Способ определения расхода газа и жидкости

 

Использование: при контроле за расходом газов и жидкостей в автоматических системах стабилизации и управления расхода газов и жидкостей с использованием расходомерных сужающих устройств. Сущность изобретения: при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство определяют давление, температуру и одновременно формируют оптический поток , принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади критического сечения сужающего устройства и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s G 01 F 1/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ а !

» !

Cd

,Сл) () ( (21) 4869644/10 (22) 21.09,90 (46) 07.09,92. Бюл. ¹ 33 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) И,В,Потапенко, П.M.Êàâóíåíêî и

B.Â.Öèâèëåâ (56) Патент США ¹ 4753114, кл, G 01 F 1/42. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА И ЖИДКОСТИ (57) Использование: при контроле за расходом газов и жидкостей в автоматических

Изобретение относится к способам контроля эа расходом газов и жидкостей в автоматических системах стабилизации и управления расходом газов и жидкостей с использованием расходомерн ых сужающих устройств.

Измерение расхода при помощи сужающего устройства, установленного на пути движения потока газа или жидкости, основано на измерении перепада давления на таком устройстве, Сужающее устройство представляет собой дроссельную шайбу, сечение просвета которой всегда меньше сечения просвета трубопровода.

Способы и правила измерения расходов газа или жидкости подробно описаны в работах Кремлевского П,П.

Для всех способов измерения расхода при помощи сужающих устройств с нерегулируемым отверстием, общим является то обстоятельство, что площадь отверстия сужающего устройства не контролируется, а

5U, 1760333 А1 системах стабилизации и управления расхода газов и жидкостей с использованием расходомерных сужающих устройств.

Сущность изобретения; при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство определяют давление, температуру и одновременно формируют оптический поток, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади критического сечения сужающего устройства и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода. 1 ил. считается неизменной в процессе эксплуатации.

Более совершенным является способ определения расхода газа, проходящего по трубопроводу через сопла с критическим сечением, включающий определение давления датчиками, расположенными в потоке газа до его входа в сопла, а также измерение температуры блоком, установленным в критическом сечении, и вторым блоком. установленным в потоке газа за первым блоком, ниже его по течению. взятый в качестве прототипа к заявляемому изобретению.

Существенным недостатком данного технического решения, с точки зрения решаемой авторами задачи, является невозможность проконтролировать изменение расхода газа (жидкости), вызываемое изменением площади критического сечения сопла, вследствие, например, засорения, эрозии, намораживания газа и т.д.

Целью изобретения является повышение точности за счет контроля за изменени1760333 ем площади проходного сечения сужающего устройства.

С этой целью в известном способе определения расхода газа и жидкости при котором определяют давление и температуру при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство и обрабатывают результаты измерений, одновременно формируют поток оптического излучения, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади его критического сечения, и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода 6 по формуле где Po — давление на входе в сужающее устройство;

Fo — уточненная площадь критического сечения сужающего устройства;

То — абсолютная температура потока на входе сужающего устройства;

f — функция связывающая параметры

Р„Fo, То потока с его расходом.

На фиг.1 представлена схема устройства для определения расхода потока газа или жидкости, учитывающая изменение площади критического сечения сужающего устройства.

Критическое сопло 1 как разновидность сужающего устройства расположено в трубопроводе 2, который имеет входной 3 и выходной патрубок 4. Источник светового излучения (лампа накаливания) 5 находится по одну сторону сопла 1, а приемник излучения 6 (фоторезистор) — по другую, В трубопроводе 2 установлен дополнительный такой же приемник излучения 7, Блок 8 моcToBoIo включения фоторезисторов соединен с обоими приемниками излучения и имеет выходной сигнал Vo, содержащий информацию Vo об изменении площади критического сечения сопла.

Для прохождения излучения от источника 5 к приемнику 6 сквозь трубопровод 2 использованы прозрачные для света заглушки 9.

Штуцеры 10 служат для подключения датчиков давления, а термодатчик 11 (термопары) служит для измерения температуры потока, При нормальном функционировании сопла, т.е, когда нет изменений критического сечения, расход вещества, поступающего из патрубка 3 по трубопроводу 2 сквозь сопло 1 к патрубку 4, определяется по известной методике на основании результатов изменения давлений и температур потока, проходящего сквозь сопло 1.

Световой поток формируется источником излучения 5 интенсивностью I, прохо5 дит сквозь прозрачную заглушку 9 с коэффициентом пропускания излучения k>, и попадает на сопло, перпендикулярно плоскости критического сечения.

Часть светового потока проходит сквозь

10 сечение сопла площадью Fo попадает на приемник излучения 6 и вызывает появление на выходе приемника 6 сигнала, соответствующего принимаемому световому потоку, причем

15 + = 1 Fo k) kz I z гдето — поток излучения, попавший на приемник 6;

kz — коэффициент прозрачности единицы длины потока вещества;

20 fz — расстояние от заглушки до приемника 6.

Площадь поверхности приемника 6, чувствительной к данному излучению So больше площади критического сечения сопла 1.

На приемник7 попадает световой поток величины Ф . 1i) = I So k1 kz l1, где b — расстояние от заглушки 9 до приемника 7, Фотоприемники 7 и 6 включены в мостовой детектор, изображенный на фиг.2, где приемник 7 по фиг.1 представлен как резистор Я1, приемник 6 по фиг.1 представлен как резистор Яг, R4 — балластный резистор;

Вз регулировочный; Š— источник стабилизированного напряжения; V> — индикаторный прибор.

Сопротивления резисторов R< и Rz зависит от светового потока, попадающего на их чувствительную поверхность, причем выбран рабочий участок данных фоторезисторов с прямопропорциональной зависимостью:

R1 = S1 Ф1, Rz = Sz %

S< и $ — соответственно чувствительности фоторезисторов R> и Rz.

Выходной сигнал Vo мостовой системы (фиг.2) соответствует величине изменения

50 площади сечения сужающего устройства, при нормальном функционировании которого о=0

Неодинаковость чувствительностей S > и

Sz, длин (> и 5 сопротивлений Кз и Я4 r. мостовой схеме компенсируется регулировкой резистора Вз.

Мостовая схема включения фоторезисторов В1 и Rz позволяет исключить влияние

1760333 нестабильности интенсивности излучения 1, коэффициентов прозрачности вещества k2 и заглушки k1, Выходной сигнал Vp — это ток через индикаторный прибор, который определяется 5

Ilo известной формуле для мостового датчика:

R1 R4 R2 R3

1 R2 (R3 + R4) + R3 R4 (RI + R2) 10

При изменении площади критического сечения Fp сопла 1 на величину Л Fp по одной или нескольким вышеуказанным причинам происходит изменение величины 15 потока 42, попадающего на приемник 6:

42+ %= 1(Fo+ Ро) k1k2 Ь откуда

ЛЖ=Ik1k2Ь AFp

Поскольку Ф1 остается неизменным, то выходной сигнал V1, сформированный на мостовом детекторе будет таким:

V1=Vp+ о R2. дЧ, 25

Разница Vp — V1 пропорциональная изменению ЛFp, Величина IVo — V1I = IV11 при

Vp =О.

Следовательно, V1 является величиной, пропорциональной Л Ро, значение которой служит основанием для проведения коррекции результатов вычисления расхода.

Изобретение может иметь более широкую область применения, так как введение дополнительного контролируемого параметра при вычислении распада жидкости или газа позволяет повысить точность измерения расхода расходомерного сужающего устройства за счет устранения погрешности измерения, возникающей во время эксплуатации, Формула изобретения

Способ определения расхода газа и жидкости, при котором определяют давление и температуру при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство и обрабатывают результаты измерений, о тличающийся тем,что,сцелью повышения точности эа счет контроля за изменением площади проходного сечения сужающего устройства, одновременно формируют поток оптического излучения, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади его критического сечения и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода G no формуле где Ро — давление на входе в сужающее устройство;

Fp — уточненная площадь критического сечения сужающего устройства;

То — абсолютная температура потока на входе сужающего устройства;

f — функция, связывающая параметры

Ро, F p, То потока с его расходом.

1760333

Составитель В,Цивилев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л,Филь

Редактор

Заказ 3178 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101