Турбинный расходомер Советский патент 1984 года по МПК G01F1/12 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам дл измерения массового расхода продукции нефтяных и газовых скважин. Известны массовые расходомеры жи костей и газов, содержащие чувствительный элемент, вьшолненный в виде свободно вращающейся турбинки, имеющей возможность перемещения вдоль оси вращения. Массовый расход в эти расходомерах определяется с помощью вычислительного ус тройства по измеренным значениям частоты вращения турбинки и осевого линейного переме щения, пропорциональных соответстве но скорости и динамическому давлению потока Г Г) . Наиболее близким к изобретению является турбинный расходомер, содержащий корпус, размещенную в нем с возможностью вращения и осевого перемещения аксиальную турбинку, жестко связанную валом с порщнем неподвижно установленного в корпусе цилиндра подпоршневой полости, магн тоиндукционный датчик с вычислительным устройством 2 . Недостатками известных расходомеров явлйются низкая точность измерения расхода, сложность конструк ции и обработки сигналов, поступанмц с магнитоиндукционных датчиков. Цель изобретения - расширение ди пазона измерений, повьшение надежности и упрощение конструкции рас..ходомера. Поставленная цель достигается тем, что в турбинном расходомере, содержащем корпус, размещенную в не с возможностью вращения и осевого перемещения аксиальную турбинку, жестко связанную валом с порщнем не подвижно установленного в корпусе цилиндра подпорщневой полости, магн тоиндукционный датчик с вычислитель ным устройством, в подпоршневой полости установлен магнитный подпят ник, а магнитоиндукционный датчик подключен к усилителю-корректору, имеющему амплитудно-частотную характеристику, обратную амплитудночастотной характеристике турбинного расходомера, и подключенному к вычислительному устройству. Кроме того, сопрягаемые поверхности магнитных подпятников выполнены конусными . На фиг. 1 представлен тзфбинный расходомер, продольный разрез; на фиг. 2 - блок-схема расходомера. Расходомер состоит из немагнитного корпуса 1, внутри которого установлена турбинка 2 со ступицами 3 и 4, изготовленными из немагнитного материала с добавлением ферромагнетика и вьшолняющими роль струенаправляющих устройств. Б ступицах расположены демпферные пружины 5 и 6, а также постоянные магниты 7 10 с арматурой. Постоянные магниты 7 и 8, а также 9 и 10 расположены попарно одни относительно других одноименными полюсами, создавая тем самым отталкивающие моменты, которые принуждают устанавливаться турбинку при отсутствии движения потока в равновесное состояние относительно магнитоиндукционного датчика 12. Постоянные магниты 8 и 9 устанавливаются на оси 11. Частота вращения турбинки измеряется магнитоиндукционным датчиком 12. Выход магнитоиндукционного датчика 12 соединен с входом усилителякорректора 13, который своим выходом соединен с вычислительным устрой,ством 14 в видеусилит ел я-формирователя 15, амплитудного детектора 16, арифметического устройства 17 и прибора 18. Расходомер работает следующим образом. Турбинка 2, вращаясь с частотой, пропорциональной объемному расходу, воспринимает усилие от динамического напора потока. Этс( усилие передается на магнитный подпятник, образованный магнитами 9 и 10, вызывает изменение зазора между ними, что приводит к перемещению вращающейся турбинки. I Вращанлцаяся и перемещающаяся турбинка своими лопастями возбуждает электрические импульсы и магнитоиндукционном датчике. С выхода датчика 12 фиг. 2) импульсы с частотой, пропорциональной скорости потока, и амплитудой, пропорциональной квадрату скорости потока, плотности и частоте их следования, поступают на усипитель-корректор 13, имеющий амплитудно-частотную характеристику, обратную амплитудно-частотной характеристике первичного турбинного датчика 12. В результате наложения этих характеристик на выходе усилит ля-корректора 13 вырабатьшаются импульсы, частота которых пропорциональна скорости потока среды, а амплитуда пропорциональна скорости амплитуда пропорциональна плотности и квадрату скорости. Этот сигнал подается в вычислительное устройство, в котором он поступает на выходы усилителя-формирователя 15 и амплитудного детектора 16. Усилител фbp iиpoвaтeль 15 формирует импульсы прямоугольной формы с постоянной амплитудой. Амплитудный детектор 16 формирует сигнал огибающей амплитудных зна чений входящих импульсов. Оба сигна поступают в арифметическое устройство 17, которое осуществляет преобразование и деление первого сигна ла на второй таким образом, что на выходе полз чается один сигнал, пропорциональный массовому расходу, а другой - пропорциональный объемному расходу. Эти оба сигнала поступают устройство индикации расходомера- пр бор 18, которое осуществляет отобр ние расходов в именнованных единицах. Расширение динамического диапазона измерения достигнуто путем использования нелинейной зависимости взаимодействия магнитов магнитного подпятника и индуцирования элек- трических импульсов от перемещениявращающейся турбинки на выходе магн тоиндукционного датчика с усилителемкорректором на выходе. При малых расходах в магнитном подпятнике устанавливается большой зазор. Это позволяет при незначительных изменениях динамического напора потока в области малых расходов перемещаться вращающейся турбинке в больших пределах. Так, например, изменение динамического напора 6т О до 10% вызывает перемещение турбинки на 60%. При больших расходах в магнитном подпятнике устанавливается малый зазор, что соответствует болез близкому приближению вращающейся турбинки к магнитоиндукционному датчику. На этом участке перемещения вращающейся турбинки в магнитоиндукционном датчике с усилителем-корректором на выходе амплитуда индуцируемых импульсов изменяется по более крутому участку характеристики, чем при малых расходах. Эти два фактора расширяют диапазон измерения. . Дпя лучшего согласования характеристики магнитного подпятника с закономерностью изменения динамического напора потока магнитный подпятник выполнен с конусным стоном. Повышение надежности конструкции турбинного преобразователя и упрощение его конструкции достигнуто, путем применения магнитоиндукционного дат.чика с усилителем-корректором на совместно с вычислительньм уст;ройством. Ш

1. ТУРБИННЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий корпус, размещенную в нем с возможностью вращения и осевого перемещения аксиальную турбинку. iicf-c jjwrr i п ,,. - :., fs жестко связанную валом с поршнем неподвижно установленного в корпусе цилиндра подпоршнёвой полости, магнитоикдукционный датчик с вычислительным устройством, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, повышения надежности и упрощения его конструкции, в подпоршнёвой полости установлен магнитный подпятник, а магнитоиндукционный датчик подключен к усилителю-корректору, имеющему амплитудно-частотную характеристику, обратную амплитудно-частотной .сарактеристике турбинного расходомера и подключенному к вычислительному устройству. (Л 2. Расходомер По п. I, о т л и ч а. ю щ и и с я тем, что сопрягаемые поверхности магнитных подпятников вьтолнены конусными. - Ч| 00 о Ч 1

Фиг.2