

t о) „ ч (о) о (3), > Е EE",av о где о — резонансная (собственная) о частота системы при заполнении ее средой с диэлектрической проницаемостью Ео; .10

tu — резонансная частота при заполнении системы средой с диэлектрической проницаемостью6:;, Й Е вЂ” напряженности полей при эао полнении средами с проницаемостями Е,. б — соответственно;

Vo- полный объем системы Я=Ч/Vp.

При распределении вещества в койтролируЕмом участке таким образом,что граница раздела перпендикулярна и 26 параллельна вектору Е,подстановка значений E и Ер в явном виде дает, соответствейно

6 - -) - (.- ) 1 гдео в о — Резонансные частоты сисИ темы при расположении границы раздела среМы параллельно и перпендикулярно электрическому полю; .Фзф. — ффективное aaaveHae oT 35 ( носительной диэлектрической п(эоницаемости.

Для всех остальных типов конфигураций потоков значения резонансных частот лежат в пределах междуна и и,.

Отличие резонансных частот, описываемых соотношениями .(4),(5), характеризует максимальную ошибку изме-. рения d" связанную с различиями в структурах потоков. Из выражений для ц, следует, что "= эф+" следовательно, при больших значениях диэлектрической проницаемости контролируемой среды максимальная ошибка измерения достигает значительной величины, В данном устройстве эта ошибка исключается путем создания двух взаимно перпендикулярных однородных полей с изменением пространственной ориентации каждого из полей относительно оси контролируемого участка. При суммировании значений резонансных частот для двух типов колебавцй ошибка измерения, обусловленная различием в структурах потоков, сводится к минимуму °

Использование предлагаемого устройства позволяет существенно повысить точность измерений потоков с различными диэлектрическими проницаемостяMH °

1020774

Составитель В.Ежов

Редактор О.Сопко Техред В.далекорей Корректор А.Ильин Заказ 3892/39 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород; ул. Проектная, 4