СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА И ЖИДКОСТИ, НАПРИМЕР В ГАЗОПРОВОДАХ Российский патент 2001 года по МПК G01F1/20 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению расхода потоков газа и жидкости, например, транспортируемых по газопроводам.

Известны способы измерения расхода газа или жидкости в газопроводе, при которых измеряемый поток пропускают через изогнутый измерительный участок [1, 2]. Величину расхода определяют по перепаду статического давления между различными точками сечения участка у стенок, возникающего от действия на поток центробежных сил инерции.

Известен способ измерения расхода газа или жидкости в газопроводе, при котором измеряемый поток пропускают через измерительный участок, размещенный на поверхности Земли в горизонтальной плоскости вдоль меридиана [3]. Величину расхода определяют по перепаду статического давления между диаметрально противоположными точками сечения участка у стенок, возникающего от действия на поток сил инерции от ускорения Кориолиса.

Известен способ измерения расхода газа или жидкости в газопроводе, при котором измеряемый поток пропускают через измерительный участок в виде патрубка-поворота [4]. Величину расхода определяют по перепаду температуры между диаметрально противоположными точками сечения участка у стенок, возникающего от действия на поток центробежных сил инерции.

В качестве прототипа выбран способ измерения расхода газа и жидкости, например в газопроводе, при котором измеряемый поток пропускают через измерительный участок прямоугольного поперечного сечения, выполненный в виде патрубка-поворота, где поток находится в поле сил инерции, и измеряют перепад статического давления, возникающий на вогнутой и выпуклой стенках патрубка в диаметрально противоположных точках сечения измерительного участка у его стенок [5].

Недостатками указанных способов являются низкая точность и надежность измерений. Во-первых, используемые в газопроводах относительно низкие скорости движения потока не позволяют получить достаточных перепадов термодинамических параметров, зависящих от скорости. Во-вторых, параметры потока в пограничной области (у стенок) при таких скоростях не стабильны, что приводит к возникновению значительных помех при измерениях.

Целью изобретения является повышение надежности и точности измерений.

Согласно предлагаемому способу измерения расхода газа и жидкости (например, в газопроводе) измеряемый поток пропускают через измерительный участок, выполненный в виде патрубка-поворота прямоугольного поперечного сечения, где поток находится в поле сил инерции, и измеряют перепад статического давления, возникающий на вогнутой и выпуклой стенках патрубка в диаметрально противоположных точках сечения измерительного участка у его стенок. На входе в измерительный участок поток ускоряют на участке сужения, а на выходе из измерительного участка параметры потока восстанавливают до первоначальных значений на участке восстановления со степенью сужения 1,3... 1,5. Отношение высоты прямоугольного сечения к среднему радиусу поворота в плоскости, проходящей через ось измерительного участка, составляет 0,8... 1,5. При этом увеличение скорости потока в измерительном участке приводит к увеличению относительной разности измеряемого параметра (в квадратной зависимости), а термодинамические параметры пограничного слоя потока, двигающегося вдоль плоской стенки, более стабильны, что, в конечном счете, и приводит к повышению точности и надежности измерений.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан измерительный патрубок-поворот. Стрелками показано направление движения потока.

Сущность предлагаемого способа показана на примере измерения расхода газа в патрубке-повороте.

Патрубок, встроенный в газопровод (не показан), состоит из участка сужения 1, измерительного участка 2 прямоугольного сечения и участка восстановления 3. На вогнутой и выпуклой стенках участка 2 установлены датчики статического давления 4 и 5, которые соединены с измерительным устройством (не показано).

При вхождении газа в участок 1 скорость потока возрастает. Далее на участке 2 в потоке под действием центробежной силы инерции возникает градиент статического давления, величина которого пропорциональна расходу газа. Максимальное значение перепада давления соответствует разнице давлений, измеряемых с помощью датчиков 4 и 5 протарированным измерительным устройством. Далее на участке 3 параметры потока восстанавливаются до первоначальных значений.

Экспериментальные исследования патрубка-поворота показали, что степень кривизны поворота, равная отношению высоты сечения h измерительного участка к среднему радиусу поворота R в плоскости, проходящей через ось участка, должна составлять 0,8. . .1,5. Лучший результат достигается, когда степень сужения участка восстановления составляет 1,3...1,5. При меньших значениях сигнал на датчиках мал, а при больших - возникают значительные потери при прохождении потока через измерительный участок.

Источники информации
1. Патент США N 5641915, 1997.

2. Патент США N 5834659, 1998.

3. Патент РФ N 2010168, 1994.

4. Патент США N 4470311, 1984.

5. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., Машиностроение, 1989. С. 117-120.

Поток пропускают через измерительный участок в виде патрубка-поворота (колена) прямоугольного сечения, отношение высоты которого к среднему радиусу поворота в плоскости, проходящей через ось измерительного участка, составляет 0,8 - 1,5. На входе в измерительный участок поток ускоряют, а на выходе параметры потока восстанавливают до первоначальных значений на участке восстановления со степенью сужения 1,3 - 1,5. Измеряют перепад статического давления в диаметрально противоположных точках сечения измерительного участка. Изобретение обеспечивает повышение точности и надежности измерений. 1 ил.

Способ измерения расхода газа и жидкости, например, в газопроводе, при котором измеряемый поток пропускают через измерительный участок, поперечное сечение которого является прямоугольным, выполненный в виде патрубка-поворота, где поток находится в поле сил инерции, и измеряют перепад статического давления, возникающий на вогнутой и выпуклой стенках патрубка в диаметрально противоположных точках сечения измерительного участка у его стенок, отличающийся тем, что на входе в измерительный участок поток ускоряют на участке сужения, на выходе из измерительного участка параметры потока восстанавливают до первоначальных значений на участке восстановления со степенью сужения 1,3 - 1,5, а отношение высоты прямоугольного сечения к среднему радиусу поворота в плоскости, проходящей через ось измерительного участка, составляет 0,8 - 1,5.