Корреляционный расходомер двухфазных сред Советский патент 1985 года по МПК G01F1/712 G01F1/74 

СО

со Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к бесконтактным приборам для измерения объемного расхода двухфазных сред, .транспортируемых по трубопроводам, и может быть использовайо в энергетике, гидротехнике, хими ческой, нефтяной и других отраслях промышленности для контроля и управ ления различными технологическими процессами. Изобретение может быть использовано также и для измерения скорости движения относительной контролируемой среды без непосред-ственного контакта с ней и является усовершенствованием расходомера описанного в авт. св. № 870931. Цель изобретения - расширение области применения. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - графики и рисунки, иллюстрирующие его работу. На фиг. 2 обозначены контролируемый участок трубопровода с потоком структура которого изменяется на ба зе измерения с пузырьковой на снарядную; 12, 13 структурные функци процесса изменения плотности (струк турной функцией назьюаётся зависимость среднего квадрата приращений контролируемого параметра за отрезки, времени f от длительности этих отрезков ) в объемах V. фиг. 2-2 и структурная функция процесса изменения плотности в объеме V (фиг. 2 3), совмещенные на одном графике. В состав предлагаемого устройств входят .первичные преобразователи 1 и 2, формирователи временных интервалов 3-1 , 4-1 и 3-2, 4-2, блоки регулируемой задержки 5-1 и 5-2, умножители 6-1, 7-1 и 6-2, 7-2 вычитающие устройства 8-1 и 8-2, ин теграторы 9-1 и.9-2, суммирующее устройство 10. Выход первичного преобразователя 1 соединен с входом первого формирователя временньге интервалов 3-1 первого канала обработки и с -вторым входом второго умножителя 7-2.второго канала обработки, а выход первичного преобразователя 2 соединен .с вторым входом второго умножителя 7--1 первого канала обработки и с. входом первого формирователя времен ных интервалов 3-2 второго канала обработки. Выход формирователя 3-1 372 . подключен к входу блока регулируемой задержки 5-1, соответственно выход формирователя 3-2 подключен к входу блока регулируемой задержки 5-2. Выход блока регулируемой задержки 5--1 соединен с первым входом умножителя 6-1, выход блока регулируемой задержки 5-2 соединен с первым входом умножителя 6-2. Вход. формирователя временных интервалов 4-1 соединен с входом формирователя временных интервалов 3-1, соответственно вход формирователя 4-2 соединен с входом формирователя 3-2. Выход формирователя 4-1 соединен с первым входом умножителя 7-1, а выход формирователя 4-2 соединен с первым входом умножителя 7-2. Выходы умножителей 6-1 и 7-1 подключены к первому и второму входу вычитающего устрЬйства 8-1 соответственно. Аналогично выходы умножителей 6-2 и 7-2 подключены к перв.ому и второму входам вычитающего устройства 8-2 соответственно. Выход вычитающего устройства 8-1 соединен с входом интегратора 9-1 и выход вычитающего устройства 8-2 соединен с входом интегратора 9-2. Выход интегратора 9-1 соединен с управляющим входом блока регулируемой задержки 5-1, соответственно выход интегратора , 9-2 соединен с управляющим входом , блока регулируемой задержки 5-2. Вьшоды интеграторов 9-1 и 9-2 подключены к первому и второму входам суммирующего, устройства 10 соответственно . Выход суммирующего устройства 10 является выходом расходо Р В качестве первичных преобразователей 1 и 2 могут быть использованы, например, радиозотопные первичные преобразователи плотности. В этом случае выходные сигналы первичных преобразователей представляют собой последова тельность элекурических импульсов, частота следоваНИН которых связана экспоненциальной зависимостью со средней плотностью вещества в контролируемом объеме. Устройство работает следующим образом. Последовательность .лмпульсов с выхода первичного преобразователя I поступает на вькоды первого 3 и второго формирователей временных интервалов 3-1 и 4-1 первого канала обработки и, кроме того, на второй вход второга умножителя 7-2 второго канала обработки. Рассмотрим работу первого канала обработки, учитьшая что схемные решения и работа соответствующих узлов в первом и втором каналах аналогичны и совершенно идентичны схемным решениям и работе узлов прототипа. На выходах формирователе временных интервалов 3-1 и 4-1 формируется импульс, длительность которого при этом обратно пропорцио нальна средней за время формирования частоте следования входнда импульсов. Импульс сформированный формирователем 3-1, поступает на вход блока регулируемой задержки 5-1, и задерзкивается на .один такт работы .устройства. Длительность такта работы формирователей 3-1 и 4-1 рав на длительности такта работы блока регулируемой задержки 5-1. Сигнал с выхода блока регулируемой задержки 5-1 поступает на первый вход первого умножителя 6-1 первого канала обработки, а на второй вход его поступает последовательность импульсов от первичного преобразователя 1. . На выходе умножителя 6-1 формируется сигнал Лр, равный среднему квадрату приращений плотности среды в объеме V, за время регулируемой задержки t , тТе.. .() / . где р (t+t) - значение плотности контролируемой среды в объеме V;, в момент времени (t+t). p.(t) - значение плотности контролируемой среды в объеме V в момент времени t. Импульс, сформированный в формирователе временных интервалов 4-1, поступает на первый вход второго умножителя 7-1 первого канала обработки, а на второй вход этого умножителя поступает последовательность импульсов с выхода второго .первичного преобразователя 2. 374 На выходе .умножителя 7-1 формируется сигнал, равный среднему квадрату разности плотностей в объемахV и Vx , т.е. среднему квадрату приращения плотности контролируемой ,среды на базе измерения. Обозначим этот сигнал f , т.е. uVlfif l-fi где fi,(t), Pi(t) плотность контролируемой среды в объемах V и VA соответственно. С выхода умножителей 6-1 и 7-1 сигналы через вычитающее устройство 8-1 поступают на вход интегратора 9-1, на выходе которого формируется сигнал согласования, который управляет временем задержки таким образом, . чтобы выполнялось следующее условие: Что касается второго канала обработки, то работает он аналогично. первому. Отличие заключается в том, что на входы его формирователей временных интервалов 3-2 и 4-2 поступают импульсы с выхода второго пер-вичцвго преобразователя 2, а на вто рой вход Второго умножителя 7-2 тупают импульсы от первого первично--, го преобразователя 1. При этом второй канал обработки обеспечивает выполнение следующего условия . где средний квадрат приращеНИИ плотности Среды в объеме Vj за регулируемое время Т. Сигналы с выходов интеграторов 9-1 и поступают на суммирующее устройство 10, в котором определяется их среднее арифметическое значение, соответствующее измеренному зиачению расхода двухфазной среды. Если в контролируемом участке трубопровода структура потока на базе измерения изменяется, например, с пузырькового на снарядную, то соответственно различными будут структурные функции процессов измерения плотности в объемах V и Vj.

Этот случай изображен на фиг. 2. Поскольку величина pf, измеренная в обоих каналах, будет одной и той же, а структурные функции плотности в объемах V различные, то первый и второй каналы отработают различные времена задержки Т. Первый канал отработает время

01 а второй,- uoZ

Причем из фиг. 2

видно, что TOJ. в суммирующем устройстве 10 (фиг. 1) значения времени задержки f и усредняются, при этом среднее значение времени задержки ближе к истинному значению времени,транспортного запаздьтания, чем любое из времен (фиг. 3).

Таким образом, введение второго канйла обработки и его зеркальное включение по отношению к первому каналу позволяет снять ,требование к неизменности формы (структуры) потока при прохождении им базы измерения, которое обычно предъявляется к корреляционным расходомерам, т.е. к расширению области применения.

Схемные решения узлов обоих каналов в предлагаемом расходомере такие жeJкaк и в известном. Формирователи временных интервалов представляют собой двоичные счетчики импульсов с заданных коэффициентом деления. Блок регулируемой задержки реализован в виде времяимпульсного

делительного устройства, осуществляющего задержку на такт работы устройства сформированного временного интервала и управляемого кодом. Генератор блока регулируемой

задержки используется также для формирования тактовой частоты, с помощью которой тактируется работа формирователей временныхинтервалов соответствующего канала.

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ РАСХОДОМЕ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД по авт. св. № 87093U о т л и ч а ю щ и и с я (тем, что, с целью расширения области применения, в него введены второй канал обработки, идентичный первому, и суммирующее устройство, к первому входу которого подключен выход интегратора первого канала обработки, а к второму входу подключен выход интегратора второго канала обработки, при этом вход первого формирователя: временных интервалов второго канала обработки соединен с выходом второго первичного преобразователя, а второй вход второго умножителя второго канала обработки соединен с выходом первого первичного преобразователя.

(prpiY

Tor Tip Tff2

иг. 3