Меточный тепловой расходомер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

269339 (61) Дополнительное и авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.11.78 (21) 2687572/18-10 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51)М.К.. С 01 F I/70

Государствеикый комитет (43) Опубликованю 07.10.80. Бюллетемь ¹ 37

IIo делам иэобретеиий и открытий (53) УД К 681.121.8 (088.8) (45) Дата опубликования описания 14.10.80 (72) Авторы

1 кзобретеаия В. Б. Басков, С. E. Кириллов, Г. А. Соколов и H. А. Сягаев (71) Заявитель Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технолог ческий институт имени Ленсовета (54) МЕТОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР

1„= 1„- - W-....

Изобретение относится к области измерения,расходов жидкостей, в частности к тепловым меточным расходомерам. Известны тепловые меточные расходомеры, в Ко1 торых тепловая метка создается искровым разрядником или введением в поток среды .с отличающейся температурой. Регистрация времени движения тепловой метки по контрольному участку осуществляется термоприемникаии, установленными в потоке (1). Недостатком указанных расходомеров является невозможность измерения ,массового расхода в условиях переменного состава.

Наиболее близким по технической сущности является расходомер, в .котором наряду с измерением времени движения метки измеряется и температура метки с целью введения коррекции по составу потока (2).

Основным недостатком указанного расходомера является инерционнасть, обусловленная непрерывным изменением длины и формы метки по мере ее движения.

Цель изобретения — снижение инерционности и повышение точности измерения.

Это достигается тем, что расходомер снабжен дополнительным чувствительным элементом, установленным на расстоянви

W.:„1„

1 — "2 " от основного чувствительно го элемента и включенным дифференциально с ним, а к выходу измерительного блока измерительной схемы подключен интегратор.

На фиг. 1 показан начальный профиль метки сплошной линией, профиль метки в зоне регистратора — пунктирной линией; на фиг. 2 — форма выходного сигнала, представляющая собой разность сигналов

10 с основного и даполнительного чувствительных элементов; на фиг. 3 — блок-схема меточного теплового расходомера.

Выбор места установки дополнительного чувствительного элемента (термоприем1ь ника) определяется длительностью импульса излучателя и диапазоном измерения.

При лостоянной длительности импулыса и мощности источника излучения, действующего на участке длиной 1„, начальная дли ® на метки определяется из выражения где W — скорость на оси протока.

Начальный температурный профиль метки симметричен (фиг. 1). Влияние прогрева стенки и скоростного профиля потока приводит к существенному удлинению длины метки и особенно ее заднего фронта и нарушению симметрии температурного

769339 х+2L

W„„

l„W, „+l„

2 2 где W, — значение скорости на оси потока, соответствую|щее верхнему пределу измеряемого диапазона расходов; длина участка нагрева, „— время импульса (работы) излучателя; l„начальная длина метки.

Выбор расстояния L в качестве базового расстояния между основным iH дополнительным термоприемником обусловлен тем, что максимум температуры приходится йа середину метки, причем положение максимума температуры относительно переднего фронта практически не изменяется в течен ие всего времени «жизни» метки и остается равным L.

Расходомер содержит блок управления

1, источник тепловых мепок 2, регистраторы меток 8 и 4, блок измерения 5, интегрирующий блок б, блок отсчета времени 7, функциональный блок 8, сумматор 9, измеритель 10, измерительный прибор 11 и пат- . рубок трубопровода 12.

Расходомер работает следующим образом. Блок управления 1 периодически включает источник тепловых меток 2 подачей прямоугольных импульсов с постоянной частотой в цепь питания и срочника меток 2.

В качестве неконтактных источников тепловых меток можно использовать СВЧ, ВЧ или ИК-излучатели.

Скорость потока определяется путем измерения времени движения метки от места ввода ее в поток,до перьвого (по ходу потока) регистратора меток 8. Время фиксируется следующцм образом, Управляющий импульс с блока управления 1 включает источник меток2 и запускает блок отсчета времени 7. Отключается блок отсчета времени сигналом с регистратора 8 в момент фиксациями метки.

В блоке измерения 5 суммируются сигналы, поступающие с основного 8 и дополн ительного 4 регистраторов.

Выходной сигнал, представляющий собой разность сигналов с регистраторов 8 и

40 профиля, поэтому в зоне регистратора он уже имеет вид, показанный пунктирной линией (фиг 1), а длина метки увеличивается до l„", Т а ким образом, существенно ог,раничивается быстродействие,:поскольку подача следующей метки возможна только через время т", в момент,;когда, температура метки станет меньше температуры порога срабатывания Т< Т,.

Компенсация указанной деформации метки осуществляется установкой дополнительного регистратора на расстоянии, равном половине начальной длины метки

4, благодаря установке дополнительного термоприемника на расстоянии L от основ ного, имеет вид, представленный на фиг. 2.

Следующая метка уже может быть подана

5 ерез время

10 где К„значение скорости на оси потока, соответствующее нижнему пределу измеряемого диапазона расходов, причем с (т"", поскольку l„=2L ((l„" ; т — имеет вполне определенное значение; х — рас15 стояние от излучателя до регистрацора.

Выходной сигнал с блока 5 непрерывно интегрируется интегратором б и измеряется измерительным блоком 10. В момент, когда разность сигналов с регистраторов 8 и 4

20 равна нулю, выходной сигнал измерителя

10, являющийся функцией расхода и состава, сравнивается в сумматоре 9 с опорным сигналом, который вырабатывается функциональным блоком 8.

Величина опорного сигнала равна интегральной разности температур в зоне регистраторов при постоянном начальном составе среды для полученных в блоке 7 значений расхода.

30 Разность опорного сигнала и измеренного, получаемая на выходе сумматора,-функц ионально связана с составом измеряемой среды.

Совокупность времени движения метки

З5 от источника до регистратора и.состава измеряемой среды позволяет получить массовый;расход, регистрируемый прибором 11.

Формула изобретения

Меточный тепловой расходомер, содержащий источник тепловых меток, чувствительный элемент, 1измерительную схему и схему управления, отличающийся тем, 45 что, с целью снижения инерционности и повышения точности измерения, он снабжен дополнительным чувствительным элементом, установленным на расстоянии

W Ь -„„1

L — от основного чувствительно. го элемента и включенным дифференциально с ним, а к выходу измерительного блока измерительной схемы подключен интегратор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Катыс Г. П. Системы автоматического контроля полей скоростей и расходов. М., 60 «Наука», 1963.

2. Авторское свидетельство СССР № 605096, кл. -G 01 F 1/70, 1976.

769339

p4f а

Составитель Н. Андреева

Техред И. Пенчко

Редактор О. Филиппова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1232/1257 Изд. ¹ 473 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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