Устройство для контроля двухфазных потоков Советский патент 1983 года по МПК G01N1/10 G01N7/14 

Изобретение относится к автомат ческому контролю газожидкостных см сей и может быть использовано в ра личных отраслях промьлиленности ив научно-исследовательской практике при изучении гидродинамических про цессов в трубопроводах и емкостях на лабораторных, стендовых и опытных установках. Известно устройство дЛя определе ния количества газа, находящегося в нерастворенном состоянии в жидкости путем сжатия ее в закрытом со суде 13. . Однако данное устройство не поз ляет измерять истинное газосодержа ние во время-отбора пробы, а при движении по трубопроводу или в емк сти структура потока существенно и меняется, особенно в нестационарны процессах, измерения проводятся тол ко для конечного объема взятой про Известен указатель соотношения двух фаз, содержащий клапанное уст ройство для подачи заданного объем жидкости в камеру,з которой распо.1южен вертикально перемещающийся от парового (газовой фазы ) давления элемент Г2 . Недостатком этого указателя явля ется значительная погрешность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для контроля двухфазных пот ков, содержащее разделенный подпружиненным в осевом направ/гении по нем на подпоршневуго и надпоршневую камеры дозирующий иилиндр, подпоршневая камера которого связана гидромагистралью с трубопроводом анализируемого потока и со сборником Tipo6, и управляемые клапаны, подклю ченные к программно-регистрирующему блоку з . Известное устройство характеризуется значительной погрешностью и ограниченными функциональными возможностями, не позволяющими определять текущие параметры двухфазных потоков во время отбора пробы. Целью изобретения является повышение точности определения соотношения фаз и раси1ирение функциональной возможности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройстве надпоршневая камера дозирующего цилиндра снабжена выходным патрубком, а устройство дополнительно содержит мерную емкость, подключенную через управляемый клапан к выходному патрубку над поршневой камеры, расходомер, установленный на входе мерной емкости, датчик давления газа в подпоршневой камере и установленные последовател но по движению анализируемого потока датчлк давления и датчик сплошно сти анализируемой среды, при этом все указанные датчики подключены к соответствующим входам программнорегистрирующего блока. На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля двухфазных потоков. Устройство состоит из дозирующего цилиндра 1, разделенного поршнем 2 с возвратной пружиной 3 на подпоршневую 4 и надпоршневую 5 камеры.Подпоршне,вая камера 4 снабжена датчиком б давления газа и соединена с трубопроводом 7 анализируемого потока и сборником 8 проб гидромагистралью 9 с установленными в ней клапанами 10 и 11 управления, датчиком 12 давления и датчиком 13 сплошности анализируемой среды. Надпоршневая камера 5, заполненная жидким рабочим телом, соединена с мерной емкостью 14 магистралью 15, в которой установлены расходомер 16 и клапан 17 управления Программно-регистрирующий блок 18 соединен с клапанами 10, 11 и 17 управления и со всеми датчиками 6, 12, 13 и расходомером 16. В мерной емкости установлен датчик 19 уровня. Устройство для контроля двухфазных потоков работает следующим образом. В исходном положении клапаны 10, 11 и 17 управления .закрыты, полость надпоршневой камеры 5 и магистраль 15, соединяющая последнюю с мерной емкостью 14, заполнены жидким рабочим телом. Перед началом отбора пробы с программно-регистрирующего блока 18 подается команда на открытие клапанов 10 и 17. Анализируемая среда из трубопровода 7 поступает в подпоршневую камеру 4 дозирующего цилиндра 1, преодолевая усилие возвратной пружины 3. При этом поршень 2 вытесняет из надпоршневой полости 5 жидкое рабочее тело через магистраль 15 с расходомером 16 и клапан 17 в мерную емкость 14. Показания датчика 6 давления газа iPf-np) датчика 12 давления анализируемой среды (Рр„), датчика ДЗ сплошности потока (cL) и расходомера 16 (cj,gjфиксируются записывающей аппаратурой программно-регистрирующего блока 18. Отбор пробы заканчивается подачей сигнала с программно-регистрирующего блока 18 на закрытие клапанов 10 и 17 управления. Затем измеряется общее количество газа WP пр жидкости fi „р в подпоршневой камере 4 дозирующего цилиндра 1 и количество жидкого рабочего тела в мерной емкости 14 (Wp + W. WMe)f например, с помощью датчика 19 уровня, после чего с программно-регистрирующего блока 18 подается команда на открытие клапанов 11 и 17, в результате чего поршень 2под действием возвратной пружины 3вытесняет пробу анализируемой ерецы через магистраль 9 в сборник 8. Одновременно с этим жидкое рабочее тело из мерной емкости 14 поступает в надпоршневую камеру 5, полностью заполняя ее объем. После полного вытеснения пробы из подпоршневой камеры 4 с блока 18 подается команда на закрытие клапанов 11 и 17 управления. Далее рабочий цикл npq.боотборника повторяется.

Замерив параметры, определяют объем газа()в анализируемом двухфазном потоке за период отбора проб по следующей зависимости:

«, W ., р|.

Wrnpобъем газа в -дозирующем

где цилиндре 1;

давление газа в дозирующем

.цилиндре по показанию датчика 6 давления; давление анализируемой срегмды по показанию датчика 12. Кроме того,используя показания Датчика 13 сплошности потока (cL) и расходомера 16 (g) определяют текущее .значение расхода объема каждой

фазы по следующим зависимостям: Я,, Ко6; q,r K(1-ctJ,

где К - коэффициент пропорциональности (выбирается для каждого -датчикаJ,

Для введения поправочных коэффициентов сравнивают q,g {по показанию расходомера 16 с суммой ( + rJ расчетных величин.

0

Применение предлагаемого изобретения позволяет относительно про.тотипа значительно расширить функциональные возможности, а именно в фиксированный момент времени определить 5 фазовый состав (текущее значение и за весь период отбора (интегральное значение ) при одновременном контроле расхода отбираемой пробы.

В практике лабораторных и экспериментальных исследований устройство

0 может быть использовано для тарировки датчиков сплсяиности и расходомеров двухфазных потоков.

Наличие датчика сплсминости и дозирующего цилиндра, заполненного

5 жидким телом, позволяет повысить достоверность получаемых результатов .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ, содержащее разделенный подпружиненным в осевом направлении поршнем на подпоршневую и надпоршневую камеры дозирую1ций ци линдр, подпоршневая камера которого ВСЕСОШЗЩк илтагг й1 илтегп й- -.л TEfercKA S rE if;№:: KA 5й5ЛМСТ1:йА связана гидромагистральюс трубопроводом анализируемого потока и со сборником-проб, и управляемые клапаны, подключенные к программно-регистрирующему блоку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения соотношения, фаз и расширения функциональной возможности устройства, надпоршневая камера дозирующего цилиндра снабжена выходным патрубком, а устройство дополнительно содержит мерную емкость, подключенную через управляемый клапан к выходному патрубку надпоршневой камеры, расходомер, установленный на входе мерной емкости, датчик i давления газа в подпоршневой камере и установленные последовательно по (Л движению анализируемого потока датчик давления и датчик сплошности с анализируемой среды, при этом все указанные датчики подключены к соответствующим входам программно-регистрирующего блока. ГС О vl 00