СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 1995 года по МПК G01F1/34 

Изобретение относится к средствам учета и контроля жидких и газовых потоков и может применяться во всех областях техники, связанных с трубопроводным транспортом текучих сред.

Широко известные диафрагменные и турбинные расходомеры обеспечивают измерение лишь объемного расхода среды [1]
Однако во многих случаях это не решает задачу учета текучих сред, так как непостоянные давления и температура реальных потоков приводят к колебаниям плотности среды и соответственно к неучету фактического ее количества, проходящего по трубопроводу. Использование корректоров по температуре, давлению и плотности усложняет измерительную схему.

Известно измерение массового расхода с помощью вращающегося диска с эксцентричным отверстием [2]
Недостатком известного способа является значительное сопротивление измеряемому потоку за счет того, что он перегорожен диском. Это ограничивает диапазон измеряемых расходов.

Ближайшим аналогом изобретения является способ, реализованный в устройстве [3] согласно которому массовый расход определяется по перепаду давления в месте пересечения измеряемого потока дополнительным потоком, создаваемым насосом. Сопротивление измеряемому потоку при этом может быть достаточно малым, так как регулируется скоростью вала привода насоса.

Недостатком известного способа является значительная зависимость показаний от колебаний вязкости среды, прежде всего вследствие изменений температуры. Это объясняется тем, что с возрастанием вязкости среды увеличивается сцепление ее со стенками канала дополнительного потока, увеличивается толщина пограничного слоя у этих стенок, соответственно сужается фактическое сечение этого потока, а скорость этого дополнительного потока в зоне пересечения его с измеряемым возрастает. Однако для обеспечения точности измерения известным способом необходимо постоянство скорости дополнительного потока и его сечения.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения постоянства скорости и сечения дополнительного потока в области пересечения его с измеряемым.

Цель достигается тем, что дополнительный поток в область пересечения его с измеряемым подают разделенным на части перегородками, ориентированными поперек направления дополнительного, при этом дополнительный поток создают движением разделяющих его перегородок, либо перегородки перемещают дополнительным потоком, причем перегородки перемещают в зависимости от их взаимодействия с дополнительным потоком, или дополнительный поток регулируют в зависимости от перепада давления.

На фиг. 1, 2 показан расходомер, в котором дополнительный поток создается движением разделяющих его перегородок; на фиг. 3 расходомер с перегородками, вращающимися от дополнительного потока.

В исполнении по фиг. 1 и 2 расходомер содержит трубопровод 1 измеряемого потока, полость 2 циркуляции дополнительного потока, лопастное колесо 3 в этой полости, привод 4 (электродвигатель) вращения колеса 3, дифманометр 5 с импульсными трубками 6 отбора перепада давления.

В исполнении по фиг. 3 колесо 3 установлено без привода, с возможностью свободного вращения. Полость 2 соединена каналами 7 с центробежным насосом 8, а привод 4 подключен к насосу.

В обоих исполнениях колесо 3 установлено таким образом, что его лопасти оказываются в зоне пересечения трубопровода 1 измеряемого потока с полостью 2 циркуляции дополнительного потока. Импульсные трубки 6 дифманометра 5 сообщают его с измеряемым потоком до и после этого пересечения.

В расходомере по фиг. 1 и 2 способ реализуется следующим образом.

Лопастное колесо 3 приводят во вращение с постоянной скоростью с помощью привода 4. При этом лопасти колеса захватывают текучую среду (жидкость, газ) и вращают ее в полости 2, создавая дополнительный поток, пересекающий измеряемый и выходящий из области этого пересечения. В результате пересечения потоков возникает перепад давления в измеряемом потоке, который по импульсным трубкам 6 передается на дифманометр 5.

В описываемом способе (фиг. 1 и 2) дополнительный поток подается в область пересечения с измеряемым, разделенным на части поперечными перегородками в виде лопастей колеса 3. Это препятствует развитию пограничного слоя и, следовательно, колебаниям толщины этого слоя, который вообще ограничен зазорами между лопастями колеса 3 и стенками полости 2. Таким образом выдерживаются постоянное сечение и скорость дополнительного потока и обеспечивается необходимая точность измерения расхода.

Этот же эффект получается в расходомере по фиг. 3, с той лишь разницей, что дополнительный поток создается не колесом 3, а насосом 8. Колесо 3 при этом свободно вращается под действием потока.

Смысл варианта по фиг. 3 в возможности использования серийного оборудования (центробежный насос с приводом) и в создании при необходимости более мощного дополнительного потока.

Еще большее повышение точности измерения по фиг. 1 и 2 возможно за счет регулирования скорости перемещения перегородок (колеса 3) в зависимости от их взаимодействия с дополнительным потоком. Для этого должен быть использован привод 4 с регулируемыми оборотами. Сигналом к изменению скорости может быть потребление энергии приводом. Таким способом возможно исключение нелинейностей в зависимости между расходом и перепадом давления, а также увеличение диапазона линейной зависимости между этими параметрами.

Во всех исполнениях расходомера возможно также регулирование дополнительного потока в зависимости от перепада давления. При этом питание привода должно управляться сигналом дифманометра по заданной программе. Это также может повысить точность измерения расхода.

Большие возможности способ имеет по расширению диапазона измерения. Чем больше скорость дополнительного потока, тем больше его сопротивление измеряемому. Следовательно, задавая различные скорости привода, можно измерять потоки с различным диапазоном расходов. При этом достаточно иметь на дифманометре несколько шкал при одном и том же указателе.

Использование: для учета и контроля жидких и газовых потоков при транспортировке их по трубопроводу. Сущность изобретения: измеряемый поток пересекают дополнительным потоком, разделенным на части перегородками, ориентированными поперек дополнительного потока, измеряют перепад давления до и после пересечения потоков, по величине которого определяют расход, при этом дополнительный поток создают движением разделяющих его перегородок, либо перегородки перемещают дополнительным потоком, причем перегородки могут перемещать в зависимости от их взаимодействия с дополнительным потоком или дополнительный поток регулируют в зависимости от перепада давления. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, состоящий в том, что измеряемый поток пересекают дополнительным и выводят его из области пересечения, а расход определяют по перепаду давления в измеряемом потоке между точками до и после пересечения его дополнительным потоком, отличающийся тем, что дополнительный поток в область пересечения с измеряемым подают разделенным на части перегородками, ориентированными поперек направления дополнительного потока. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный поток создают движением разделяющих его перегородок. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перегородки перемещают дополнительным потоком. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перегородки перемещают в зависимости от их взаимодействия с дополнительным потоком. 5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что дополнительный поток регулируют в зависимости от перепада давления.