Способ измерения плотности жидких сред и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения плотности жидких сред, включакяций пропускание радиоактивного излучения через участок средэ и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения, отличающийся тем, что, с целью повьгаения точности измерений, дополнительно, одновременно с первым, пропускают радиоактивное излучение через второй участок среды, причем на этом участке в текущей жидкой среде устанавливают зкран, а о плотS ности среды судят по разности сигналов ослАрленного излучения от двух сучастков ,:среды. 4 Ю 4 О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ф

РЕСПУБЛИК (19) () I) (Я)4 U О) N 9/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТВТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ)ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)) вФ (21) 3337098/) -25 (25) 3321542/25 (22) 2).07,81 (46),30.12.87. Бюл. М 48 .(72 ) А, В, Семке, Ф. В, 1 )евцов, Б,А,Топерман и Н.А.Самородов (53) 539.218,1.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

V 387260,, a 01 N 9/24. 1975.

Автоматические приборы, регуля- торы и вычислительные системы. Спра-. вочное пособие,, под ред. Кошарского Б.Д, Л., "Машиностроение", )97/, с. )95, рис. УХУ, 14в (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ MQКИХ СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦ .СТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ измерения плотности жидких сред, включающий пропускание радиоактивного излучения через участок среды и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения, о.т л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения точности измерений, дополнительно, одновременно с первым пропускают радиоактивное излучение через второй участок среды, причем на этом участке в текущей жидкой среде устанавливают экран, а о плотности среды судят по разности- сигналов осл4фленного излучения от двух участков:среды.

1042446

2, Устройство измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивного излучения, установленные диаметрально противоположно с внешней стороны емкости .с текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно содержит второй источник и второй детектор радиоактивного излучения, Изобретение относится к способам и устройствам для измерения плотности жидких сред с использованием у-излучения, в частности суспензий, вызывающих истирание внутренних поверхностей емкостей, трубопроводов или отложение на них инкрустаций, и может применяться в химической, металлургической, пищевой промышленностях.

Известен способ непрерывного измерения плотности жидких сред и устройство для его осуществления, согласно которому т-излучение пропускают через емкость, заполненную жидкостью. О ее плотности судят по степени поглощения т-излучения.

Основным недостатком известного способа и устройства является относительно низкая точность измерений, обусловленная истиранием стенок емкости или отложением инкрустаций.

Наиболее близким техническим решением для способа является способ измерения плотности жидких сред, включающий пропускание радиоактивно го излучения через участок среды и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения, В данном способе используют гамма-излучение.

Наиболее близким .техническим решением для устройства является устройство для измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивного излучения, установленные диаметрально противоположно с внешней стороны емкости с установленные аналогично первым источнику и детектору излучения, второй преобразователь, соединенный со вторым детектором, вычислительное устройство, первый вход которого соединен с первым преобразователем, второй вход — со вторым преобразователем, а выход соединен с регистратором, и экран, размещенный в текущей жидкой среде на пути радиоактивного излучения второго источника. текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, и регистратор.

Однако целый ряд жидкостей создают инкрустации на внутренних поверхностях трубопроводов, довольно значительные по толщине, или истирают внутренние поверхности, трубопроводов.

Основным недостатком известного способа и устройства является возникно- ° вение значительной погрешности измерения плотности (u 10-15X) в случае отложения инкрустаций или истирания

15 стенок емкостей.

Пель изобретения — повышение точности измерения.

Поставлейная цель достигается тем, что в способе измерения плотно20 сти жидких сред, включающем пропускание радиоактивного излучения через участок среды и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения, дополнительно, одновременно с пер2 вым, пропускают радиоактивное излучение через второй участок среды, причем на этом участке в текущей жидкой среде устанавливают экран, а о плотности среды судят по разности сигналов ослабленного излучения от двух участков среды.

Устройство измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивного излучения, установленные диаметрально противоЗ5 положно с внешней стороны емкости с текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, и регистратор, дополнительно содержит

3 . 104244 второй источник и второй детектор радиоактивного излучения, установленные аналогично первым источнику н детектору излучения, второй преобразователь, соединенный со вторым детектором, вычислительное устройство, первый вход которого соединен с первым преобразователем, второй входсо вторым преобразователем, а выход 10 соединен с регистратором, и экран, размещенный в .текущей жидкой среде .на пути радиоактивного излучения второго источника.

Пропускание у-излучения через 15 среду одновременно по двум каналам, один из которых экранирован, позволяет получить два сигнала, при этом сигнал в неэкранированном канале характеризует плотность жидкой среды 20 с-погрешностью измерения, присущей прототипу, а сигнал в экранированном канале, сформированный искуственно, путем внесения дополнительной погрешности вследствие Образования с 25 помощью экрана двух дополнительных истирающих слоев или слоев инкруста-,; ций, позволяет при выполнении вычис« лительной операции получить сигнал ° . пропорциональный истинной плотности, исключив влияние истирания или инкрустаций стенок емкости с анализируемой средой или трубопровода.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема устройства измерения плотности, реализующего данный способ измерения.Устройство для измерения плотности жидких сред содержит два источ- . .ника радиоактивного излучения: пер- 40 вый 1 и второй 2. Диаметрально противоположно им установлены два де-. тектора радиоактивного излучения: первый 3 и второй 4. Источники и детекторы установлены с внешней сторо- 45 ны емкости с контролируемой средой, представляющей собой, в частности, трубопровод 5.

Устройство имеет также два преобразователя, соответственно первый 6 50 и второй 7, служащие для преобразования сигналов, поступающих с первого и второго источников радиоактивного излучения 1 и 2. Между вторцм истОчникОм радВОактивнОГО излучещия 55

2 и детектором радиоактивного излучения .4 внутри трубопровода 5 на неко- тором расстоянии от его стенок установлен экран 8, выполненный иэ мате-, 6 4 риала трубопровода 5. Для получения идентичных сигналов, поступающих от источников излучения как на первый, детектор излучения, так и на второй детектор, суммарную толщину стенок трубопровода 5 на пути радиоактивного излучения первого источника и экрана 8 выбирают равной суммарной толщине стенок трубопровода 5 на пути радиоактивного излучения второго источника. Такое уравнение толщины может быть достигнуто, в частности тем, что на внутренней стенке трубопровода 5 может быть установлена дополнительная пластина 9, аналогичная по тапщине, сечению и материалу экрану 8.

Устройство содержит также вычислительное устройство 10 и регистратор

11. Первый детектор радиоактивного излучения 3 соединен со входом первого преобразователя 6, выход которого соединен с одним из входов вычислительного устройства 10, выход которого соответственно соединен со входом регистратора 11. Регистратор

11 градуируют дпя конкретной суспенэии в требуемах единицах, например, кг/м . Второй детектор радиоактивного излучения соединен со входом второго преобразователя 7, выход которого соединен с другим входом вычислительного устройства 10. Вычислительное устройство 10 представляет собой алгебраический сумматор.

Способ осуществляют следующим образомм.

Поток т -излучения первого источника попадает в детектор излучения, пройдя через две стенки. емкости, например трубопровода 5, и Измеряемую жидкую среду. Одновременно г-излучение второго источника пропускают по второму каналу через две стенки емкости и также через слой измеряемой жидкой среды. Поток у излучения во втором канале экранируют с помощью экрана 8, выполненного из материала трубопровода 5 и установленного внутри трубопровода

5 на некотором расстоянии от его стенок.

Дпя получения идентичных показаний по плотности измеряемой среды в обоих каналах длину их, в пределах измеряемой жидкой среды, принимают одинаковой. Кроме того, суммарная толщина стенок и экрана 8 во втором

104244 канале должна соответствовать суммарной толщине стенок трубопровода 5 первого канала.

Устройство работает следующим об5 разом.

При обычном измерении плотности суспензий радиоиэотопным методом (например, с помощью устройства— прототипа) 7 -излучение от источника проходит через две стенки трубопровода и среду, попадает в детектор, где вырабатывается соответствующий сигнал, который через преобразователь поступает на показывающий прибор. Часть излучения ослабляется стенками трубопровода. Эта часть постоянна и компенсируется при установке нуля прибора. 0 плотности же самой среды судят по степени ослабления излучения средой, которая меняется в зависимости от изменения плотности

При "зарастании" трубопровода, т.е. при выпадании кристаллов, осадка 25 на внутренних стенках, излучение дополнительно ослабляется слоем инкрус-. тации. Таким образом, в измерение вносится ошибка. Излучение ослабляется инкрустациями в двух с ояхэ у. д0 каждой иэ стенок, То же самое происходит при уменьшении толщины стенок трубопровода за счет их истирания.

В предложенном устройстве в некотором сечении в середину потока жид" кой среды введен экран 8, у которого на. двух боковых поверхностях образуется еще два слоя инкрустаций, и организовано измерение плотности в этом сечении. В первом канале, где ведется измерение плотности, как в прототипе, для уравнивания толщины контролируемой среды введена пластина 9 такой же толщины и площади сечения, как и экран 8, но прикрепленная к одной из стенок трубопровода 5, Таким образом, получается, что суммарная толщина стенок трубопровода и пластин в каждом сечении одинакова, толщина контролируемой среды тоже одинакова. Различной оказывается только суммарная толщина слоев инкрустаций.

В канале излучения первого источ55 второго источника - четыре слоя, Аналогично можно проанализировать ситуацию, когда внутренняя поверхность трубопровода истирается, В этом

6 . е случае в сечении истирается соответственно также два и четыре слоя.

Для равномерного по толщине инкрустирования или равномерного истирания пластины выполнены из материала трубопровода.

Пример реализации способа.

Из отстойника жидкости по трубопроводу с внутренним диаметром 0,2 м непрерывно откачивают шлам плотностью 1250 кг/м . Трубопровод изготов2 лен из стали плотностью 7800 кг/м .

На стенках трубопровода со временем образуются инкрустации, плотностью

2000 кг/м

Согласно способу, плотность измеряют по двум каналам, один из которых ие экранирован, а другой экранирован.

Каждый из преобразователей и вычислительное устройство имеют унифицированный выходной пневматический сигнал соответственно я р, р изменяющийся от 0,2 до 1,0 кг/см, а шкапа регистратора 10, воспринимаю" щего выходной сигнал вычислительного устройства, проградуирована в единицах плотности с диапазоном измерения дЭ = 400 кг/м (1050-1450 кг/м ), т,е. выходному сигналу .0,2 кг/см преобразователя или вычислительного устройства соответствует плотность., шлама 1050 кг/см (начало шкалы) регистратора, а выходному сигналу

1,0 кг/см — плотность 1450 кг/см конец шкалы

Рассмотрим момент времени, когда толщина слоя инкрустаций на внутренних стенках трубопровода 5 и поверхностях экрана 8 достигла 0,006 м.

После прохождения у-излучения по обоим каналам второй преобразователь ., 2

7 вырабатывает сигнал рд = 0,78кг/см,. соответствующий фиктивной плотности

Р 1340 кг/см . Одновременно первый преобразователь 6 .вырабатывает сигнал р 0,69 кг/ м, соответ1 ст вующий K THBHOA Il JIOTHO 0TH

1295 кг/м ° Далее выходные сигналы преобразователей поступают в вычислительное устройство 10; где производится вычисление р 2 р - р

= 2.0,69-0,78 0,6 кг/см . Выходной сигнал вычислительного устройства р = 0,6 кг/см соответствует плот ности 1250 кг/см, которая и фиксируется на шкале. регистратора.

Таким образом, на регистраторе независимо от возникновения инкрус1042446

Составитель А Быстров

В

Редактор Н.Сильнягина Техред Jl.oäèéíûê, Корректор Г.Решетник

Заказ 6417 Тираж 7?6 : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l1З0З5, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 таций фиксируется истинная плотность, в то время как при использовании одного канала, как у прототипа, возникла бы погрешность, равная

11,5Х.

Главные технико-экономические преимущества устройства состоят в том, что при измерении плотности суспензий, образующих инкрустации на . внутренних поверхностях трубопроводов или истирающих их, не возникает погрешность измерения, что повышает точность определения плотности суспензий.