Способ корреляционного измерения расхода электропроводящей жидкости

 

СПОСОБ КОРРЕЛЯЦИОННОГО ИЗМЕ РЕНИЯ РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОС .ТИ, включающий в себя создание стационарного мc гнитнoгo поля, прони зывающего поток, вычисление взаимнокорреляционной функции взаимодействия сигналов,-возникаю1Цих при взаимодействии магнитного поля с турбулентными возмущениями потока в двух удаленных на заданное расстояние сечениях потока, в широком спектре частот этих сигналов и вычисление расхода по положению максимума взаимнокорреляционной функции, о т л ичающ ийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, производят последовательное ступенчатое сужение частотной полосы спектра поступакяцих сигналов и вычисление после каждой ступени значения расхода , сравнение каждого последующего i значения расхода с предыдущим до совпадения двух соседних значений расл хода, принимаемых за истинное значе- Мf ние расхода.

СОН)З С08ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5п а 01 Г 1/72 (21) 3581043/18-10

I (22) 18 04. 83 (46) 07. 03. 84, Бюл. М 9 (72). Н.Ц.Ватин, А;И.Примнн и A.Â.Тананаев (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина (53) 681 ° 121(088.8) (56) 1. Кебадзе Б.В. и др. Корреляционные измерения расхода жидкого натрия с помощью магнитных датчиков.— Атомная энергия, 1978, июль, т.45, вып. 1, с ° 30-35.

2. Авторское свидетельство СССР

В 794379, кл. G 01 F 1/72, 1981 (прототип). (54)(57) СПОСОБ КОРРЕЛЯЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ, включающий в себя создание стационарного магнитного поля, прони

„„1078249 А эывающего поток, вычисление вэаимнокорреляционной функции взаимодействия сигналов,. возникающих при взаимодействии магнитного поля с турбулентными возмущениями потока в двух удаленных на заданное расстояние сечениях потока, в широком спектре частот этих сигналов и вычисление расхода по положению максимума взаимнокорреляционной функции, о т л ич ающи и с я -тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, производят последовательное ступенчатое сужение частотной полосы спектра поступающих сигналов и вычисление после каждой ступени значения расхо- да, сравнение каждого последующего значения расхода с предыдущим до сов.падения двух соседних значений расхода, принимаемых эа истинное значе- чу ф ние расхода. С:

1078249

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидких м таллов в контурах ядерных реакто- ров, а также для измерения расхода других электропроводящих жидкостей. и для периодической поверки и калибровки устройств измерения расхода непосредственно по месту их установки.

Известны способы корреляционного измерения расхода жидкостей, заключающиеся в определении времени прохождения потоком расстояния между двумя преобразователями, воспринимающими случайно распределенные неоднородности физических свойств потока. При этом время прохождения неоднородностями расстояния между преобразователями определяется по положению максимума взаимокорреляционной, функции сигналов преобразователей.

Для регистрации прохождения неоднородностей в электропроводящих жидкостях наиболее перспективными являются создание магнитного поля, пронизывающего поток, и регистрация взаимодействия поля с потоком (1), Однако известные способы не обеспечивают достаточно высокой точности измерения расхода из-за сложности выделения максимума взаимнокорреляционн ой фун кции .

Известен также способ корреляционного измерения расхода электропроводящей жидкости, включающий в себя создание стационарного магнитного 35 поля, пронизывающего поток, вычисление взаимнокорреляционной функции сигналов, возникающих при взаимодействии магнитного поля с турбулентными возмущениями потока в двух удален- 4р ных на заданное расстояние сечениях потока, в широком спектре частот этих сигналов и вычисление расхода по положению максимума взаимнокорреляционной функции L2).

Недостатком известного способа является низкая точность измерения расхода, так как вместе с полезным сигналом, определяемым низкочастотными крупномасштабными флуктуациями О потока, на вход коррелятора поступает помеха, вызванная наводками, мелкомасштабной турбулентностью, а также общерасходной составляющей пульсаций.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода.

Указанная цель достигается тем, что при реализации способа корреляционного измерения расхода электро- 60 проводящей жидкости, включающего в себя создание стационарного магнитного поля, пронизывающего поток, вычисление взаимнокорреляционной функции cH1HBJfoB,,возникающих при взаи- 65 модействии магнитного поля с турбулентными возмущениями потока в двух удаленных на заданное расстояние се чениях потока, в широком спектре частат этих сигналов и вычисление расхода по положению максимума взаимнокоррел яци он н ой фун кции, произ водя т последовательное ступенчатое сужение частотной полосы спектра поступающих сигналов и вычисление после каждой ступени значения расхода, сравнение каждого последующего значения расхода с предыдущим до совпадения двух соседних значений расхода, принимаемых за истинное значение расхода.

Информационная часть частотного спектра сигналов определяется в основном размерами гидродинамических возмущений, являющихся метками потока, и их скоростью перемещения, определяемой расходом. Нижняя возможная частота определяется размерами наиболее крупных, соизмеримых с диаметром трубопровода, возмущений, веРхняя — размерами самых малых возмущений и максимальным значением измеряемого расхода. Эта полоса частот настолько широка, что фильтрация сигналов с ее использованием является малоэффективной. Типичным элементом корреляционных расходомеров, генерирующих крупномасштабные гидродинамические возмущения, является поворот потока на 90 °

Экспериментально установлено подобие корреляционных характеристик пульсаций скорости потока для разных расходов жидкостей. Это подобие можно использовать для расчета изменения спектра сигналов при различных значениях расхода. В корреляционных расходомерах это подобие может быть использовано для фильтрации коррелируемых сигналов с учетом не всего возможного спектра этих сигналов, а лишь его части, соответствующей измеряемому значению расхода.

Спектр сигналов, содержащих крупномасштабные гидродинамические возмущения, для каждого из значений измеряемого расхода может быть определен экспериментально. С другой стороны, оценка основных частот спектра сигнала при использовании в качестве источника цилиндра, расположенного перпендикулярно оси трубопровода, может быть получена теоретически. После определения спектра сигналов .может применяться процедура фильтРации для выделения этих сигналов среди помех. Полоса частот, выбранная для одного из значений расхода, пересчитывается дпя любого другого значения расхода следующим образом.

Для подобных течений имеет место раBBHCTBO: о

1078249

Составитель С.Лебедев

Редактор И.Николайчук Техред Л.коцюбняк

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 933/34 Тираж 610

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное оФилиал ППП 11атент, r.Óæãoðoä, ул.11роектная, 4 где Sh — число Струхаля;

V,,d — среднерасходная скорость и диаметр трубопровода, для которых определены полосы частот фильтрации, соответственно;

f. — одна из частот среза

1 фильтрации, выбранная для выделения сигналов при У р Й 1 и — диаметр трубопровода, в 1О котором определяется расход;

Ч вЂ” среднерасходная скорость, соответствующая измеряемому расходу; 15

f. — искомая частота среза

j фильтрации при V, d.

Отсюда каждая частота f., определяющих полосы фильтрации сигналов для данного, предварительно определенного значения расхода, определяется чеРЕЗ ИЗВЕСЯЬ1Е ЧаотОтЫ: у "4 (2)

006 .Способ осуществляется следующим

25 образом.

На участке трубопровода в двух сечениях прикладывают магнитное поле, пронизывающее поток. Кондукционным или индукционным способом снимают сигнал, возникающий при взаимодействии поля с крупномасштабными гидродинамическими возмущениями, переносимыми жидкостью и имеющими, 35 линейный размер, соизмеримый с измерительным объемом электромагнитного преобразователя.

При измерении конкретного значения расхода вычисляют вэаимнокорре- 40 ляционную функцию упомянутых сигналов и по положению ее максимума известным

I способом определяют предварительное значение расхода. Затем полосу частот фильтрации сигналов, выбранную для выделения информационной части игнала, пересчитывают для предварительного значения расхода с использованием подобия спектра по формуле (2). После этого сигналы фильтруют и определяют уточненное значение расхода по положению максимума взаимнокорреляционной функции, по которому вновь пересчитывают полосу частот и т.д. Описанную процедуру продолжают до тех пор, пока при некотором шаге значение расхода не будет отличаться от значения, полученного при предыдущем шаге с заданной точностью.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ.

На трубопроводе 1 установлены электромагнитные преобразователи 2 и 3, выходом подключенные к входам фильтров 4 и 5, выход которых соединен с входом коррелятора б. Выход коррелятора подключен к входу устройства 7 управления, которое совместно с фильтрами 4 и 5 обеспечивает проведение процедуры. коррекции полосы пропускания, Выход устройства 7 управления подключен к входам управления фильтрами.

Сигналы с преобразователей 2 и 3, проходя через фильтры 4 и 5, поступают на коррелятор б, управляющий сигнал с которого подается в устройство

7 управления, управляющее ° фильтрами

4 и 5, перестраивая их полосы фильтрации. В качестве коррелятора может быть выбран специализированный или универсальный прибор. Перестраиваемые фильтры выполняются любым известным способом. Устройство управления может быть выполнено на основе аналоговой или цифровой схемотехники.

Данный способ обеспечивает повышение точности измерения расхода жидкометаллического теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах. Повышение точности позволяет поддерживать экономичный режим работы реактора, а также повышает безопасность его работы.