Способ измерения плотности жидких сред и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01N9/24 

2. Устройство измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивного излучения, установленные диаметрально противоположно с внешней стороны емкости .с текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, и регистратор, отличающеетем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно содержит второй источник и второй детектор радиоактивного излучения, 10 6 установленные аналогично первым источнику и детектору излучения, второй преобразователь, соединенный со вторым детектором, вычислительное , устройство, первый вход которого соединен с первым преобразователем, второй вход - со вторым преобразователем, а выход соединен с регйстратором, и зкран, размещенный в текущей жидкой среде на пути радиоактивного излучения второго источника.

1. Способ измерения плотности жидких сред, включакяций пропускание радиоактивного излучения через участок средэ и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения, отличающийся тем, что, с целью повьгаения точности измерений, дополнительно, одновременно с первым, пропускают радиоактивное излучение через второй участок среды, причем на этом участке в текущей жидкой среде устанавливают зкран, а о плотS ности среды судят по разности сигналов ослАрленного излучения от двух сучастков ,:среды. 4 Ю 4 О)

1

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения плотности жидких сред с использованием у-излучения, в частности суспензий, вызывающих истирание внутренних поверхностей емкостей, трубопроводов или отложение на них инкрустаций, и может применяться в химической, металлургической, пищевой промьппленностях.

Известен способ непрерывного измерения плотности жидких сред и устройство дпя его осуществления, согласно которому у-излучение пропускают через емкость, заполненную жидкостью. О ее плотности судят по степени поглощения у-излучения.

Основным недостатком известного способа и устройства является отпосительно низкая точность измерений, обусловленная истиранием стенок емкости или отложением инкрустаций.

Наиболее близким техническим решением дпя способа является способ измерения плотности жидких сред, включающий пропускание радиоактивного излучения через участок среды и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения.

В данном способе используют гамма-излучение.

Наиболее близким техническим решением дпя устройства является устройство для измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивного излучения, установленные диаметрально противоположно с внешней сторонь емкости с

текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, и регистратор.

Однако целый ряд жидкостей создают инкрустации на внутренних поверхностях трубопроводов, довольно значительные по , или истирают внутренние поверхности,трубопроводов Основным недостатком известного способа и устройства является возникновение значительной погрешности измерения плотности (/ 10-15%) в случае отложения инкрустаций или истирания стенок емкостей.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставлейная цель достигается тем, что в способе измерения плотности жидких сред, включающем пропускание радиоактивного излучения через участок среды и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения дополнительно, одновременно с первым, пропуркают радиоактивное излучение через второй участок среды, причем на этом участке в текущей жидкой среде устанавливают экран, а о плотности среды судят по разности сигналов ослабленного излучения от двух участков среды.

Устройство измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивнрго излучения установленные диаметрально противоположно с внешней стороны емкости с текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, и регистратор, дополнительно содержит второй источник и второй детектор радиоактивного излучения, установлен ные аналогично первым источнику и детектору излучения, второй преобразователь, соединенный со вторым детектором, вычислительное устройство, первый вход которого соединен с первым преобразователем, второй вход со вторым преобразователем, а выход соединен с регистратором, и экран, размещенный в текущей жидкой среде на пути радиоактивного излучения второго источника. Пропускание v-излучения через среду однов ременно по двум каналам, один из которых экранирован, позйоляет получить два сигнала, при этом сигнал в неэкранированном канале характеризует плотность жидкой средь с погрешностью измерения, присущей прототипу, а сигнал в экранированном канале, сформированный искуственно путем внесения дополнительной погрешности вследствие образования с помощью экрана двух дополнительных; истирающих слоев или слоев инкрустаций, позволяет при вьтолнении вычислительной операции получить сигнал, пропорциональный истинной плотности, исключив влияние истирания или инкруетаций стенок емкости с анализируемой средой или трубопровода. Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема устройства измерения плотности, реализующего данный способ измерения Устройство дпя измерения плотности жидких сред содержит два источника радиоактивного излучения: первый 1 и второй 2, Диаметрально противоположно им установлены два детектора радиоактивного излучения: первый 3 и второй 4. Источники и ;з ётекторы установлены с внешней стороны емкости с контролируемой средой, представлякяцей собой, в частности,У трубопровод 5, Устройство имеет также два преобразователя, соответственно первь б и второ.й 7, служащие для преобразования сигналов, поступающих с первого и второго источников радиоактивного излучения и 2. Между вторым источником радиоактивиого излучения 2 и детектором радиоактивного излуче ния 4 внутри Трубопровода 5 на иекотором расстоянии от его стенок установлен экран 8, вьтолиешшй из ма:те1(3 4 иала трубопровода 5, Для получения дентичных сигналов, поступающих от сточников излучения как на первый етектор излучения, так и на второй етектор, суммарную толщину стенок рубопровода 5 на пути радиоактивного излучения первого источника и экрана 8 выбирают равной суммарной толщине стенок трубопровода 5 на пути радиоактивного излучения второго сточника. Такое уравнение толщины может быть достигнуто, в частности тем, что на внутренней стенке трубопровода 5 может быть установлена дополнительная пластина 9, аналогичная по т.олщине, сечению и материалу экрану 8. Устройство содержит также вычислительное устройство 10 и регистратор 11. Первый детектор радиоактивного Излучения 3 соединен со входом первого преобразователя 6, выход которого соединен с одним из входов вычислительного устройства 10, выход которого соответственно соединен со входом регистратора 11, Регистратор 11 градуируют для конкретной суспензии в требуекых единицах, например, кг/м. Второй детектор радиоактивного излучения соединен со входом второго преобразователя 7, выход которого соединен с другим входом вычислительного устройства 10, Вычислительное устройство 10 представляет собой алгебраический сумматор. Способ осуществляют следукядим образом. Поток -излучения первого источника попадает в детектор излучения, пройдя через две стенки-емкости, например трубопровода 5, и Измеряемую жидкую среду. Одновременно у-излучение Ъторого источника пропускают по второму каналу через две стенки емкости и также через слой измеряемой жидкой среды. Поток у излучения во втором канале экранируют с помощью экрана 8, вьтолненного из материала трубопровода 5 и установленного внутри трубопровода 5 на некотором расстоянии от его стенок. Для получения идентичных показаНИИ по плотности измеряемой среды в обоих каналах длину их, в пределах измеряемой жидкой среды, принимают одинаковой. Кроме того, суммарная толщина стенок и экрана 8 во втором

канале должна соответствовать суммарной толщине стенок трубопровода 5 первого канала.

Устройство работает следующим образом.

При обычном измерении плотности суспензий радиоизотопным методом (например, с помощью устройства прототипа) -излучение от источника проходит через две стенки трубопровода и среду, попадает в детектор где вырабатывается соответствующий сигнал, который через преобразователь поступает на показывающий прибор. Часть излучения ослабляется стенками трубопровода. Эта часть постоянна и компенсируется при установке нуля прибора. О плотности же самой среды судят по степени ослабления излучения средой, которая меняется в зависимости от изменения плотности; .

При зарастании трубопровода, т.е. при выпадании кристаллов, осадк на внутренних стенках, излучение дополнительно ослабляется слоем инкрустш ии. Таким образом, в измерение вносится ошибка. Излучение ослабляется инкрустациями в двух слоях, у каждой из стенок, То же самоё происходит при уменьшении толщины стенок трубопровода за счет их истирания.

В предложенном устройстве в некотором сечении в середину потока жидкой среды введен экран 8, у которого на. двух боковых поверхностях образуется еще два слоя инкрустаций, и организовано измерение плотности в 3том сечении. В первом канале, где ведется измерение плотности, как в прототипе, для уравнивания толщины контролируемой среды введена пластина 9 такой же толщины и площади сечения, как и зкран 8, но прикрепленная к одной из стенок трубопровода 5. Таким образом, получается, что суммарная толщина стенок трубопровода и пластин в каждом сечении одинакова толщира контролируемой среды тоже одинакова. Различной оказывается только суммарная толщина слоев инкрустаций.

В канале излучения первого источника два слоя, а в канале излучения второго источника - четыре слоя.

Аналогично можно проанализировать ситуацию, когда внутренняя поверхность трубопровода истирается. В это

случае в сечении истирается соответственно также два и четыре слоя.

Для равномерного по толщине инкрустирования или равномерного истирания пластины выполнены из материала трубопровода.

Пример реализации способа.

Из отстойника жидкости по трубоQ проводу с внутренним диаметром 0,2 м непрерывно откачивают шлам плотностью 1250 кг/м. Трубопровод изготовлен из стали плотностью 7800 кг/м. На стенках трубопровода со временем

5 образуются инкрустации, плотностью 2000 кг/м

Согласно способу, плотность измеряют по двум каналам, один из которых не экранирован, а другой экранирован,

Q Каждый из преобразователей и вычислительное устройство имеют унифицированный выходной пневматический сигнал соответственно Р/ч Р Р изменяющийся от 0,2 до 1,0 кг/см , а

5 шкала регистратора 10, воспринимающего выходной сигнал вычислительного устройства, проградуирована в едини- . цах плотности с диапазоном измерения UJ) АОО кг/м (1050-1450 кг/м), т.е. выходному сигналу 0,2 кг/см

преобразователя или га 1числительного устройства соответствует плотность. . шлама 1050 кг/см (начало шкалы) ,,i регистратора, а выходному сигналу 1,0 кг/см - плотность 1450 кг/см

конец шкалы

Рассмотрим момент времени, когда толщина слоя инкрустаций на внутренних стенках трубопровода 5 и поверхностях экрана 8 достигла 0,006 м. После прохождения 21-излучения по обоим каиалам второй преобразователь , 7 вьфабатывает сигнал рд 0,78кг/см соответствующий фиктивной плотности

5 ФЛ 1340 кг/см. Одиовремаино первый преобразователь 6 .вырабатыва.ет сигнал pg 0,69 кг/ м, соответствующий Активной плотности рфб 1295 кг/м. Далее выходные сигналы

Q преобразователей поступают в вычислительное устройство 10 где производится вычисление J 2 рё - f 2.0,69-0,78 0,6 кг/см. Выходной сигнал вычислительного устройства

f 0,6 кг/см соответствует ппотности 1250 кг/см , которая и фиксируется на шкале.регистратора.

Таким образом, на регистраторе (Независимо от возникновения инкрус7 1042446 . 8

таций фиксируется истинная плот-том, что при измерении плотности сусность, в то время как при использо-пензий, рбразунячих И1|крустации на

вании одного канала, как у прототи-.внутренних поверхностях трубопровопа, возникла бы погрешность, равнаядов или истирающих их, не возникает

11,5%,5 погрешность измерения, что повышает

Главные технико-экономическиеточность определения плотности суспреимущества устройства состоят впензий.