МЕТОЧНЫЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 2003 года по МПК G01F1/704 G01F1/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения расхода жидкостей и газов.

Преимущественно данное изобретение предназначено для измерения расхода жидкостей, способных образовывать осадок на стенках трубопровода.

Известен расходомер жидкости, действие которого основано на измерении времени перемещения на заданном участке пути гидродинамической метки - локального объема потока, не имеющего вращательного движения, которую создают поворотными лопатками, меняющими знак угла относительно продольной оси закручиванием потока сначала в одну, а затем в другую сторону. (А.с. СССР 1203367, М.кл. G 01 F 1/00, 07.01.86).

Основным недостатком этого расходомера является низкая надежность, что обусловлено наличием движущихся механических деталей. Указанный недостаток особенно проявляется при измерении расхода жидкостей, содержащих примеси, способные выпадать в осадок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является меточный расходомер жидкости, содержащий измерительный участок трубопровода, закрепленную на нем катушку, расположенный на трубопроводе датчик метки, соединенный с измерительной схемой (Катыс Г.П. Системы автоматического контроля скоростей и расходов. - М.: Наука, 1965, с. 423, 433).

Недостатком данного технического решения является ограниченное применение и невозможность измерять расход газа.

Указанные недостатки обусловлены тем, что магнитное поле катушки создает вихревую метку только в проводящих жидкостях. При измерении расхода жидкости с примесями на стенках измерительного участка трубопровода может выпадать осадок, снижающий работоспособность расходомера.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности работы при измерении расхода жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что известный меточный расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода, расположенный на нем датчик метки, соединенный с измерительной схемой снабжен импульсным ультразвуковым генератором с управляющим входом, соединенным с измерительной схемой, измерительный участок трубопровода выполнен с одним или несколькими отверстиями, оснащенными тангенциально прикрепленными патрубками, в каждом патрубке герметично установлен концентратор ультразвуковых колебаний с ультразвуковым излучателем, подключенным к выходу импульсного ультразвукового генератора, а датчик метки выполнен в виде излучателя и приемника ультразвуковых колебаний, установленных по хорде, и снабжен генератором ультразвуковых колебаний, подключенным к излучателю ультразвуковых колебаний, при этом выход приемника ультразвуковых колебаний соединен с измерительной схемой.

Другим отличием является то, что меточный расходомер снабжен вторым датчиком метки, установленным за первым датчиком метки по потоку.

Отличительными признаками предлагаемого меточного расходомера жидкости является то, что он снабжен импульсным ультразвуковым генератором с управляющим входом, соединенным с измерительной схемой, измерительный участок трубопровода выполнен с одним или несколькими отверстиями, оснащенными тангенциально прикрепленными патрубками, в каждом патрубке герметично установлен концентратор ультразвуковых колебаний с ультразвуковым излучателем, подключенным к выходу импульсного ультразвукового генератора, а датчик метки выполнен в виде излучателя и приемника ультразвуковых колебаний, установленных по хорде, и снабжен генератором ультразвуковых колебаний, подключенным к излучателю ультразвуковых колебаний, при этом выход приемника ультразвуковых колебаний соединен с измерительной схемой. Благодаря этому обеспечивается возможность измерения расхода не только электропроводной жидкости, но и неэлектропроводной жидкости, а также газа. При измерении расхода жидкости повышается надежность работы за счет очистки внутренней полости расходомера.

Другим отличительным признаком предлагаемого меточного расходомера жидкости является то, что, он снабжен вторым датчиком метки, установленным за первым датчиком метки по потоку. Это позволяет исключить влияние нестабильности генерирования метки на точность измерения расхода.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 показана функциональная схема меточного расходомера; на фиг.2 представлен вид меточного расходомера по разрезу А-А на фиг.1; на фиг.3 показано сечение А-А меточного расходомера с несколькими патрубками; на фиг.4 приведена функциональная схема меточного расходомера по п.2 формулы с двумя датчиками метки.

Расходомер содержит измерительный участок трубопровода 1, в котором выполнено одно или несколько отверстий 2, оснащенных тангенциально прикрепленными патрубками 3. При этом несколько отверстий 2 выполняется в случае больших диаметров трубопровода для обеспечения закрутки в нем потока (фиг. 3).

В каждом патрубке 3 герметично установлен концентратор ультразвуковых колебаний 4 с ультразвуковым излучателем 5. За отверстиями 2 по потоку на трубопроводе 1 размещен датчик метки, состоящий из излучателя 6 и приемника 7 ультразвуковых колебаний, установленных по хорде. Датчик метки снабжен генератором ультразвуковых колебаний 8.

Меточный расходомер содержит импульсный ультразвуковой генератор 9 с управляющим входом и измерительную схему 10.

Элементы меточного расходомера связаны между собой следующим образом.

Выход импульсного ультразвукового генератора 9 подключен к ультразвуковому излучателю 5, а управляющий вход - к измерительной схеме 10.

Излучатель ультразвуковых колебаний 6 подключен к генератору ультразвуковых колебаний 8, а приемник ультразвуковых колебаний 7 соединен с измерительной схемой 10.

Для исключения влияния на точность измерения расхода нестабильности генерирования метки меточный расходомер снабжен вторым датчиком метки, который расположен за первым датчиком метки по потоку и состоит из излучателя 11 и приемника 12 ультразвуковых колебаний, установленных по хорде (фиг.4). Второй датчик метки снабжен генератором ультразвуковых колебаний 13. При этом излучатель ультразвуковых колебаний 11 подключен к генератору ультразвуковых колебаний 13, а приемник ультразвуковых колебаний 12 соединен с измерительной схемой 10.

Расходомер работает следующим образом.

С измерительной схемы 10 на управляющий вход импульсного ультразвукового генератора 9 подается сигнал запуска, в результате чего с его выхода на ультразвуковой излучатель 5 поступает импульс электрических колебаний ультразвуковой частоты с заданной длительностью.

Ультразвуковой излучатель 5 через концентратор ультразвуковых колебаний 4 вводит ультразвуковые колебания в поток жидкости или газа. Под действием интенсивных ультразвуковых колебаний возникает струйное течение жидкости или газа, которое при выходе из патрубка 3 создает гидродинамическую метку, представляющую собой локальный объем закрученного потока. Кроме того, при измерении расхода жидкости интенсивное ультразвуковое излучение, создаваемое концентратором ультразвуковых колебаний 4, препятствует образованию осадка в проточной части расходомера и участков трубопровода 1, примыкающих к нему.

Гидродинамическая метка, движущаяся со скоростью потока в момент пересечения зондирующего ультразвукового луча, создаваемого подключенным к генератору ультразвуковых колебаний 8 излучателем ультразвуковых колебаний 6, модулирует ультразвуковые колебания, воспринимаемые приемником ультразвуковых колебаний 7. С выхода приемника ультразвуковых колебаний 7 сигнал поступает на измерительную схему 10, где фиксируется время от запуска импульсного ультразвукового генератора 9 до этого момента, что соответствует времени прохождения гидродинамической меткой расстояния от отверстия 2 до датчика метки. По результатам измерения этого времени и известной площади поперечного сечения трубопровода 1 измерительной схемой 10 определяется расход жидкости или газа.

В случае выполнения меточного расходомера с двумя датчиками метки измерительной схемой 10 фиксируется время прохождения гидродинамической меткой расстояния между ними. Это позволяет повысить точность измерения расхода за счет исключения учета времени образования метки, на которое влияет нестабильность ее генерирования.

Предлагаемый меточный расходомер планируется внедрить на Казанском КУП "Водоканал" для измерения расхода жесткой воды с высокой общей минерализацией.

Достоинствами меточного расходомера является расширенная область применения и высокая надежность при измерении расхода жидкостей, способных образовывать осадок на стенках трубопровода.

Расходомер содержит измерительный участок трубопровода с одним или несколькими отверстиями, оснащенными тангенциально прикрепленными патрубками. В каждом патрубке герметично установлен концентратор ультразвуковых колебаний с ультразвуковым излучателем, подключенным к выходу импульсного ультразвукового генератора. За отверстиями по потоку на трубопроводе размещен датчик гидродинамической метки в виде локального объема закрученного потока, снабженный генератором ультразвуковых колебаний и выполненный в виде излучателя и приемника ультразвуковых колебаний, установленных по хорде. В частном случае выполнения за первым датчиком метки по потоку установлен второй датчик метки. Изобретение обеспечивает расширение области применения, а также повышение надежности при измерении расхода жидкостей, способных образовывать осадок в проточной части расходомера. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Меточный расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода, расположенный на нем датчик метки, соединенный с измерительной схемой, отличающийся тем, что он снабжен импульсным ультразвуковым генератором с управляющим входом, соединенным с измерительной схемой, измерительный участок трубопровода выполнен с одним или несколькими отверстиями, оснащенными тангенциально прикрепленными патрубками, в каждом патрубке герметично установлен концентратор ультразвуковых колебаний с ультразвуковым излучателем, подключенным к выходу импульсного ультразвукового генератора, а датчик метки выполнен в виде излучателя и приемника ультразвуковых колебаний, установленных по хорде, и снабжен генератором ультразвуковых колебаний, подключенным к излучателю ультразвуковых колебаний, при этом выход приемника ультразвуковых колебаний соединен с измерительной схемой. 2. Меточный расходомер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым датчиком метки, установленным за первым датчиком метки по потоку.