Устройство для измерения скорости и расхода твердого компонента в двухфазных потоках

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

"." 661343 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 230876 (2>) 2400672/18-10 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет (g ) К 2 (01 P 5/10

Государственный комитет

СССР ио аелам изобретений и открытий (53) ПЖ 6 8 1, 1 2 1, . 8 (088. 8) Опубликовано050579 Бюллетень NP 17

Дата опубликования описания 070579 (72) Авторы и3О6рЕтеиия С. С. Колотуша, С. Ф. Коэубовский и P.,T ° Франко

Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И РАСХОДА ТВЕРДОГО КОМПОНЕНТА В ДВУХФАЗНЫХ

ПОТОК AK

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при пневмотранспорте сыпучих материалов и других видов транспортирования °

Известны устройства для измерения скоростей и расходов дисперсных, потоков, содержащие первичный емкостной преобразователь, мостовую измерительную схему, коррелятор, усилители, ре" гистратор и источник питания (1), Недостатком этих устройств является низкая точность. и надежность измерений.

Ближайшим по технической сущности является устройство,для измерения ско» рости и расхода твердого компонента в двухфазных потоках, содержащее установленные на известном расстоянии в потоке два измерительных емкостных 2О преобразователя с минимальньм законом изменения напряженности электрического поля по оси рабочего объема, входные; устройства которых через коррелятор связаны с первьм входом множительного устройства (2) .

Однако отмечается малая точность измерения расхода. Это обусловлено тем, что при использовании для измерения концентрации частиц одного из емкостных преобразователей с неравномерным электрическим полем не достигается высокая точность измерения концентрации, так как напряженность электрического поля в преобразователях имеет различную по сечению величину. В результате емкость такого преобразователя изменяется в зависимости от размещения материала по сече- нию трубопровода, а точность измерения концентрации относительно низкая.

Так как для измерения расхода сигналы,плотности (концентрация) и скорости перемножают между собой, точность измерения расхода низкая, Предлагаемое устройство отличается тем, что оно снабжено компенсационным емкостным преобразователем, причем один из измерительных емкостных преобразователей через входные устройства и сумматор связан с компенсационньм емкостным преобразователем, выполненным с максимальным обратным законом изменения напряженности по оси рабочего объема, а выход суммато" ра соединен со вторым входом множительного устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг, 2 и 3 — графики изменения выходного сигнала преобра661343

v(t ) — скорос ть частиц.

Для потоков с постоянной скоростью (t) выражение (1) примет вид

4=7

Q ii) =vj (к (ii. i<,(i))di

5 (,=0

Скорость v(t) в выражении (1) измеряют следующим образом.

Поскольку преобразователи 3 и 4 установлены на известном расстоянии

О один от другого, переменная флуктуационная составляющая с выхода преобразователя 3, повторится на выходе преобразователя 4, но с некоторым запаздыванием 7 щ, пропорциональным ðàñстоянию 1 между преобразователями 2

3. . и обратно пропорциональным скоросР ти v(t) потока р m

V (3)

Укаэанные переменные флуктуационные составляющие сигналов близки по своей форме, но отличаются на некоторую величину, характеризующую пере. группировку частиц на участке трубопровода длиной 0, и могут рассматриваться как ограниченный.по о частоте

Ф. .„() турбуленцией транспортирующей фазы (воздуха) белый шум, частотный спектр которого ) (<) = Р,«) к,q,ц jy, где к1c) g () е) — частотная характеристика преобразователя.

Выходной сигнал коррелятора 6 представляет собой взаимную корреляционную функцию R((Iпеременных флуктуационных сиги лов f1(t) и f (t) преобразователей 3 и 4.

Т ()=, ji,(t-"),(i)dt.-", i (< Ä)i (.-„ i de о (5j

При использовании для измерения линейной скорости одного иэ преобразователей 3 или 4 взаимная корреляционная функция на основании эргодического свойства примет выражение 7

%(") =МИ (i-11 (<)=lid )((6- )i (t)dt=т ((, ()1 je)=f (t-i()f (a i )=n(i ) ) (з зователей в зависимости от перемещения частиц заданной ко((центрации B диаметральных плоскостях, проходящих через ось трубопровода; на фиг. 4 график изменения суммарного сигнала преобразователей.

Устройство для измерения скорости и расхода устанавливается в трубопроводе 1 анализируемого потока и содержит преобразователи 2-4, которые могут иметь непосредственный контакт с движущимся потоком или отделяться от него. Преобразователи 3 и 4 выполнены в виде пар колец, установленных в трубопроводе 1 на известном расстоянии друг от друга. Преобразователь 2 выполнен в виде пары противолежащих винтовых поверхностей и может устанавливаться как между преобразователями

3 и 4, так и у любого из них. ПреобразЬватели 2-4 включены во входные устройства 5 для измерения емкости, 2() выполненные, например, в виде концентраторов, содержащих мостовую схему, на входе которой включены емкостные преобразователи, запитанную от генератора, выход которой связан через детектор и фильтр с регистрирующим при25 бором (на чертеже не показан), Входные устройства 5 через коррелятор 6 включены на первый вход множительного устройства 7, а преобразователи 2 и 3 через сумматор 8, выполненный, например, в виде операционного усилителя, — на второй вход множительного устройства. На выход множительного устройства включен измерительный прибор, проградуированный в единицах из.- 35 мерения массового расхода.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на электроды преобразователей 2-4 в рабочем - 40 объеме трубопровода подачи анализируемого потока 1 создается неравномерное электрическое поле, напряженность которого увеличивается в преобразователе 2 к оси трубопровода, а в преобра- 45 эователях 3 и 4 уменьшается к оси трубопровода. Любой поток характеризуется наличием естественных флуктуаций колебаний по плотности (концентрации) частиц. Поэтому при перемещении частиц через рабочий объем преобразова50 телей происходит формирование как постоянной, так и переменной флуктуационной составляющих, причем переменная составляющая изменяется по закону изменения плотности (концентрации)

Я частиц и носит случайный характер.

Измерение массового расхода Я,(t) происходит. согласно выражению

Ф. =Т

Q(t) =J (К, ц+ К,(а)) т(ци, й) 6О

t--0 где K1(t) — концентрация (плотность) частиц в преобразователе 2;

K (t) — концентрация (плотность) частиц в преобразователе 3 или 4; (6) где М вЂ” знак операции математического ожидания (усреднения по множеству), чертой обозначено усреднение по времени;

A(U) — автокорреляционная функция сигнала f<(t) преобразователя 3;

Т вЂ” время усреднения интегрирования а

Выходной сигнал коррелятора 6 максимален при С =,п, т,е. при равенстве введенной регулируемой задержки Ф транспортному запаздыванию с щ. Иэме661343 (7) ч=г

Щсг.1

Д Рог. 2

Составитель В. Куприянов

Рецакто О. Филиппова Техрец И,Ьоталои Корректор а.оииицкая

Заказ 2433/40 Тираж 1089 Подписное

1 НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. д, 4 5

f,,: —,о—

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 няя величину регулируемой задержки в корреляторе 6, добиваются максимального показания измерительного прибора на выходе коррелятора (на чертеже не показан) . Этим обеспечивают условия

Так как tt однозначно связано со скоростью V, по величине введенной регулируемой задержки, исходя из выражения (3), определяют скорость Ф

При применении вместо множительного устройства вычитающего (или сумматора) получаемая на выходе коррелятора 6 корреляционная функция имеет вид

Т

<(tt(= —, (>,(t-" (-f,(t- „,() dt=x(", (1 я о (8)

Эта функция имеет максимум (в случае суммирования) или минимум (в слу чае вычитания) при тех .же значениях регулируемой задержки, что и корреляционная функция, вычисленная путем перемножения. Полученная таким chocoбом функция может быть использована для определения регулируемой задержки, соответствующей максимуму корреляционной Функции.

Формула изобретения устройство для измерения скорости и расхода твердого компонента в двухфазных потоках,, содержащее установленные на известном расстоянии в потоке два измерительных емкостных преобразователя с минимальным законом изменения напряженности электрического поля по оси рабочего объема, входные устройства которых через коррелятор связаны с первым входом множительно)0 го устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, оно снабжено компенсационным емкостным преобразователем, причем один иэ измерительных емкостных преобразователей через входные устройства и сумматор связан с компенсационным емкостным преобразователем, выполненным с максимальным обратным законом изменения напряженности по оси рабочего объема, а выход сумматора соединен со вторым входом множительного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коэубовский С. Ф. Корреляцион25 ные экспериментальные системы. Справочник, Киев, Наукова думка, 1973, с. 166 †1, 2, Патент Англии 9 1235856, кл. G 01 R 5/20, 1971.