Способ определения расхода воды в трубопроводах большого диаметра и устройство для его реализации

 

Изобретения могут быть использованы в городских и промышленных системах водоснабжения. На трубопроводе устанавливают датчик скорости, содержащий линию полного давления в виде напорной трубки, линию статического давления, соединительную линию в виде двух трубок, чувствительный элемент (ЧЭ) в виде перегородки, установленный между трубками с возможностью перемещения в крайние положения под воздействием напора воды, четырехходовый электромагнитный клапан и микровыключатели. При достижении ЧЭ крайних положений формируют информационные импульсы, посредством которых обеспечивают изменение воздействия напора воды на противоположное. По частоте следования импульсов судят о величине мгновенного расхода, а по их количеству - о суммарном расходе. Изобретение обеспечивает повышение надежности за счет простоты реализации. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в городских и промышленных системах водоснабжения для учета производительности и установления рациональных режимов работы насосных станций, водоводов и других сооружений водопровода.

Известны способы определения расхода воды в трубопроводах большого диаметра путем периодического измерения скорости потока в заданной области его поперечного сечения при частичном блокировании потока этой области и преобразования механического воздействия потока в угловое смещение области блокирования [1].

Устройство для реализации известных способов содержит датчик скорости типа вертушки и вторичный прибор в виде электронного потенциометра, милливольтметра или частотомера.

Недостатком известных способов является наличие в потоке постоянно движущихся частей датчика скорости и необходимость вследствие этого иметь относительно сложную систему их смазки.

Известен способ определения расхода воды в трубопроводах большого диаметра путем периодического измерения скорости потока в заданной области его поперечного сечения при частичном блокировании потока этой области и преобразования механического воздействия потока в линейное смещение области блокирования [2].

Устройство для реализации известного способа содержит датчик скорости, выполненный в виде чувствительного элемента, установленного на несущей трубке с возможностью обеспечения возвратно-поступательного смещения вдоль контролируемого потока, электромеханический блок и вторичный прибор.

Недостатком известного способа и устройства его реализации является их сложность, влияющая на надежность работы.

Задача изобретения - повышение надежности способа и работы реализующего его устройства.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в способе определения расхода воды в трубопроводах большого диаметра путем периодического измерения скорости потока в заданной области его поперечного сечения при частичном блокировании потока этой области и преобразования механического воздействия потока в линейное смещение чувствительного элемента, при достижении чувствительным элементом крайних положений формируют информационные импульсы, используют информационные импульсы для смены направления указанного механического воздействия на противоположное, считывают информационные импульсы, и по их частоте следования судят о величине мгновенного расхода, а по количеству - о суммарном расходе рабочей среды.

При этом в устройстве для реализации способа, содержащим датчик скорости, выполненный в виде чувствительного элемента, установленного с возможностью обеспечения возвратно-поступательного смещения и вторичный прибор, в состав датчика скорости включены линия полного давления, выполненная в виде напорной трубки, изогнутой в направлении, противоположном направлению потока воды в трубопроводе, линия статического давления, в которую вмонтирован чувствительный элемент, четырехходовый электромагнитный клапан, и микровыключатели, установленные с возможностью их срабатывания при крайних положениях чувствительного элемента, напорный штуцер электромагнитного клапана соединен с линией полного давления, сливной штуцер - с линией статического давления, а к первому и второму штуцерам отвода воды от клапана подключена соединительная линия.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство монтируется на трубопроводе 1 при помощи сиделки 2, задвижки 3 и шлюзовой камеры 4 с сальником. Оно содержит датчик скорости, в состав которого включены линия полного давления, выполненная в виде напорной трубки 5, изогнутой в направлении, противоположном направления потока воды в трубопроводе, линия 6 статического давления, соединительная линия в виде двух трубок 7 и 8, между которыми вмонтирован чувствительный элемент 9 с защитными чехлами 10 и 11, четырехходовый электромагнитный клапан 12, и микровыключатели 13 и 14, подключенные к вторичному прибору 15.

При этом трубка 5 подключена к напорному штуцеру клапана 12, линия 6 - к его сливному штуцеру, а трубки 7 и 8 - к первому и второму штуцеру отвода воды от клапана 12 соответственно (на чертеже указанные штуцеры не показаны).

Способ заключается в следующем.

Предлагаемый способ определения расхода воды основан на принципе измерения максимальной скорости в центре поперечного сечения трубопровода 1. Устройство, реализующее данный способ, благодаря наличию заслонки 3 и шлюзовой камеры 4 устанавливают и демонтируют без перерыва подачи воды (см. чертеж). Напорная трубка 5 устройства, изогнутая в направлении, противоположном направлению скорости потока, воспринимает полное давление Px в трубопроводе 1, а трубка 6 - статическое давление Po. При равенстве Px и Po чувствительный элемент 9 при любом из двух рабочих положений электромагнитного клапана 12 находится в покое.

На чертеже сплошными стрелками показано состояние клапана 12, при котором напорная трубка 5 подключена к трубке 7, трубка 6 статического давления подключена к трубке 8 соединительной линии, а штриховыми стрелками - состояние, при котором трубки 7 и 8 соединительной линии клапана подключены к трубкам 6 и 5 соответственно.

Чувствительный элемент 9 может представлять собой сплошную либо с отверстием выбранного диаметра перегородку, смонтированную на трубках 7 и 8 посредством защитных чехлов 10 - 11. Расстоянием между микровыключателями 13 и 14 задают величину полного хода элемента 9, а для установления соответствия времени прохождения элементом 9 указанного расстояния со скоростью потока подачу напряжения на обмотку приводного электромагнита клапана 12 и ее обесточивания производят при срабатывании микровыключателей 13 и 14, подключенных ко второму прибору 15. При этом расстоянием между крайними положениями элемента 9 задают частоту следования формируемых прибором 15 информационных импульсов, соответствующую верхнему пределу скорости потока для данного диаметра трубопровода 1 (для стальных труб диаметром 800 мм максимальная скорость потока воды составляет 1,54 м/с, диаметром 1600 мм - 1,87 м/с).

Если давление Px превышает значение статического давления Po, чувствительный элемент 9 под напором воды в трубке 7, подключенной в исходном состоянии клапана 12 к напорной трубке 5, начинает смещаться в сторону микровыключателя 14. При достижении элементом 9 указанного микровыключателя последний срабатывает. Одновременно прибором 15 формируется первый информационный импульс, который используют для подключения напряжения к обмотке приводного электромагнита клапана 12. Сердечник электромагнита перемещает с помощью штока золотник и подключает напорный штуцер клапана 12 (трубку 5) ко второму штуцеру отвода воды (ко второй трубке 8 соединительной линии). При этом сливной штуцер (линия 6 статического давления) клапана 12 подключается к первому штуцеру отвода воды (к первой трубке 7 соединительной линии). В результате чувствительный элемент 9 под давлением, равным разнице давлений Px и Po, начнет смещаться в сторону первого микровыключателя 13, при срабатывании которого прибором 15 формируется второй информационный импульс, посредством которого обмотка приводного электромагнита клапана 12 обесточивается. При этом золотник клапана 12 возвращается в исходное состояние и подключает напорную трубку 5 к первой трубке 7 соединительной линии.

Т. е. , в процессе работы устройства его вторичный прибор 15 формирует последовательность информационных импульсов, частота следования которых зависит лишь от значения скорости потока воды в трубопроводе 1. Поэтому по величине указанной частоты судят о мгновенном расходе, а по количеству регистрируемых импульсов - о суммарном расходе.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ отличается простотой реализации, что способствует повышению надежности определения как мгновенного, так и суммарного расхода воды в трубопроводах большого диаметра.

Литература: 1. Лобачев П.В., Шевелев Ф.А. "Водомеры для водопроводов и канализации", Изд. лит. по строительству, М., 1964, с. 267 - 276.

2. Патент РФ N 2084830 по кл. G 01 F 1/38, Бюл. 20 1997 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Способ определения расхода воды в трубопроводах большого диаметра путем периодического измерения скорости потока в заданной области его поперечного сечения при частичном блокировании потока этой области и преобразования воздействия потока в линейное смещение чувствительного элемента, отличающийся тем, что при достижении чувствительным элементом крайних положений формируют информационные импульсы, используют информационные импульсы для смены направления указанного воздействия на противоположное, считывают информационные импульсы, и по частоте их следования судят о величине мгновенного расхода, а по количеству - о суммарном расходе рабочей среды.

2. Устройство для реализации способа, содержащее датчик скорости, выполненный в виде чувствительного элемента, установленного с возможностью обеспечения возвратно-поступательного смещения, и вторичный прибор, отличающееся тем, что в состав его датчика скорости включены линия полного давления, выполненная в виде напорной трубки, изогнутой в направлении, противоположном направлению потока воды в трубопроводе, линия статического давления, соединительная линия, в которую вмонтирован чувствительный элемент, четырхходовый элементный клапан и микровыключатели, установленным с возможностью их срабатывания при крайних положениях чувствительного элемента, напорный штуцер электромагнитного клапана соединен с линией полного давления, сливной штуцер - с линией статического давления, а к первому и второму штуцерам отвода воды от капана подключена соединительная линия.

РИСУНКИ

Рисунок 1