СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТЕКУЩИХ ЖИДКОСТЕЙ С ПЕРЕМЕННЫМ УРОВНЕМ И РАСХОДОМЕР ЖИДКОСТИ Российский патент 1996 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам и устройствам для измерения расхода жидкостей с переменным уровнем как в открытых, так и в закрытых потоках.

Известен способ измерения расхода жидкости в потоках с переменным уровнем, при котором измерение расхода производят с учетом как скорости, так и уровня жидкости [1]
Недостатком указанного способа является низкая точность измерения уровня переменного потока жидкости, обусловленная тем, что измерение уровня жидкости производят не непосредственно, а определяют косвенным образом из решения двух уравнений, описывающих распространение ультразвукового сигнала по потоку и против него.

Ближайшим аналогом изобретения является устройство для определения расхода жидкости в открытых потоках с переменным уровнем [2]
В указанном изобретении определение расхода осуществляется с помощью устройства, устанавливаемого над поверхностью жидкости. При этом скорость потока и уровень определяются путем измерения времени прохождения лучей по потоку, против потока и перпендикулярно потоку.

Недостатком данного способа является то, что он не может быть применен для измерения потоков, уровень которых превышает уровень расположения прибора, поскольку измерение производится по лучам, распространяемым из зоны, расположенной выше уровня жидкости вниз и отражаемым от ее поверхности.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение универсальности и точности измерения расхода жидкости с постоянным и переменным уровнем как в открытых, так и в закрытых потоках.

Это достигается тем, что в способе, включающем измерение ультразвукового сигнала под углом к направлению потока жидкости и против направления потока, измерение времени прохождения ультразвукового сигнала по указанным направлениям, измерение уровня жидкости и вычисление скорости и расхода, излучение ультразвукового сигнала производят в горизонтальной плоскости в измерительном канале трубопровода, а при измерении уровня ультразвуковой сигнал излучают в горизонтальной плоскости на отражатель и далее снизу к поверхности жидкости и измеряют время прохождения по этому пути, при этом, излучение ультразвукового сигнала производят одновременно по двум акустическим лучам, либо по одному.

Технический результат в расходомере достигается тем, что приемопередающие датчики установлены в измерительном канале, ограниченном стенками корпуса в горизонтальной плоскости, при этом приемопередающие датчики устройства измерения скорости установлены либо на противоположенных стенках корпуса либо на одной стенке на расстоянии друг от друга, устройство измерения уровня снабжено отражателем, установленным на противоположной от приемопередающего датчика стенке корпуса под углом 45^o.

Устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1 показан измеритель расхода с двумя парами приемопередающих датчиков (вид сверху); на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг. 3 то же, вид сбоку; на фиг. 4 вариант выполнения измерителя расхода жидкости с одной парой приемопередающих датчиков; на фиг. 5 установка измерителя расхода жидкости на объекте.

Расходомер жидкости (фиг. 1 и 2) содержит желобчатый корпус 1, в боковых стенках 2 и 3 которого закреплены две пары датчиков 4, 5 (передающие) и 6 и 7 (принимающие), служащие для определения скорости жидкости по потоку и против потока путем приема и передачи импульсов энергии, например, ультразвуковых волн. Направление потока показано стрелкой.

Для измерения уровня жидкости служит установленный в боковой стенке 3 приемопередающий датчик 8 (фиг. 1 и 3), взаимодействующий с отражателем 9, закрепленным в боковой стенке 2 корпуса 1.

Для формирования ультразвуковых импульсов в датчик, а также для вычисления и отображения информации служит электронный прибор (не показан).

В варианте выполнения изобретения (фиг. 4) расходомер оснащен одной парой приемопередающих датчиков 10, 11.

Для крепления расходомера, например, на открытом конце трубопровода, его корпус 1 оснащен крепежным приспособлением 12 (фиг. 5).

Расходомер работает следующим образом.

Корпус 1 с датчиками 4, 5, 6, 7 и 8 устанавливают в поток жидкости на дно. Для определения скорости жидкости от датчика 5 к датчику 7 под углом к направлению движения жидкости по потоку посылают ультразвуковой импульс и с помощью электронного прибора определяют время распространения импульса между датчиками.

От датчика 4 к датчику 6 посылают ультразвуковой импульс также под углом к направлению потока жидкости, но уже против потока, и определяют время распространению импульса и с помощью опять же электронного прибора вычисляют усредненную скорость движения жидкости.

Для определения уровня жидкости от приемопередающего датчика 8 посылают ультразвуковой импульс, который распространяется по следующему пути: от датчика 8 к отражателю 9, а от него снизу вверх к поверхности жидкости. Отразившись от поверхности жидкости, ультразвуковой импульс возвращается обратно через отражатель 9 к датчику 8.

При этом определяется время прохождения ультразвукового импульса и вычисляется уровень жидкости.

В варианте измерения скорости жидкости с помощью двух приемопередающих датчиков 10, 11 ультразвуковой импульс посылают от датчика 10 под углом к направлению жидкости по потоку таким образом, что он отражается от противоположной стенки 2 корпуса 1 и попадает на датчик 11. При этом электронным прибором измеряют время прохождения импульса. Затем аналогичным образом измеряют время прохождения импульса от датчика 11 к датчику 10 против потока. По полученным результатам с помощью электронного прибора вычисляют скорость движения жидкости.

На основе полученных данных, с помощью того же электронного прибора, определяют расход жидкости и отображают полученные результаты.

Применение данного способа и устройства позволяет с высокой точностью определять объем сточных вод, на основе чего производить расчет мощности очистных сооружений.

Использование: в измерительной технике для измерения расходов потоков с переменным уровнем. Сущность изобретения: устройство содержит желобчатый корпус 1 с боковыми стенками 2, 3, приемопередающие датчики 4, 5, 6, 7, 10, 11, устройства измерения скорости 8 и устройства измерения уровня, отражатель 9, крепежное приспособление. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ измерения расхода текучих жидкостей с переменным уровнем, включающий в себя излучение ультразвукового сигнала под углом к направлению потока жидкости и против направления потока, измерение времени прохождения ультразвукового сигнала в направлении потока жидкости и против направления потока, измерение уровня жидкости, вычисление средней скорости потока жидкости, вычисление расхода жидкости, отличающийся тем, что излучение ультразвукового сигнала производится в горизонтальной плоскости в измерительном канале трубопровода, а при измерении уровня ультразвуковой сигнал излучают в горизонтальной плоскости на отражатель и далее снизу к поверхности жидкости и измеряют время прохождения по этому пути. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение и прием ультразвукового сигнала производят одновременно при двум акустическим лучам с помощью двух пар датчиков. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение и прием ультразвукового сигнала осуществляют с помощью одной пары приемопередающих датчиков, причем принимают ультразвуковой сигнал, отраженный от противоположной стенки измерительного канала. 4. Расходомер жидкости, содержащий устройство измерения скорости, включающее по меньшей мере одну пару приемопередающих датчиков, устройство измерения уровня жидкости, включающее по меньшей мере один приемопередающий датчик, связанные с прибором для формирования ультразвуковых импульсов в датчиках и вычисления и отображения информации о расходе, отличающийся тем, что он содержит измерительный канал, ограниченный стенками корпуса, в котором в горизонтальной плоскости размещены датчики, а устройство измерения уровня снабжено отражателем ультразвуковых сигналов, установленным на противоположной от приемопередающего датчика стенке измерительного канала под углом 45^o. 5. Расходомер жидкости по п.4, отличающийся тем, что устройство измерения скорости содержит вторую пару приемопередающих датчиков, установленных на противоположных стенках измерительного канала. 6. Расходомер жидкости по п.4, отличающийся тем, что в устройстве измерения скорости, содержащем одну пару приемопередающих датчиков, датчики расположены на одной стенке корпуса на расстоянии друг от друга.