Турбинный расходомер Советский патент 1983 года по МПК G01F1/12 

Изобретение относится к измерительной .технике, 8 частности к приборам для измерения расхода и колимества жидкости, и может найти применение при измерениях расхода нефти на магистральных трубопроводах и при отпуске нефти потребите- лям. Известны турбинные расходомеры с измерительной турбинкой, установленной на подшипниковых опорах в измерительном канале, в которых для уменьшения моментов сопротивления вращению турбинки используется дополнительная (компенсационная / тур бинка,связанная с измерительной посредствоммоментопередающего узла скольжения. 5 известном расходомере моментопередающий узел скольжения образован обоймами по шипника качения, внешняя из которых жестко связана с компенсационной турбинкой, а внутренняя - с измерительной, установлен.ной первой по потоку IНедостатком известного расходоме ра является то, что для подкрутки измерительной турбинки, в нем исполь зуется дополнительный двигатель, включенный в иепь обратной связи регулятора рассогласования. Наиболее близким к предлагаемому является турбинный расходомер, соде жащий корпус с калиброванным канало в котором на валу и подшипниковых опорах свободно установлены одна за другой измерительная и компенсационная турбинки, связанные между соб посредством моментопередающего узла скольжения, первая из.которых - измерительная- имеет больший угол наклона лопастей к плоскости попере ного сечения канала, чем вторая - к пенсационная, а также узлы съема си налов частоты вращения турбинок, ра положенные на корпусе 2 . Недостатком известного расходоме является то, что в нем достигается лишь частичная компенсация моментов сопротивления, так. как отсутствует обратная связь по моменту.сопротивления . Цель изобретения - повышение точ ности и расширение диапазона измерений . Поставленная цель достигается те что в турбинном расходомере, содерж щем корпус с калиброванным каналом, в котором на валу и подшипниковых опорах свободно установлены одна за другой измерительная и компенсационная турбинки, связанные между собой посредством моментопередающего узла скольжения, .первая из которых - измерительная - имеет больший угол накло на лопастей к плоскости поперечного сечения канала, чем вторая - компенсационная, а также узлы съема сигналов частоты вращения турбинок, расположенные на корпусе, номеитопередающий узел скольжения выполнен в виде турбомуфты с прямоточным цилиндрическим каналом в ее корпусе и размещенными в нем насосным и турбинным колесами, расположенной соосно между измерительной и компенсационной турбинками, и жестко связанной своим насосньм колесом с компенсационной турбинкой, а турбинным колесом - с измерительной турбинкой, причем колеса турбомуфты расположены коаксиально одно в другом с радиальным зазором между ними и перекрытием лопастных решеток, каждая из которых выполнена на цилиндрической образующей , а турбинное колесо вместе с измерительной турбинкой устаноалено на валу с возможностью осевого перемещения. I На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого расходомера с вторичными электрическими цепями; на фиг.2 - турбомуфта, разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - то же, разрез 5-Б на фиг. 2. Турбинный расходомер содержит корпус 1 с калиброванным каналом, по осевой линии которого между обтекателями 2 и 3 на подшипниковых опорах и 5 установлен вал 6 с жестко закрепленной на нем компенсационной турбинкой 7. На этом же валу, но с возможностью осевого перемещения (с вращением ) установлена -Первая по потоку измерительная турбинка 8, угол наклона лопастей которой к плоскости поперечного сечения канала расходомера больше, чем угол наклона лопастей компенсационной турбинки предназначенной для подкрутки измерительной турбинки с заведомо большей скоростью. Ступица измерительной турбинки 8 выполне .на удлиненной в сторону компенсационной турбинки 7. Между измерительной и компенсационной , турбинками соосно с ними в канале расходомера установлена турбомуф та 5с прямоточным каналом, выполненным в ее корпусе . Колеса турбомуфты - турбинное 10 и насосное 11, размещенные в ее проточном канале, расположены коаксиально одно в другом (фиг,2, фиг.З), с радиальным зазором между ними и перекрытием лопастных решеток, каждая из которых выполнена на цилиндрической образующей. Турбинное колесо 10 жестко с удлиненной ступицей измери тельной турбинки 8, а насосное колесо 1 1 - со ступицей компенсационной турбинки, при этом турбинное колесо турбомуфты имеет возможность осевого перемещения вместе с измерительной турбинкой 8 на величину взаимного перекрытия лопастных решеток колес турбомуфты. В корпусе 1 установлены узлы съема сигналов частоты вращения турбинок; узел 12 - для турбинки 8, и узел 13 для компенсационной тур бинки 7- Выход преобразователя часто ты узла 12 съема подключен к входу счетчика-интргратора Т. Для получен дополнительной информации о вязкости измеряемой жидкости,выход преобразователя частоты узла 13 съеиа подключен к блоку 15. предназначенному для измерения вязкости, а на второй вход этого блока подключен выход преобразователя частоты узла съема 12. Для коррекции показаний счетчика-интегратора 1 по вязкости измеряемой среды, выход блока 15 под ключен к входу коррекции этого сметчика Расходомер работает следующим образом. При прохождении контролируемой жидкости чере.з канал расходомера поток приводит во вращение компенсационную турбинку 7 и измерительную турбинку 8. Ввиду того, что лопасти компенсационной турбинки имеют мень.ший угол наклона к плоскости попереч ного сечения канала, чем лопасти измерительной турбинки, компенсационная турбинка вращается с большей скоростью и через турбомуфту 9 производит подкрутку и:змерительнс)й турбинки с угловой скоростью, большей ее идеальной скорости. В результате этого измерительная турбинка 8 будет создавать тяговое усилие, пе,ремё1цающее ее против потока относитепьно вала 6. Вместе с измерительI ной турбинкой перемещается жестко с нею связанное турбинное колесо 10 турбомуфты 9. При этом уменьшается величина взаимного перекрытия лопастных решеток турбинного 10 и насосного 11 колес и, как следствие величина момента, передаваемого от компенсационной .турбинки 7 на измерительную турСинку 8. По достижении равновесия между силой тяги турбинки 8 и силой лобового сопротивления потока, осевое перемещение турбинки 8 с колесом 10 прекращается, а угловая скорость турбинки 8 соответствует скорости потока и, следовательно, пропорциональна расходу контролируемой жидкости. Таким образом, при любых скоростях потока измерительная турбинка 8, благодаря автоматическому регулированию величины передаваемого турбомуфтой момента, врдщается со скоростью, пропорциональной расходу жидкости. Любое незначительное несоответствие частоты вращения турбинки 8 скорости потока приводит к появлению осевой силы и перемещению турбинного колеса 10 турбомуфты 9, приводящему к восстановлению соответствия. Для обеспечения подкрутки турбинки 8 достаточно, чтобы лопасти измерительной турбинки имели по отношению к лопастям компенсационной турбинки угол наклона к плоскости поперечного сечения канала больше пооиентов на. двадцать. Частота импульсов, формируемых преобразователем частоты узла 12 съема, пропорциональна скорости вращения измерительной турбинки. Иппульсы с выхода этого преобразователя поступают на вход счетчикаинтегратора Н, где пересчитываются в объемные единицы расхода, Импульсы . с выхода преобразователя частоты узла J3.съема компенсационной турбинки 7 поступают на вход блока 15 на , второй вход которого поступают, импульсы от узла 12 съема. Выходной сигнал этого блока ,о тражает разницу в частоте вращения измерительной компенсационной турбинки, явЛЯЮ1ЦУЮСЯ мерой вязкости измеряемой среды. Сигнал с выхода блока 15 поступает на вход коррекции счетчикаинтегратора для учета ошибки по вязкости измеряемой среды. Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения определяется повышением точности измерения расхода, и может оказать.ся особенно существенным при его использовании для измерения расхода и количества нефти.

10

11