УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ Российский патент 2012 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости и может быть использовано для повышения информативности геофизических исследований скважин, проводимых с применением термоанемометрических датчиков.

Известно устройство для калибровки скважинных расходомеров, содержащее стойку, электронасос, эталонный и калибруемый расходомеры, измерительный участок в виде вертикально установленных и последовательно соединенных труб (патент РФ №2289796, G01F 25/00, 2004 г.).

Недостатком известного устройства является то, что оно занимает довольно большую площадь и производит много шума из-за использования электронасоса для прокачки жидкости. Громоздкая конструкция труб различных диаметров, большой объем рабочих жидкостей, невозможность контролировать режим течения в рабочей трубе существенно ограничивает область применения данной установки. Для проведения калибровки на другой рабочей жидкости требуется трудоемкая операция по замене жидкости и повторная тарировка установки на новой жидкости, что увеличивает суммарное время исследований в различных средах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для градуировки термоанемометрических датчиков, содержащее подставку, резервуар с рабочей жидкостью, термоанемометрический датчик и измерительную аппаратуру (авторское свидетельство СССР №654909, G01P 5/12, 1979 г.).

Недостатком технического решения, выбранного в качестве прототипа, являются достаточно большие внешние габариты и масса устройства. При эксплуатации устройства возникают неудобства, связанные с быстрой заменой рабочей жидкости в случае проведения градуировки в различных жидких средах. Недостатком устройства является также и то, что после проведения одной или нескольких операций калибровки требуется подъем погружающего колокола-вытеснителя в исходное рабочее положение и пополнение резервуара вытекшей рабочей жидкостью. Все это в целом увеличивает временные затраты при эксплуатации установки.

Кроме этого, в прототипе не учитывается режим течения жидкости (ламинарный, турбулентный), влияние краевых эффектов в канале течения в зоне термоанемометрического датчика, что снижает достоверность получаемой при калибровке информации.

Наличие трущихся поверхностей в виде пружин, использующихся для центровки погружающегося колокола-вытеснителя и скользящих контактов, использующихся для съема сигнала с подвижных частей установки, также снижают достоверность получаемой информации при калибровке термоанемометров.

Техническим результатом изобретения является уменьшение массы и габаритов устройства, снижение временных затрат при эксплуатации и повышение достоверности результатов калибровки.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости, содержащем подставку, резервуар с жидкостью, термоанемометрический датчик и измерительную аппаратуру, в отличие от прототипа в него введены лопасти, кронштейн, рейка и электропривод, включающий электродвигатель с редуктором и источник питания электродвигателя, при этом резервуар выполнен в виде плоскодонной емкости круглой формы, на дне которой вдоль радиуса расположены лопасти, над резервуаром горизонтально размещена рейка с делениями, концы которой жестко заделаны на подставке, на рейке размещен кронштейн с закрепленным в нем в вертикальном положении термоанемометрическим датчиком, при этом кронштейн имеет возможность перемещения по рейке и может быть зафиксирован в любом ее месте, а проекция продольной оси термоанемометрического датчика совмещена с диаметром резервуара.

На фиг.1 изображено устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости.

Устройство содержит подставку 1, резервуар 2 в виде плоскодонной емкости круглой формы, на дне которой вдоль радиуса расположены лопасти 3. Над резервуаром 2 горизонтально размещена рейка 4 с делениями. Концы рейки 4 жестко заделаны на подставке 1. Кронштейн 5 с закрепленным в нем в вертикальном положении термоанемометрическим датчиком 6 имеет возможность перемещения по рейке 4 и может быть зафиксирован в любом ее месте, при этом проекция продольной оси термоанемометрического датчика 6 совмещена с диаметром резервуара.

Резервуар 2 приводится во вращение с помощью электропривода, состоящего из электродвигателя 7 с редуктором и источника питания электродвигателя 8.

Показания термоанемометрического датчика 6 регистрируются измерительной аппаратурой 9.

Калибровку осуществляют следующим образом. Резервуар 2 заполняют рабочей жидкостью, в качестве которой используют воду, масло, нефть или их смеси. В резервуар со стоячей жидкостью погружают термоанемометрический датчик 6, с помощью термометра измеряют температуру жидкости, затем осуществляют нагрев термоанемометрического датчика фиксированным током, а показания датчика регистрируют измерительной аппаратурой.

Далее приводят во вращение резервуар 2. С помощью лопастей 3 вращение резервуара преобразуется во вращение рабочей жидкости. После стабилизации скорости вращения всего объема жидкости с термоанемометрического датчика снимают показания.

Линейную скорость потока жидкости, обтекающей термоанемометрический датчик, можно рассчитать из выражения (1)

,

где V - линейная скорость потока жидкости в резервуаре,

ω - угловая скорость жидкости,

n - число оборотов резервуара в единицу времени,

R - местоположение термоанемометрического датчика относительно центра резервуара.

Из выражения (1) следует, что изменение линейной скорости потока жидкости можно добиться двумя способами, а именно, сохраняя постоянной угловую скорость вращения, изменять местоположение датчика относительно центра резервуара или же, изменяя угловую скорость вращения, оставить постоянным местоположение датчика. Техническая реализация первого способа осуществляется путем перемещения по рейке 4 кронштейна 5 с датчиком 6 при сохранении постоянства частоты вращения вала электродвигателя, а реализация второго способа достигается изменением частоты вращения вала электродвигателя при сохранении постоянным местоположения кронштейна с датчиком на рейке.

Измерение времени одного оборота резервуара 2 осуществляется с помощью электронного секундомера, пары герконов с нормально разомкнутыми контактами, размещенных на подставке 1, и магнита, расположенного на вращающемся резервуаре (на фиг.1 не показано).

Предлагаемое устройство позволяет оперировать малыми объемами рабочей жидкости, обладает малой металлоемкостью, что существенно уменьшает его массу и габариты.

Резервуар выполнен съемным, а на дне резервуара расположен вентиль (на фиг.1 не показано), что делает возможным быструю замену рабочей жидкости.

Контроль режима течения жидкости (ламинарный, турбулентный) осуществляется визуально с помощью окрашивания рабочей жидкости. Переход от ламинарного потока к турбулентному осуществляется путем создания искусственных вихрей специальным механическим устройством - турбулизатором, который располагается в резервуаре перед термоанемометрическим датчиком (на фиг.1 не показано).

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости и может быть использовано для повышения информативности геофизических исследований скважин, проводимых с применением термоанемометрических датчиков. Устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости содержит плоскодонную емкость круглой формы, приводимую во вращение от электропривода. На дне емкости расположены лопасти. Над емкостью размещена рейка, концы которой жестко заделаны на подставке. На рейке размещен кронштейн с термоанемометрическим датчиком. Кронштейн имеет возможность перемещения по рейке и может быть зафиксирован в любом ее месте. Технический результат - уменьшение массы и габаритов устройства, снижение временных затрат при эксплуатации и повышение достоверности результатов калибровки. 1 ил.

Устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости, содержащее подставку, резервуар с жидкостью, термоанемометрический датчик и измерительную аппаратуру, отличающееся тем, что в него введены лопасти, кронштейн, рейка и электропривод, включающий электродвигатель с редуктором и источник питания электродвигателя, при этом резервуар выполнен в виде плоскодонной емкости круглой формы, на дне которой вдоль радиуса расположены лопасти, над резервуаром горизонтально размещена рейка с делениями, концы которой жестко заделаны на подставке, на рейке размещен кронштейн с закрепленным в нем в вертикальном положении термоанемометрическим датчиком, при этом кронштейн имеет возможность перемещения по рейке и может быть зафиксирован в любом ее месте, а проекция продольной оси термоанемометрического датчика совмещена с диаметром резервуара.