Профилированная вставка для верификации потока Российский патент 2020 года по МПК G01F1/34 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Приоритет настоящей заявки заявляется по предварительной заявке №62/171023 (номер патентного поверенного F-B&G-X0021//911-19.21-1), поданной 4 июня 2015 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предложенное изобретение относится к техническому решению, обеспечивающему верификацию потока, например, текучей среды, проходящей по трубопроводу; в частности, предложенное изобретение относится к техническому решению, обеспечивающему данную верификацию потока с использованием вставки, располагаемой в потоке текучей среды.

2. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

В настоящее время большинство существующих систем, в которых протекает текучая среда, требуют использования отдельного конструктивного элемента или устройства для постоянного измерения параметров потока, которое применяют в качестве средства верификации расхода потока в системе. К типовым устройствам или конструктивным элементам относятся расходомерные измерительные диафрагмы и сопла, трубки Пито или расходомеры Вентури, устанавливаемые в струе потока текучей среды либо в качестве отдельного устройства, либо в виде конструктивного элемента компонента системы, в которой протекает текучая среда, например, клапана или фитинга. Это представляет собой проблему, поскольку указанные типовые устройства занимают много места и увеличивают потерю напора в системах, зависящих от давления. Кроме того, существует проблема, обусловленная значительным увеличением длины трубы между устройством и другими компонентами системы (такими как насосы, клапана или прямоугольные колена трубы), что может потребоваться для обеспечения соответствующего функционирования и точности указанных устройств измерения параметров потока, в зависимости от типа используемого устройства. Более того, устройства для постоянного измерения параметров потока в системах с текучей средой подвержены образованию отложений или накапливанию веществ, находящихся во взвешенном состоянии, что отрицательно влияет на рабочую характеристику устройства и увеличивает потери напора в системе.

С учетом вышеизложенного, существует необходимость в усовершенствованном способе определения и обеспечения измерения параметров потока, например, текучей среды, проходящей по трубопроводу.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с изобретением предложено устройство или конструктивный элемент, включающий техническое решение или средство для измерения параметров потока в системе с текучей средой. В качестве примера, профилированная вставка может быть специально откалибрована относительно размера трубопровода для обеспечения заданной точности измерения параметров потока, независимо от длины трубы между устройством и другими компонентами системы с текучей средой, что могло бы негативно повлиять на другие устройства измерения расхода потока. Это в свою очередь уменьшает общее количество компонентов, необходимых для образования системы.

Профилированная вставка может быть установлена в проточном канале системы с текучей средой, в качестве средства измерения параметров потока для верификации объемного расхода потока текучей среды. Указанная профилированная вставка может быть установлена в клапане, отрезке трубопровода или другом устройстве в системе с текучей средой. Кроме того, профилированная форма вставки препятствует накоплению материала, который обычно может собираться в устройствах измерения параметров потока, относящихся к другому типу. Профилированная вставка минимально вторгается в течение потока текучей среды и незначительно влияет на потерю общего напора в устройстве, в котором данная вставка установлена.

Профилированная вставка может быть предварительно откалибрована относительно размера трубопровода для обеспечения коэффициента пропускной способности, используемого для верификации объемного расхода потока текучей среды в системе. Общая длина и ширина вставки коррелирует с местоположением внутри клапана, трубы или другого устройства, в котором применяют указанную вставку, где скорость текучей среды максимально приближена к средней скорости протекающей текучей среды. Кроме того, профилированная вставка специально может быть выполнена с размерами, обеспечивающими минимизацию возможного влияния вставки на общую потерю напора в устройстве, в котором она установлена.

Непосредственно перед и за профилированной вставкой могут быть выполнены отверстия для отбора давления, используемые, соответственно, для определения давления выше и ниже по потоку. Окна в корпусе устройства выполнены с обеспечением возможности выполнения измерений в отверстиях для отбора давления либо механически, либо при помощи электронных устройств. Параметры потока могут быть определены с помощью разности измеренных давлений между верхним по потоку и нижним по потоку отверстиями в соответствии с коэффициентом пропускной способности откалиброванной профилированной вставки.

Профиль профилированной вставки может быть выполнен с обеспечением создания искусственного повышения при измерении давления выше по потоку, приводящей к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон данной вставки, который прямо пропорционален динамической составляющей давления в данном местоположении. Возможность измерения динамической составляющей давления в верхнем по потоку отверстии для отбора давления обеспечена верхней частью профиля, которая направляет струю потока текучей среды к отверстию для отбора давления. При этом нижняя часть профиля одновременно направляет часть потока у нижнего профиля вниз к основному проточному каналу, что помогает минимизировать общую потерю падения давления или напора в устройстве. Плоская нижняя по потоку (задняя) сторона вставки обеспечивает зону статического давления. Повышенная разность давлений между верхним и нижним по потоку отборными отверстиями профилированной вставки исключает вариативность при измерении, которая имеет место при меньших разностях давлений, и увеличивает точность замеров, используемых для определения параметров потока.

В альтернативном варианте выполнения профилированная вставка может иметь только профиль, обеспечивающий направление потока исключительно к верхнему по потоку отверстию для отбора давления.

В других вариантах выполнения профилированная вставка может иметь вогнутый или выпуклый профиль, либо комбинацию указанных профилей.

Кроме того, профилированная вставка может быть изготовлена как единое целое с корпусом клапана, трубы или другого устройства, частью которого она является.

ПРИМЕРЫ ЧАСТНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Согласно некоторым вариантам выполнения, предложенное изобретение может быть выполнено в виде устройства, например, такого как комбинированное устройство для измерения параметров потока, содержащее профилированную вставку, выполненную вместе с устройством отбора давления выше и ниже по потоку.

Профилированная вставка может быть выполнена в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, предварительно откалибрована для обеспечения коэффициента пропускной способности, который применяют для верификации объемного расхода потока в проточном канале в системе с текучей средой, а также имеет профиль, обеспечивающий создание искусственного повышения при измерении давления выше по потоку, приводящего к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон данной вставки, который прямо пропорционален динамической составляющей давления в данном местоположении.

Устройство отбора давления выше и ниже по потоку может быть расположено в местоположении, находящемся выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, для регистрации верхнего и нижнего по потоку давления потока в струе текучей среды и создания сигналов отбора давления выше и ниже по потоку, которые содержат информацию о давлении выше и ниже по потоку, регистрируемом для дальнейшей обработки для определения параметров потока в проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами отбора давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности профилированной вставки.

Предложенное изобретение может включать один или более следующих дополнительных признаков.

Устройство отбора давления выше и ниже по потоку может быть выполнено с верхним по потоку датчиком давления; профилированная вставка может включать опорную часть, в которой образовано верхнее по потоку отверстие для отбора давления; и профиль может содержать верхнюю по потоку часть, имеющую

плоскую, наклоненную кверху поверхность, предназначенную для направления струи потока текучей среды к верхнему по потоку отверстию для отбора давления для регистрации верхним по потоку датчиком давления устройства отбора давления выше по потоку и обеспечения динамической составляющей давления выше по потоку; и

плоскую, наклоненную книзу нижнюю поверхность, предназначенную для одновременного направления потока текучей среды у нижней части профиля вниз к основному проточному каналу, что минимизирует общую потерю давления или напора в комбинированном устройстве для измерения параметров потока.

Устройство отбора давления выше и ниже по потоку может быть выполнено с нижним по потоку датчиком давления; при этом, в опорной части может быть образовано нижнее по потоку отверстие для отбора давления; и профиль может иметь нижнюю по потоку часть с плоской задней поверхностью для обеспечения зоны статического давления ниже по потоку относительно профилированной вставки.

Профилированная вставка может включать опорную часть, в которой образовано как верхнее, так и нижнее по потоку отверстие для отбора давления.

Профиль может быть выполнен в виде плоской наклонной поверхности, отходящей от опорной части профилированной вставки.

Профиль может включать верхнюю по потоку криволинейную часть, имеющую либо вогнутую, либо выпуклую поверхность, или комбинацию указанных поверхностей.

Профилированная вставка и устройство отбора давления выше и ниже по потоку могут быть выполнены как единое целое с корпусом клапана или трубы.

Профилированная вставка может включать опорную часть, имеющую профиль, отходящий от указанной части, например, к трубопроводу, а также имеющую верхнее и нижнее по потоку отверстия для отбора давления, выполненные или образованные в данной опорной части относительно профиля; и устройство отбора давления выше и ниже по потоку может включать датчики давления верхнего и нижнего по потоку отборных отверстий, предназначенные для регистрации давления текучей среды в соответствии с верхним и нижним по потоку отверстиям для отбора давления и обеспечивающие сигналы об отборе давления выше и ниже по потоку.

Согласно некоторым вариантам выполнения, предложенное изобретение может включать или быть выполнено в виде устройства, содержащего процессор или модуль обработки сигналов, выполненный с возможностью

приема сигнала об отборе давления выше и ниже по потоку, содержащего информацию о верхнем и нижнем по потоку давлении, зарегистрированном устройством отбора давления выше и ниже по потоку, расположенным выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, установленной в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, и предварительно откалиброванной для обеспечения коэффициента пропускной способности, который используется для верификации объемного расхода потока в проточном канале в системе с текучей средой, при этом вставка имеет профиль, обеспечивающий искусственное увеличение при измерении давления выше по потоку, приводящее к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон профилированной вставки, который прямо пропорционален динамической составляющей давления в данном местоположении; и

определения соответствующего сигнала, содержащего информацию о параметрах потока в проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности профилированной вставки, на основании по меньшей мере частично принятого сигнала об отборе давления выше и ниже по потоку.

Устройство может включать либо профилированную вставку, устанавливаемую в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, либо устройство отбора давления выше и ниже по потоку, расположенное выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, или и то, и другое.

Согласно некоторым вариантам выполнения, устройство может включать комбинированное устройство для измерения параметров потока, выполненное вместе с процессором или модулем обработки сигналов. Указанное комбинированное устройство также может включать один или более признаков, изложенных в настоящем документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенные ниже чертежи выполнены не в масштабе:

на фиг. 1, включая фиг. 1А и фиг. 1B, изображен трубопровод в разрезе, содержащий комбинированное устройство для измерения параметров потока, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения;

на фиг. 2, включая фиг. 2А и фиг. 2B, изображены в перспективе виды профилированной вставки, образующей часть комбинированного устройства для измерения параметров потока, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения;

на фиг. 3 показано схематическое изображение моделирования потока в трубопроводе, в котором поток текучей среды, обозначенный множеством стрелок, имеет верхнюю по потоку зону динамического давления и нижнюю по потоку зону статического давления, определяемые относительно профилированной вставки, расположенной в трубопроводе, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения;

на фиг. 4А показано схематическое изображение профилированной вставки, обеспечивающей направление потока только к верхнему по потоку отверстию для отбора давления, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения;

на фиг. 4B(1) и фиг. 4B(2) показаны схематические изображения профилированных вставок, имеющих вогнутые и/или выпуклые профили, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения,

на фиг. 5 изображена блок-схема устройства, имеющего процессор или модуль обработки сигналов, обеспечивающий реализацию функциональных возможностей по обработке сигналов, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения.

На чертежах представлены номера позиций и выносные линии, на которые выполнена ссылка в приведенном ниже подробном описании каждого чертежа. На разных чертежах подобными номерами позиций и выносными линиями обозначены подобные элементы. Более того, чтобы не усложнять изображение в целом, не каждый элемент на каждом чертеже отмечен номером позиции и выносной линией.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ФИГ. 1 - ФИГ. 4

На фиг. 1 изображен пример трубопровода Р, содержащего устройство, в целом обозначенное номером 10 (см. фиг. 5), которое может включать или быть выполнено в виде комбинированного устройства для измерения параметров потока, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения. На фиг. 1 А изображен трубопровод Р, выполненный с фланцами F1 и F2, тогда как на фиг. 1B фланцы не показаны. Согласно некоторым вариантам выполнения, комбинированное устройство 10 для измерения параметров потока может включать профилированную вставку, в целом обозначенную номером 12, выполненную вместе с устройством отбора давления выше и ниже по потоку, которое в целом обозначено номером 14. Согласно некоторым вариантам выполнения, устройство также может включать или быть выполнено в виде процессора или модуля 10а обработки сигналов, представленного на фиг. 5, отдельного, либо выполненного вместе с комбинированным устройством для измерения параметров потока.

Изображенная на фиг. 1 профилированная вставка 12 может включать опорную часть 12а, в которой выполнены верхнее по потоку отверстие 12b и нижнее по потоку отверстие 12с. В качестве примера, указанные отверстия 12b и 12с могут быть образованы в опорной части 12а, например, в процессе литья, сверлением и т.д. Объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным способом формирования опорной части 12а, имеющей указанные отверстия 12b и 12с. Кроме того, опорная часть 12а может быть выполнена с окнами 12d, например, образованными в указанной части в процессе литья, сверлением и т.д.

Устройство 14 отбора давления выше и ниже по потоку может включать по меньшей мере некоторую комбинацию из датчика 14а давления верхнего по потоку отверстия, датчика 14b давления нижнего по потоку отверстия и коллекторной части 14с для отбора давления. Коллекторная часть 14с для отбора давления может быть выполнена или сформирована с окнами для отбора давления (одно из которых обозначено номером 14d позиции) для соединения указанных датчиков 14а и 14b с верхним по потоку отверстием 12b и нижним по потоку отверстием 12с. Датчики для отбора давления, подобные элементам 14а, 14b, выполненные, например, с возможностью регистрации давления текучей среды и создания сигнала, содержащего информацию о давлении, зарегистрированном в отверстиях, известны в данной области техники, и объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом датчика, известного на сегодняшний день, либо разработанного в будущем.

В качестве примера, профилированная вставка 12 может быть установлена в местоположении, которое в целом обозначено позицией L и находится в проточном канале F системы с текучей средой, например, представленном либо в виде самого трубопровода Р, либо образованном как его часть. Вставка 12 может быть предварительно откалибрована для обеспечения коэффициента пропускной способности, который может быть использован для верификации объемного расхода потока в проточном канале F в системе с текучей средой. Вставка 12 может иметь профиль, в целом обозначенный номером 12е, обеспечивающий искусственное увеличение при измерении параметров давления выше по потоку, приводящую к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон данной вставки, который прямо пропорционален динамической составляющей давления в местоположении L.

Изображенные на фиг. 1 верхнее по потоку отверстие 12b и нижнее по потоку отверстие 12с могут быть выполнены с возможностью подачи текучей среды выше и ниже по потоку к датчику 14а верхнего по потоку отверстия и к датчику 14b нижнего по потоку отверстия через коллекторную часть 14с для отбора давления. Указанные датчики 14а и 14b устройства 14 отбора давления выше и ниже по потоку могут быть расположены в местоположении L, находящемся выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки 12, для регистрации давления выше и ниже по потоку в проточном канале F в струе текучей среды, и передачи по линиям 14а', 14b' сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, содержащих информацию о зарегистрированном давлении выше и ниже по потоку, для дальнейшей обработки для оценки измерения параметров потока в проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности предварительно откалиброванной профилированной вставки. В качестве примера, в процессе эксплуатации процессор 10а обработки сигналов может быть выполнен с возможностью приема сигналов, которые могут включать или иметь вид сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, и определения параметров потока в проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности откалиброванной профилированной вставки, например, используя алгоритм обработки сигналов, соответствующий изложенному в настоящем документе.

В качестве примера, профиль 12е может включать или иметь вид верхней по потоку части, имеющей плоскую, наклоненную кверху поверхность 12е₁, в комбинации с плоской, наклоненной книзу нижней поверхностью 12е₂. Поверхность 12e₁ может быть выполнена с возможностью направления струи потока текучей среды к верхнему по потоку отверстию 12b для отбора давления для регистрации верхним по потоку датчиком 14а давления устройства 14 отбора давления выше по потоку и обеспечения динамической составляющей давления выше по потоку, например, которая может быть зарегистрирована данным датчиком 14а. Поверхность 12е₂ может быть выполнена с возможностью одновременного направления части потока у нижнего профиля вниз к основному проточному каналу, что помогает минимизации потери полного давления или напора в комбинированном устройстве для измерения параметров потока. В качестве примера на фиг. 3 схематически изображено моделирование потока, имеющего верхнюю по потоку зону динамического давления, обеспечиваемую профилированной вставкой 12, имеющей профиль 12е с плоской, наклоненной кверху поверхностью 12e₁ и плоской, наклоненной книзу нижней поверхностью 12е₂, согласно предложенному изобретению.

Вставка 12 также может включать нижнюю по потоку часть 12f профиля, имеющую плоскую заднюю поверхность 12f₁, выполненную с возможностью обеспечения зоны статического давления ниже по потоку относительно указанной вставки. В качестве примера, в модели потока, изображенного на фиг. 3, также представлена нижняя по потоку зона статического давления, образованная вставкой 12, имеющей нижнюю по потоку часть 12f профиля с плоской задней поверхностью 12f₁, согласно изобретению.

В качестве примера, профилированная вставка 12 и устройство 14 отбора давления выше и ниже по потоку могут быть изготовлены в виде отдельных компонентов, встраиваемых в трубопровод Р, а также в виде единого целого с корпусом клапана или данным трубопроводом.

Плоские наклоненные поверхности по типу выполненных или сформированных в виде элементов 12e₁ или 12е₂ на фиг. 1 и фиг. 2 известны в данной области техники, и объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. С учетом указанного, объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом плоской или наклонной поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. Другими словами, варианты выполнения предусматривают, и объем изобретения включает использование других типов или видов плоской или наклонной поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем, не выходящей за пределы сущности изобретения, например, включая плоские наклонные поверхности с текстурой или без нее, либо плоские наклонные поверхности, угол наклона которых немного больше или немного меньше изображенного на фиг. 1 и фиг. 2.

ФИГ. 4А - ФИГ. 4B(2)

На фиг. 4А, фиг. 4B(1) и фиг. 4B(2) представлены альтернативные варианты выполнения профиля и профилированной вставки, согласно данному изобретению.

Например, на фиг. 4(А) изображена профилированная вставка, в целом обозначенная номером 12' позиции, которая может включать верхнюю по потоку часть 12е', выполненную в виде плоской, наклоненной кверху поверхности 12е'₁, обеспечивающей направление потока только к верхнему по потоку отверстию для отбора давления устройства отбора давления выше по потоку, которое составляет часть устройства отбора давления выше и ниже по потоку. Профилированная вставка 12' имеет другие конструктивные особенности, которые соответствуют профилированной вставке 12, изображенной на фиг. 1 - фиг. 2, и обозначены подобными номерами позиций. Плоские наклонные поверхности по типу выполненным или образованным в виде элемента 12e'₁ на фиг. 4А известны в данной области техники, и объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. С учетом указанного, объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом плоской или наклонной поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. Другими словами, варианты выполнения предусматривают, и объем изобретения включает использование других типов или видов плоской или наклонной поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем, не выходящей за пределы сущности изобретения, например, включая плоские наклонные поверхности с текстурой или без нее, либо плоские наклонные поверхности, угол наклона которых немного больше или немного меньше изображенного на фиг. 4А.

В качестве следующего примера, на фиг. 4B(1) изображена профилированная вставка, в целом обозначенная номером 12'' позиции, которая может включать верхнюю по потоку криволинейную часть 12''е профиля, имеющую вогнутый профиль 12''е₁, выполненный или образованный с вогнутой поверхностью. Профилированная вставка 12'' имеет другие конструктивные особенности, которые соответствуют профилированной вставке 12, изображенной на фиг. 1 - фиг. 2, и обозначены подобными номерами позиций. Вогнутые профили и вогнутые поверхности по типу выполненных или образованных в виде элемента 12''e₁ на фиг. 4B(1) известны в данной области техники, и объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. С учетом указанного, объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом вогнутого профиля и вогнутой поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. Другими словами, варианты выполнения предусматривают, и объем изобретения включает использование других типов или видов вогнутых профилей или вогнутой поверхности, либо известных в настоящее время, либо разработанных в будущем, не выходящих за рамки сущности базового изобретения.

В качестве еще одного примера, на фиг. 4B(2) изображена профилированная вставка, в целом обозначенная номером 12''' позиции, которая может включать верхнюю по потоку криволинейную часть 12'''е, имеющую выпуклый профиль 12'''e₁, выполненный или образованный с выпуклой поверхностью. Профилированная вставка 12''' имеет другие конструктивные особенности, которые соответствуют профилированной вставке 12, изображенной на фиг. 1 - фиг. 2, и обозначены подобными номерам позиций. Выпуклые профили и выпуклые поверхности по типу сконфигурированных или образованных в виде элемента 12'''e₁ на фиг. 4B(2) известны в данной области техники, и объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. С учетом указанного, объем изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом выпуклого профиля и выпуклой поверхности, либо известной в настоящее время, либо разработанной в будущем. Другими словами, варианты выполнения предусматривают, и объем изобретения включает использование других типов или видов выпуклых профилей или выпуклой поверхности, либо известных в настоящее время, либо разработанных в будущем, не выходящих за рамки сущности базового изобретения.

ФИГ. 5: ПРОЦЕССОР 10А ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Согласно предложенному изобретению, устройство 10 также может включать процессор или модуль 10а обработки сигналов, изображенный на фиг. 5, выполненный с возможностью:

приема сигнала об отборе давления выше и ниже по потоку, содержащего информацию о давлении выше и ниже по потоку, зарегистрированном устройством отбора давления выше и ниже по потоку, выполненным выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, установленной в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, предварительно откалиброванной для обеспечения коэффициента пропускной способности, используемого для верификации объемного расхода потока в проточном канале системы с текучей средой, и имеющей профиль, обеспечивающий искусственное увеличение при измерении параметров давления выше по потоку, приводящее к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон профилированной вставки, который прямо пропорционален динамической составляющей давления в указанном местоположении; и

определения соответствующего сигнала, содержащего информацию об измерении параметров потока в проточном канале в струе текучей среды, с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности откалиброванной профилированной вставки на основании по меньшей мере частично принимаемых сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку.

Кроме того, процессор 10а обработки сигналов может быть выполнен также с возможностью обеспечения соответствующего сигнала, содержащего информацию об определенных непосредственных параметрах исследуемого потока текучей среды.

Процессор 10а обработки сигналов также может быть выполнен с процессором и по меньшей мере одним запоминающим устройством, содержащим код компьютерной программы, при этом по меньшей мере одно запоминающее устройство и код компьютерной программы, вместе по меньшей мере с одним процессором, выполнены с возможностью обеспечения реализации процессором обработки сигналов по меньшей мере функциональных возможностей по обработке сигналов раскрытого выше устройства. Специалистам в данной области техники ясно и понятно, каким образом обеспечить реализацию данного процессора обработки сигналов, чтобы обеспечить вышеуказанную функциональность при обработке сигналов, не прибегая к излишнему экспериментированию.

В качестве примера, функциональные возможности процессора 10а обработки сигналов могут быть реализованы с использованием аппаратного оборудования, программного обеспечения, программно-аппаратных средств или комбинации указанного. При реализации типового программного обеспечения процессор 10а обработки сигналов включает одну или более архитектур на основе микропроцессора, имеющих по меньшей мере один микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), устройства ввода/вывода и контроля, а также шины данных и шины адреса, соединяющие указанные устройства. Специалисты в данной области техники могут запрограммировать такое устройство на основе микроконтроллера (или микропроцессора) для выполнения описанных в настоящем документе функциональных возможностей, не прибегая к излишнему экспериментированию. Объем изобретения не ограничен какой-либо конкретной реализацией с использованием либо существующей технологии, либо разработанной в будущем. Кроме того, устройство может включать другие схемы обработки сигналов или компоненты 10b, которые не являются частью изобретения, например, включающие входные/выходные модули, один или более модулей памяти, шинные архитектуры данных, адреса и управления и т.д.

АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

В данной области техники известны алгоритмы обработки сигналов, обеспечивающие обработку сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, например, зарегистрированных сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку. Специалисты в данной области техники поймут и смогут применить данные известные алгоритмы обработки сигналов для выполнения и оценки измерения параметров потока в проточном канале в струе текучей среды, используя разность измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности откалиброванной профилированной вставки, например, в соответствии с изложенным в настоящем документе, и не прибегая к излишнему экспериментированию. В качестве примера, на фиг. 3 представлен пример такой имитации текучей среды, которая может быть смоделирована математическим способом для потока текучей среды, отмеченного множеством стрелок, показывающих верхнюю по потоку зону динамического давления и нижнюю по потоку зону статического давления, которые соответствуют профилированной вставке, подобной элементу 12, выполненному согласно изобретению.

ОБЪЕМ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следует понимать, что если только в данном документе не указано иное, любое из признаков, характеристик, вариантов или модификаций, описанных в настоящем документе применительно к конкретному варианту выполнения, также может быть применимо, использовано или включено в любой другой вариант выполнения, описанный в настоящем документе. Кроме того, чертежи, представленные в настоящем документе, не обязательно выполнены в масштабе.

Несмотря на то что изобретение было описано и проиллюстрировано применительно к типичным вариантам его выполнения, возможны вышеуказанные и различные другие дополнения и опущения, не выходящие за пределы сущности и объема предложенного изобретения.

В изобретении предложено устройство или конструктивный элемент, включающий техническое решение или средство для измерения параметров потока в системе с текучей средой. Комбинированное устройство для измерения параметров потока содержит: профилированную вставку, выполненную в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, предварительно откалиброванную для обеспечения коэффициента пропускной способности, который используется для верификации объемного расхода потока в указанном проточном канале системы с текучей средой, и имеющую профиль, обеспечивающий создание искусственного увеличения при измерении параметров давления выше по потоку, приводящего к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон профилированной вставки, прямо пропорциональному динамической составляющей давления в данном местоположении, причем профиль выполнен в виде плоской наклонной поверхности, отходящей от опорной части профилированной вставки, и устройство отбора давления выше и ниже по потоку, выполненное в местоположении, находящемся выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, для регистрации давления выше и ниже по потоку в указанном проточном канале в струе текучей среды и обеспечения сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, которые содержат информацию о давлении выше и ниже по потоку, регистрируемом для дальнейшей обработки для определения параметров потока в указанном проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности профилированной вставки. Технический результат - уменьшение общего количества компонентов, необходимых в системе. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Комбинированное устройство для измерения параметров потока, содержащее:

профилированную вставку, выполненную в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, предварительно откалиброванную для обеспечения коэффициента пропускной способности, который используется для верификации объемного расхода потока в указанном проточном канале системы с текучей средой, и имеющую профиль, обеспечивающий создание искусственного увеличения при измерении параметров давления выше по потоку, приводящего к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон профилированной вставки, прямо пропорциональному динамической составляющей давления в данном местоположении, причем профиль выполнен в виде плоской наклонной поверхности, отходящей от опорной части профилированной вставки, и

устройство отбора давления выше и ниже по потоку, выполненное в местоположении, находящемся выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, для регистрации давления выше и ниже по потоку в указанном проточном канале в струе текучей среды и обеспечения сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, которые содержат информацию о давлении выше и ниже по потоку, регистрируемом для дальнейшей обработки для определения параметров потока в указанном проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности профилированной вставки.

2. Комбинированное устройство для измерения параметров потока, содержащее:

профилированную вставку, выполненную в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, предварительно откалиброванную для обеспечения коэффициента пропускной способности, который используется для верификации объемного расхода потока в указанном проточном канале системы с текучей средой, и имеющую профиль, обеспечивающий создание искусственного увеличения при измерении параметров давления выше по потоку, приводящего к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон профилированной вставки, прямо пропорциональному динамической составляющей давления в данном местоположении, и устройство отбора давления выше и ниже по потоку, выполненное в местоположении, находящемся выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, для регистрации давления выше и ниже по потоку в указанном проточном канале в струе текучей среды и обеспечения сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, которые содержат информацию о давлении выше и ниже по потоку, регистрируемом для дальнейшей обработки для определения параметров потока в указанном проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности профилированной вставки, причем устройство отбора давления выше и ниже по потоку выполнено с верхним по потоку датчиком давления, профилированная вставка содержит опорную часть, в которой образовано верхнее по потоку отверстие для отбора давления, и профиль профилированной вставки содержит верхнюю по потоку часть, имеющую плоскую, наклоненную кверху поверхность, предназначенную для направления струи текучей среды к верхнему по потоку отверстию для отбора давления для регистрации верхним по потоку датчиком давления устройства отбора давления выше по потоку, и обеспечения динамической составляющей давления выше по потоку, и плоскую, наклоненную книзу нижнюю поверхность, предназначенную для одновременного направления потока у нижней части профиля вниз к основному проточному каналу, что минимизирует общую потерю давления или напора в комбинированном устройстве для измерения параметров потока.

3. Комбинированное устройство по п.2, в котором устройство отбора давления выше и ниже по потоку выполнено с нижним по потоку датчиком давления, опорная часть выполнена с нижним по потоку отверстием для отбора давления, а профиль профилированной вставки содержит нижнюю по потоку часть с плоской задней поверхностью, обеспечивающей зону статического давления ниже по потоку от профилированной вставки.

4. Комбинированное устройство по п.1, в котором в опорной части образованы как верхнее, так и нижнее по потоку отверстия для отбора давления.

5. Комбинированное устройство по п.1, в котором система с текучей средой содержит трубопровод, и профиль профилированной вставки специально откалиброван относительно размера трубопровода.

6. Комбинированное устройство по п.1, в котором профиль содержит верхнюю по потоку криволинейную часть, выполненную либо с вогнутой поверхностью, либо с выпуклой поверхностью, или с их комбинацией.

7. Комбинированное устройство по п.1, в котором профилированная вставка и устройство отбора давления выше и ниже по потоку выполнены как единое целое с корпусом клапана или трубы.

8. Комбинированное устройство по п.1, в котором опорная часть имеет верхнее и нижнее по потоку отверстия для отбора давления, образованные в ней относительно профиля, и устройство отбора давления выше и ниже по потоку содержит датчики давления верхнего и нижнего по потоку отверстий для отбора давления, предназначенные для регистрации давления текучей среды в соответствии с верхним и нижним по потоку отверстиями для отбора давления и обеспечивающие сигналы об отборе давления выше и ниже по потоку.

9. Комбинированное устройство по п.1, содержащее процессор обработки сигналов, выполненный с возможностью приема сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку и определения параметров потока в проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности профилированной вставки.

10. Комбинированное устройство для измерения параметров потока, содержащее:

профилированную вставку, выполненную в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, предварительно откалиброванную для обеспечения коэффициента пропускной способности, который используется для верификации объемного расхода потока в указанном проточном канале системы с текучей средой, и имеющую профиль, обеспечивающий искусственное увеличение при измерении давления выше по потоку, приводящее к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон профилированной вставки, который прямо пропорционален динамической составляющей давления в данном местоположении, причем профиль выполнен в виде плоской наклонной поверхности, отходящей от опорной части профилированной вставки;

устройство отбора давления выше и ниже по потоку, выполненное в определенном местоположении выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, для регистрации верхнего и нижнего по потоку давления в указанном проточном канале в струе текучей среды, и обеспечения сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, содержащих информацию о зарегистрированном давлении выше и ниже по потоку, и

процессор обработки сигналов, выполненный с возможностью приема сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку и определения соответствующего сигнала, содержащего информацию о параметрах потока в указанном проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности откалиброванной профилированной вставки.

11. Комбинированное устройство для измерения параметров потока, содержащее:

профилированную вставку, выполненную в определенном местоположении в проточном канале системы с текучей средой, предварительно откалиброванную для обеспечения коэффициента пропускной способности, который используется для верификации объемного расхода потока в указанном проточном канале системы с текучей средой, и имеющую профиль, обеспечивающий искусственное увеличение при измерении давления выше по потоку, приводящее к локально увеличенному перепаду давления с разных сторон профилированной вставки, который прямо пропорционален динамической составляющей давления в данном местоположении,

устройство отбора давления выше и ниже по потоку, выполненное в определенном местоположении выше и ниже по потоку относительно профилированной вставки, для регистрации верхнего и нижнего по потоку давления в указанном проточном канале в струе текучей среды, и обеспечения сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку, содержащих информацию о зарегистрированном давлении выше и ниже по потоку, и процессор обработки сигналов, выполненный с возможностью приема сигналов об отборе давления выше и ниже по потоку и определения соответствующего сигнала, содержащего информацию о параметрах потока в указанном проточном канале в струе текучей среды с помощью разности измеренных давлений между сигналами об отборе давления выше и ниже по потоку в соответствии с коэффициентом пропускной способности откалиброванной профилированной вставки, причем

устройство отбора давления выше и ниже по потоку выполнено с верхним по потоку датчиком давления, и профилированная вставка содержит опорную часть, в которой образовано верхнее по потоку отверстие для отбора давления, причем профиль профилированной вставки содержит верхнюю по потоку часть, имеющую плоскую, наклоненную кверху поверхность, предназначенную для направления струи текучей среды к верхнему по потоку отверстию для отбора давления для регистрации верхним по потоку датчиком давления устройства отбора давления выше по потоку и обеспечения динамической составляющей давления выше по потоку, и плоскую, наклоненную книзу нижнюю поверхность, предназначенную для одновременного направления потока у нижней части профиля вниз к основному проточному каналу, что помогает минимизировать общую потерю давления или напора в комбинированном устройстве для измерения параметров потока.

12. Комбинированное устройство по п.11, в котором устройство отбора давления выше и ниже по потоку выполнено с нижним по потоку датчиком давления, и в опорной части образовано нижнее по потоку отверстие для отбора давления, а профиль профилированной вставки содержит нижнюю по потоку часть, имеющую плоскую заднюю поверхность, обеспечивающую зону статического давления ниже по потоку относительно профилированной вставки.

13. Комбинированное устройство по п.10, в котором в опорной части образованы как верхнее по потоку, так и нижнее по потоку отверстия для отбора давления.

14. Комбинированное устройство по п.10, в котором система с текучей средой содержит трубопровод, и профиль профилированной вставки специально откалиброван относительно размера трубопровода.

15. Комбинированное устройство по п.10, в котором профиль содержит верхнюю по потоку криволинейную часть, выполненную либо с вогнутой поверхностью, либо с выпуклой поверхностью.

16. Комбинированное устройство по п.10, в котором профилированная вставка и устройство отбора давления выше и ниже по потоку выполнены как единое целое с корпусом клапана или трубы.

17. Комбинированное устройство по п.10, в котором опорная часть имеет верхнее и нижнее по потоку отверстия для отбора давления, образованные в ней относительно профиля, и устройство отбора давления выше и ниже по потоку содержит датчики давления верхнего и нижнего по потоку отверстий для отбора давления, предназначенные для регистрации давления текучей среды в соответствии с верхним и нижним по потоку отверстиями для отбора давления и обеспечивающие сигналы об отборе давления выше и ниже по потоку.

18. Комбинированное устройство по п.1, в котором профилированная вставка установлена в клапане или отрезке трубопровода в системе с текучей средой.

19. Комбинированное устройство по п.10, в котором профилированная вставка установлена в клапане или отрезке трубопровода в системе с текучей средой.