Устройство для измерения скорости жидкости в двухфазном потоке

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,699432

° ! (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (51)М. Кл. (22) Заявлена 23.11.77 (21) 2S46626/18 — 10 с присоединением заявки,%

G 0! P S/08

Гвсударстеенньй комитет

СССР на делам нэооретеннй и открытий (23) Приоритет

Опубликована 25.1!.79. Бтоллетень Ж 43 (53) УДК 532.574 (088.8) Дата опубликования описания 25.11.79 (72) Авторы изобретения

О. Н. Кашинский и В. А. Малков (7!) Заявитель

Институт теплафизикп Сибирского отделештя АН СССР (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ЖИДКОСТИ В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ

Изобретение относится к технике иэмеретщя параметров двухфазных гаэажндкостных потоков, таких как средняя скорость жидкости и среднеквадратичное значение пульсируй скорости жидкости.

Известно устройство для измерештя скорости и пульсаций скорости в двухфазном потоке иа основе термоанемаметра f l ), Недостатком описанного устройства при измерении в двухфазном потоке является больтО шой размер датчика, что приводит к большим погрешностям измерения скорости яащкости в двухфазном потоке с мелкими пуэьгрями газа, поскольку в этом случае наличие датчика существенно изменяет струкгуру потока.

I5

Наиболее близким к изобретению по техни теской сущности является устройство для измгрештя скорости жидкости (2), состоящее иэ датчика (катад и анод), емкости с раствором электролита, источника регулируемого поХ стоянного напряжения, электрической схемы и регистрирующего прибора.

Недостатком устройства явлчется то, что нельзя четко выделить в сигттале датчика момен-и перехода от жидкой к газовой фазе и обратно, поскольку отсутствует резкое различие между уровняьят сигнала датчика в жидкости и при вхождении в газовую фазу. Поэтому погрешность измерения скорости жидкой фазы в описанном устройстве возрастает с ростом количества газа, нроХодящего через точку, в которой находится датчик.

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости жидкости в двухфазном потоке за счет более четкой фиксации моментов перехода границ газа — жидкость.

Для достижения цели в предлагаемое устройство введены генератор переменного напряжеш я, широкополосный усилитель постоянного тока, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, ключ и формирователь, причем генератор переменного напряжения включен между датчиком и источником постоянного напряжения, который через последовательно соединенные широкополосный усилитель, фильтр нижних частот и ключ подключен к регистрирующему прибору, а управляющий вход ключа через ма двух напряжений: постоянного и переменного. Частота источника переменного напряжения выбирается такой, чтобы она была в несколько раз выше наибольшей частоты в спектре исследуемых пульсаций скорости. Ток датчика и пропорциональное ему напряжение на выходе усилителя имеют вид, изображенный на фиг. 2а, и имеют низкочастотную составляющую, определяемую пульсациями скорости жидкости в окрестности датчика, и высокочастотную составляющую, амплитуда которой имеет два фиксированных уровня, в зависимости от того, находится ли датчик в жидкой или газовой фазе. На выходе фильтра нижних частот сигнал имеет вид, изображенный на фиг. 26: высокочастотная составляющая в этом сигнале отсутствует. Сигнал на выходе фильтра верхних частот имеет вид, приведенный на фиг. 2в, огибающая его имеет значение Ч„, когда датчик находится в жидкости, и значение V, когда датчик находится в газе. Высокочастотная составляющая сигнала поступает на формирователь, который формирует прямоугольные импульсы различной длительности, изображенные на фиг. 2г. Напряжение на выходе формирователя равно V>, когда датчик находится в жидкости, и нулю, когда датчик находится в газе. Выходное напряжение формирователя управляет ключом. Ключ пропускает низкочастотный сигнал с выхода фильтра нижних частот, когда напряжение на выходе формирователя равно Ч3, и запирает этот сигнал, когда напряжение на выходе формирователя равно нул:о. Таким образом, сигнал на,выходе ключа имеет вид, показанный на фиг. 2д.

Этот сигнал пропорционален мгновенному значению низкочастотной составляющей тока датчика, когда датчик находится в жидкости, и равен кулю, когда датчик находится в газе.

Путем соответствующей обработки выходного сигнала ключа на регистрирующем приборе можно получить средшою скорость жидкой фазы и среднеквадратичное значение пульсаций скорости жидкой фазы в двухфазном потоке.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости жидкости в двухфазном потоке, содержащее коидукционный датчик, емкость с электролитом, источник постоянного напряжения и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения. скорости жидкости в двухфазном потоке, в него введены генератор переменного напряжения, широкополосный усилитель постоянного тока, фильтр верхних частот, фильтр нижних

3 699432 4 последовательно соединенные формирователь и фильтр верхних частот соединен. с выходом широкополосного усилителя.

В такой схеме благодаря наличию генератора переменного напряжения, последовательно соединенного с источ шком постоянного напряжения, ток в цепи датчика имеет кроме низкочастотной составляющей еще и высокочастотную составляющую. Низкочастотная состав ляющая определяется величиной скорости жидкости, при наличии пульсаций скорости жидкости величина низкочастотной составляющей меняется. Высокочастотная составляющая (частота которой равна частоте генератора переменного напряжения) не зависит от скорости жидкости.

Она принимает два фиксированных значения в зависимости от того, находится ли датчик в жидкой или газовой фазе. Поскольку уровни высокочастотной составляющей четко определены, по моментам резкого изменеш я амшштуды высокочастотной составляющей можно точно определить моменты вхождения датчика в газовую фазу и выхода из нее. Сигнал высокочастотной составляющей затем управляет сигналом низкочастотной составляющей. Система, состоящая из фильтров верхних и нижних частот, формирователя и ключа, обеспечивает прохождение низкочастотной составляющей сигнала на регистрирующий прибор только в те моменты времени, когда датчик находится в жидкой 30 фазе. Когда же датчик находится в газовой фазе, ключ запирается, сигнал, поступающий на регистрирующий прибор, принимает нулевое значение. Таким образом, моменты времени, когда датчик находится в газовой фазе, не 35 вносят вклада в значение сигнала на выходе схемы, а следовательно, и не вызывают дополнительной погрешности измерения скорости жидкости в двухфазном потоке, На фнг, 1 представлена схема предлагаемого устройства для измерения скорости жидкости в двухфазном потоке.

Устройство содержит датчик (катод 1, анод 2), генератор 3 переменного напряжения, последовательно соединенный с источником постоянного налряжения 4, широкополосный усилитель 5 постоянного тока, на выходе которого подключены параллельно фильтр нижних частот 6, соединенный с ключом 7 и фильтр верхних частот 8, соединенный с формирователем 9, выходной сигнал которого управляет ключом 7, выход которого соединен с регистрирующим прибором 10.

На фнг. 2, а, б, в, г, д приведены временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство работает спедующим образом. ! 11а злектродиффузионный датчик подается сум5 частот, ключ и формирователь, причем генератор переменного напряжения включен между датчиком и источником постоянного напряжения, который через последовательно соединенные широкополосный усилитель, фильтр нижних частот и ключ подключен к регистрирующему прибору, а управляющий вход ключа через последовательно соединенные формирователь и фильтр верхних частот соединен с выходом широкополосного усилителя.

699432

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. А. Serizawa и др, "Turbulent struekture

of air water bubbly Flow". gnternation, боигпа1 of Multiphase Flow. Vol 2, рр. 221233, 1975.

2. Нигматулин P.Ø., Габсалямов. Электрохимический датчик скорости потока электропроводной жидкости. Приборы и системы управления. 1970, No 3, с. 27 — 19 (прототип).

699432

Составитель М, Хаустов

Техред 0Андрейко Корректор М. Пожо

Редактор Л. Бибер

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектнаи, 4

Заказ 7215/48 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открьпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскав наб., д. 4/S