Устройство для измерения массового расхода электропроводных жидкостей

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ. МАССОВОГО РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее измерительный участок трубопровода из диэлектрического материала.с распбложенньами на нем, на равных расстояниях друг от друга, тремя электродами, крайние из которых пcяключeн л к измерительной диагонали мостовой измерительной схемы с источником питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыьиения точности измерения за счет уменьшения влияния температурных и поляризаци-. онных помех, в него допблнительно введены два электрода, расположенных симметрично по обе стороны от упомянутых трех электродов, дифференциально-трансформаторная схема сравнения, преобразователь тока в напряжение, синхронный детектор, фильтр и автоматический потенциометр с реохорде, причем дополнительно введенные элек-троды срединёны эл:ектрически и подключены к одному полюсу источника питанияj а средний электрод подключен к другому . полюсу источника питания, в диагональ питания мостовой измерительной схемь включен преобразователь тока в напряжение, -выход которого соединен с одним из плеч дифференциально-Трансформаторной i схемы сравнения, другое плечо ко- . торой соединено с измерительной (Л диагональю мостовой измерительной схемы, при этом выход дифференцис ально-трансформаторной схемы сравнения через последовательно включенц ле синхронный детектор и фильтр соединен с автоматическим потенциометром, реохорд которого подклЮче« к второму -плечу дифференциально-трансформаторной схемы, SF5 управляющий вход синхронного детекi ( тора подключен к источнику питания. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между вторым плечом дифференциально-трансформаторной схемы сравнения и реохордом автоматического потенциометра включен корректирующий потенцио-. метр.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% . (11) M59,G 01 Р 1 64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CNMM0 ÃÈ!.":

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3459144/18-10 . (22) 23.06 .82 (46 ). 30. 12. 83, Бюл. М 48 (72) Ю.И.Беляев, А.И.Кацер, М.В.Кулаков, П.Й.Стальнов и В.И.Фокин ,(71) Новомосковский филиал Московского ордена Ленина и ордена Трудового. Красного Знамени химикотехнологического института нм. Д.И. Менделеева (53) 681.121(088.8) (56) 1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. М., "Машиностроение", 1975, с. 460.

2. Патент CUlA 9 3374672, кл. 73-194, 1968 (прототип); (54) (57)1.УСТРОЙСТВО Для ИЗМЕРЕНИЯ.

МАССОВОГО РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ

ЖИДКОСТЕЙ, содержащее измерительный участок трубопровода из диэлектрического материала с расположенными на нем,на равных расстояниях друг от друга, тремя электродами, крайние из которых подключены к измерительной диагонали мостовой измерительной схемы с источником питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем:, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния температурных и поляризационных помех, в него допблнительно введены два электрода, расположенных симметрично по обе стороны от упомянутых трех электродов, дифференциально-трансформаторная схема сравнения, преобразователь тока в напряжение, синхронный детектор, фильтр и автоматический потенциометр с реохорцом, причем дополнительно введенные электроды срединены электрически и подключены к одному полюсу источника питания> а средний электрод подключен к другому, полюсу источника питания, в диагональ питания мостовой измерительной схемы включен преобразователь тока в напряжение, выход которого соединен с одним из плеч дифференциально-трансформаторной схемы сравнения, другое плечо ко- . торой соединено с измерительной диагональю мостовой измерительной схемы, при этом выход дифференциально-трансформаторной схемы сравнения через последовательно включенные синхронный детектор и фильтр соединен с автоматическим потеициометром, реохорд которого подключен к второму .плечу дифференциально-трансформаторной схемы, управляющий вход синхронного детектора подключен к источнику питания.

2.. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что между вторым плечом дифференциально-трансформаторной схемы сравнения и реохордом автоматического потенциометра включен корректирующий потенцио-. метр.

1064140

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для измерения расхода жидкостей, и может быть использовано в химической, нефтехимической, микробиологической и других отраслях промышленности.

Нзвестны расходомеры, содержащие измерительный участок трубопровода. и размещенные на нем нагреватель и два термочувствительных элемента до и после нагревателя. Термочувствительные элементы включены в мостовую измерительную схему, по .разбалансу которой судят о величине расхода (1) .

Указанные расходомеры имеют недостаточное быстродействие, обусловленное тепловой емкостью арматуры датчика, и чувствительность,; а также невысокую точность при изме- рении больших расходов вследствие необходимости измерения малых разностей температур.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является расходомер, состоящий из двух кондуктометрических ячеек, которые выполнены-в виде трубки из диэлектрического материала, вдоль которой расположены три электрода, крайние электроды соединены между собой через два резистора. В одну из диа.гоналей моста,. на средний электрод и в точку соединения двух резисторов подается напряжение питания постоянного тока, причем на средний

: электрод подается положительный потенциал, к двум крайним электродам подключен вольтметр )2) .

Недостатком известного расходомера является то, что в нем не учитывается влияние паразитного шунти рующего сопротивления, которое складывается из сопротивлеиий измеряе-. мой жидкости до и после крайних электродов датчика, а электричес-. кая цепь замыкается технологическим трубопроводом. Это шунтирующее сопротивление снижает чувствительность вторичного прибора и увеличивает влияние поляризационных явлений на показания прибора, так как образуются еще две дополнительные кондуктометрические ячейки между крайними электродами датчика и технологическим трубопроводом.

Кроме того, невозможно учесть, величину, а следовательно, и степень влияния шунтирующего сопротивлеt ния, так как оно зависит от различ- ных физических Факторов, например от температуры и электропроводности жидкости, а также от расстояния между крайними электродами датчика и технологическим трубопроводом.

Кроме того, между вторым плечом дифференциально-трансформаторной схемы и. реохордом автоматического потенциометра включен корректирующий потенциометр.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительный участок 1 трубопровода из диэлектрического материала, токовые электроды 2-4,. потенциальные электроды. 5 и б, стабилизатор 7 переменного напряжения, трансформатор 8, преобразователь 9 тока в напряжение, корректнрующи потенциометр-10, дифференциально-трансформаторную схему 11 сравнения, которая включает разделительные трансформаторы

12 и 13, реохорд 14, синхронный деЦель. изобретения. — повышение точности измерения массового расхо. да электропроводных жидкостей за счет уменьшения влияния температурных и поляризационных помех. указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения массового расхода электропроводных жидкостей, содержащее измерительный участок трубопровода из диэлектрического материала с.расположенными на нем, на равных расстояниях друг от друга, тремя электродами, крайние из которых подключены к измерительной диагонали мостбвой измеритель

t5 ной схемы с источником питания, дополнительно введены два электрода, расположенных симметрично по обе стороны от упомянутых трех электродов, дифференциально-трансформатор20 ная схема сравнения, преобразователь тока в напряжение, синхронный детектор, фильтр и автоматический потенциометр с реохордом, причем дополнительно введенные электроды соеди25 иены электрически и подключены к одному полюсу источника питания, а средний электрод подключен к другому полюсу источника питания, в диагональ питания мостовой измерительной схемы включен преобразователь тока в напряжение, выход которого соединен с одним из плеч дифференциально-трансформаторной схемы сравнения, другое плечо которой соединено с измери.тельной диагональю мостовой измерительной схемы, при этом выход дифференциально-трансформаторной схемы сравнения через последовательно включенные синхронный детектор и фильтр соединен с автоматическим потенцио40 метром, реохорд которого подключен к второму ;-плечу дифференциальнотрансформаторной схемы сравнения, управляющий вход синхронного детектора подключен к источнику пита45 ния.

1 0641.40 где —

С—

G—

Д «Ц

Указанное соотношение показывает, что.предлагаемое устройство обеспечивает преобразование массового расхода в разность потенциалов . Увеличение чувствительности устройства достигается увеличением подводимого напряжения, причем приращение питающего напряжения соответствует приращению квадрата д Ц . Разность потенциалов ü U, снимае?лая с потенциальных электродов 5 и 6, подается на разделительный трансформатор 55

13 дифференциально-трансформаторной схемы 11 сравнения. Последовательно вторичной обмотке трансформатора

13 включен корректирующий потенциометр 10, падение напряжения на ко- 60 . тором находится в противофазе с падением напряжения на трансформаторе 13. С помощью корректирующего потенциометра 10 удается избавиться от разности потенциалов (p, обус- 65 тектор 15, фильтр 16 и автоматический потенциометр 17, Устройство работает следующим образом. .При подведении напряжения питания к токовым электродам 2-4 в межэлектродном пространстве происходит нагрев жидкости вследствие выделения джоулева тепла. При этом, вследствие увеличения температуры происходит увеличение электропровод ности, которая зависит от температуры.

Электроды датчика соединены таким ,образо? л, что образуют мостовую изме, рительную схему,где в одну диагональ 15 (электроды 2-4 ) подключено напряжение питания, а с другой диагонали мостовой измерительной схемы (электроды 5 ? 6 ) снимается напряжение разбаланса..йапряжение разбаланса возникает вслед- 20 ствие того, что жидкость, поступаю. щая в пространство между электродами

2 и 3, предварительно подогрета, в пространстве между электродами 3 и 4 и, следовательно, приращение то- 25 ка между электродами 2 и 3 в два раза больше. Величина напряжения разбаланса может быть найдена из следующего соотношения:

Зо

aU=- 3 0 — q t i)

4С nG ? температурный коэффициент электропроводности измеряемой жидкости; теплоемкость жидкости; массовый расход жидкости; ток и напряжение, подводимые к электродам; разность потенциалов, обус- 40 ловленная несимметричностью расположения электродов датf чика.,ловленной несимметричностью расположения электродов. При этом соотношецие (1) принимает вид а0 — 3i ( ? 1

4С

? 0„,—, откуда. значение расхода

Р "и

2 равно С вЂ”

4С -дЦ

Для устранения колебаний напряжения сети на покаэания устройства

i используется стабилизатор 7 переменного напряжения. Таким образом, напряжение питания Ц стабилизировано и для определения величины рас2 хода необходимо измерить отношения — „-. При изменении тока питания датчи. ка происходит изменение падения напряжения на преобразователе 9 тока в напряжение. Это,напряжение по,дается в дифференциально-трансформаторную схему 11 сравнения, на трансформатор 12.

Напряжение разбаланса датчика

gU через трансформатор 13 подается на реохорд 14 потенциометра 17. На движок реохорда 14 с трансформатора i2 подается напряжение, пропорциональное току питания датчика. Следует учесть, что вторичные обмотки трансформаторов 12 и 13 включены в противофазе. Эти напряжения,.поданные на реохорд, находятся в следующем соотношении:

u> a е

?(? «, Е где U j — напряжение, пропорциональное току питания;

Рр — сопротивление реохорда 14;

Й вЂ” часть сопротивления реоР хорда 14 между движком реохорда и общим проводом, соединяющим реохорд с трансЪ форматорами 12 и 13; — длина шкалы потенциометра 17;

8 — положение стрелки потенциометра 17.

Напряжение " практически не меняется, поэтому при изменении величины расхода G меняется напряжение д0 и разность этих двух напряжений, поданная на вход автоматического потенциометра 17, заставит вращаться двигатель до тех пор, пока на реохорде 17 не установится равенство снимаемых с него напряжений. Соответственно при изменении физических характеристик жидкости, таких как температура,и электропроводность, происходит изменение тока питания датчика, а следовательно, и 01 (одновременно изменится v. д О), что внесет корректировку в показания автома тического потенциометра.

При протекании через жидкость переменного электрического тока на

1064140

Редактор А.Мотыль Техред Т. Маточка . KoppeKTop C.Øåêìàð

Заказ 10509/43 Тираж 643 Подписное

BHHMHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 электродах возникают поляризационные явления, которые проявляются в виде высших гармоник. Уровень этих гармоник намного выше уровня флуктуационных помех-шумов, поэтому для уменьшения влияния поляризационных явлений,используют синхронный детектор 1 5. Фильтр 16 служит для сглаживания пульсаций напряжения, снимаемого с синхронного детектора. На управпяюший вход синхронного детектора подается напряжение с трансформатора 8. В качестве автоматического потенциометра может быть использован потенциометр

KCl1-4 и встроенный в него реохорд.

Предлагаемое устройство вследствие простой конструкции дешево в изготовлении, обслуживании и эксплуатации. -Поскольку она имеет высокую точность измерения, то его можно использовать для автоматического контроля расхода технологических процессов, что в свою очередь позволит создать надежные и точные системы регулирования расхода н тем самым повысить качество и количество выпускаемой продукции.