Устройство для измерения плотности жидких сред Советский патент 1987 года по МПК G01N9/24 

К1

эо

со Изобретение относится к устройствам для измерения плотности кидких сред с использованием радиоактивного излучения, в частности для измерения плотности суспензий, вызывающих истирание внутренних поверхностей трубопроводов или отложение на них инкрустаций, и может применяться в химической, металлургической, пищевой промыгапенности. Цель изобретения - повьшение точности и надежности измерений. Изобретение иллюстрируется черт-ежом, на котором представлена схема устройства. Устройство для измерения плотности жидких сред содержит две пары источников 1,2 и приемников 3,4 У -излучения. Между источником 1 и приемником 3 установлен U-образный патрубок 5, а между источником 2 и приемником 4 установлен трубопровод 6, соединенный с одним из входов U-образного патрубка 5, другой вход соединен с технологической линией (на чертеже не показана). Трубопровод 6 также соединен с технологической линией. Устройство имеет также два преобразователя 7 и 8,служащих для преобразования сигналов, поступакнцих соответственно от приемников 3, 4, Лпя по лучения иденти 1ных сигналов, поступак щих от источников 1,2 излучения как на приемник 3 излучения (сечение А-А), так и на приемник 4 (сечение Б-Б), суммарную толщину стенок U-об- разного патрубка 5 в сечении А-А выби рают равной суммарной толщине стенок трубопровода 6 в сечении Б-Б, а суммарную величину внутренних диаметров U- образного патрубка 5 в сечении А-А выбирают равной внутреннему диаметру трубопровода 6 в сечении Б-Б. Устройство содержит также вычислительное устройство 9 и вторичный прибор 10. Приемник 3 излучения соединен со входом преобразователя 7, выход которого соединен с одним из входов вычислительного устройства 9, выход которого соответственно соединен также с входом вторичного прибора 10. Вторичный прибор 10 градуиру- ют для конкретной суспензии в.требу емых единицах, например кг/м. Приемник 4 излучения соединен со входом преобразователя В, выход которого соединен с другим входом вычислительного устройства 9k Вычислительное

1оинтенсивность излучения от источников излучения 1 и 2;

I ,1 - интенсивность излучения в сечениях А-А и Б-Б, соответственно, 0 после прохождения слоев жидкости, Uобразного патрубка 5 и стенок трубопровода 6, слоев инкрустаций; d

. 5

bd - толщина соотu

55 ветственно слоя жидкости без инкрус- таций и истирания в сечениях А-А и Б-Б стенки трубопровода, стенки U-об- :разного патрубка 5, слоя инкрустаций, слоя истираемой стенки; устройство 9 представляет собой алгебраический сумматор. Устройство работает следующим о разом. Один измеритель плотности, состоящий из источника 1, приемника 3 и преобразователя 7, установлен в сечении А-А и-образного патрубка 5, а второй измеритель плотности, состоявщй из источника 2, приемника 4 и преобразователя 8, установлен в сечении Б-Б трубопровода 6. Толщина стенок трубопровода 6 в два раза больше толщины трубы U-образного патрубка. зарастании трубопровода. т.е. при выпадении кристаллов осадка на внутренних стенках, излучение до- цолнительно ослабляется слоем инкрустаций. Таким образом, в измерение вносится ощибка. Излучение ослабляется инкрустациями в двух слоях, у каждой из стенок. То же самое происходит при уменьшении толщины стенок трубопровода за счет их истирания. Таким,образом, суммарная толщина стенок трубопровода 6 и U-образного патрубка 5 в каждом сечении одинакова, толщина контролируемой среды тоже одинакова. Различной оказывается только суммарная толщина слоев ИН7 крустаций. В сечении А-А четыре слоя, а в сечении Б-Б - два слоя. Аналогично можно проанализировать ситуацию, когда внутренняя поверхность трубопровода истирается. В этом случае в сечении А-А истирается четьфе слоя, а в сечении Б-Б - два слоя. Ниже приведен вывод расчетного соотношения. . Введены следующие условные обозначения:3..1 fu «i массовые коэффициента ослабления излучения, соответственно жидкости, материала трубопровода и U-образного патрубка 5, материала ин крустащй; Р Р. Р плотности, соответст- венно, - идкости, материала, трубопро вода и U-образного патрубка 5, инкру стаций;Р , Р - сигналы, пропорциональные плотности суспензии в сечениях А-А и Б-Б, соответственно, вырабатываемые преобразователями 7 и 8; - сигнал пропорциональный истинной плотности суспензии, вырабатываемый вычислительным устройст-, вом 9., Интенсивность излучения, прошедшего через гетерогенный поглотитель, определяется следуищим соотношением: i(-FidiPi) где I, - интенсивность падающего изг лучения; i - порядковый номер поглотителя;N.I. p. - массовый коэффициент ослаб ления излучения, толщина и плотность i-го поглотителя} n - число поглотителей. При отсутствии инкрустаций или истирания внутренних поверхностей трубопровода -)жdжPж- c Pc РЖ с Как видно из (.) и (З), I 1 . Следовательно, и Р. При наличии инкрустаций (ка;кдый слой имеет одинаковую толщину d,i,) I 1 ) -Ч( dc PC - ,d,PH- I 1 е е о Таким образом, в каждом сечении А-А и Б-Б преобразователи 7 и 8 вырабатывают сигналы F и Р , пропорциональные не истинной плотности, а некоторой фиктивиой плотности Р и R.S . Тогда -2(cctcP, 4 -г с сРс--),Рс,Б . Приравнивая между собой выражения (4), (6) и (5), (7), а затем, решая полученные уравнения, имеем: и(;()Px Mжfi«. 8) 2р„л,р,,)р.,а,, (9) Известно, что для элементов с низкими и средними атомными номерами для излучения цезия - 137 массовые коэ4гФици и ослабления равны, После упрощения решаем уравнения (8) и (9) относительно р, и р Р «( VA d Р f d5ac2dj, If гJ Теперь, используя выражения (Ю) и( 1 I), вычислим 2P pgPtp ,-ApH d, . -- . Таким образом, преобразуя сигналы преобразователей 7 и 8 согласно выражению 12 , имеем сигнал после вычислительного устройства 9, пропорциональный истинной плотности сус- пензии. Вычислительное устройство 9 функционирует по алгоритму Р .(13) Аналогично рассмотрим случай истирания внутренних поверхностей трубопровода , -(с( Т )( е (14) -/«Л2de-2 d)Pc-()P .0Далее проводим также вычисления и преобразования, как и для случая с инкрустациями Р RK()-.pe4&d К.. 5ж Р Pж(d;к«2 d)-P2лd , срй ----- . VI/; и, наконец, 2Р,,-Р, « Ej l f JLErftMEifii. t Г ; Полученное соотношение для расчета олотности жидких сред не зависит 1178 946 от толщины слоя инкрустаций и истирания внутренних поверхностей трубопровода и за счет этого достигается повышение точности надежности измерений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКИХ СРЕД, содержащее проточный датчик, включающий в себя прямолинейный участок трубопровода, два источника,два приемника радиоактивного излученияJ связанных с преобразователями и вычислительным устройством, причем один источник и один приемник установлены на прямолинейном участке трубопровода, о т л и ч a п щ е е с я тем, что, с целью повьпвения точности и HaAeTmociH измерений, проточиый датчик дополнительно снабжен U-образным патрубком, соединённым с прямолинейным участком трубопровода, причем второй источт1к и второй приемник установлены на прямолинейных участках трубопровода и-образного патрубка.