Вискозиметр Советский патент 1986 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к изучению реологических свойств жидких сред и может использоваться для измерени вязкости в трубопроводах технологических потоков нефтяной, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности, расширение диапазон измерения вязкости и упрощение конструкции путем объединения функций элементов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема вискозиметра;на фиг„ принципиальная схема измерительного прибора.

Вискозиметр содержит трубопровод 1 , шестеренчатьш насос 2, измеритель 3 угловой скорости, грщродинамическое сопротивление 4, дифманометр 5,датчик 6 температуры и измерительньш прибор 7,

Измерительный прибор содержит элек тронньш усилитель 8, реверсивньш двигатель 9 и реостаты 10 и 11.

Вискозиметр содержит установленный в трубопроводе 1 технологического потока шестеренчатый насос 2, рабочий вал которого жестко связан с измерителем 3 угловой скорости, величина которого прямо пропорциональна расходу контролируемой среды в трубопроводе 1. Шестеренчатый насос 2 является одновременно побудителем расхода вискозиметра, гидродинамическое сопротивление 4 которого вьшол нено в виде сужающего устройства,установленного внутри трубопровода 1.

Гидродинамическое сопротивление 4 может быть осуществлено в виде диафрагмы, сопла, трубки Вентури или в виде участка трубы заданной длины. На участках трубопровода. 1 до и пос- ле гидродинамического сопротивления 4 в непосредственной близости от него установлены отборные устройства измерителя 5 перепада давления.

Датчик 6 измерителя температуры контролируемой среды расположен в непосредственной близости к входу в гидродинамическое сопротивление 4. Выходы измерителей 3-6 подключены к входам измерительного прибора 7 вязкости. В вариантах технологической реализации со стабильной температурой контролируемой среды измеритель температуры отсутствует.

действия вискозиметра основан на реализации косвенных измерений, выполняемых вычислительньм блоком измерительного прибора 7 вискозиметра путем решения явного анайР

литического выражения

F, (-) +

+ F(t°), где uP

o

15

20

25

35

и Q - аргументы,.полученные путем прямых измерений в трз бопроводе 1 технологического потока измерителя 3 угловой скорости,из- мерителей 6 и 5 температуры контролируемой среды и перепада давления.Величина угловой скорости прямо пропор- п,иональна расходу контролируемой среды, перемещаемой по трубопроводу 1 шестеренчатым нйсосом 2. Для несжимаемых сред погр ешность измерения расхода определяется в основном инструментальной погрешностью тахометра измерения 3 угловой скорости. В качестве гидродинамического со.противле- ния могут быть использованы стандартные суя:ающие устройства с отборным устройством.

в вариантах технической реализации со стабильной температурой контролируемой среды измерительный прибор 7

йР

3Q реализует формулу

К.

и вискозиметр вьтолнен без измерителя температуры,

В случае небольшого диапазона отклонений вязкости и рабочей температуры измерительньй щкбор 7 может реализовать формулу К( -- + где К

+ К .ftt, где К, и У-2 коэффициенты пропорциональности линеаризованных зависимостей вязкости от перепада давления АР, расхода Q, отклонений температуры контролируемой среды от заданного значения ut.

Реализация измерительно-вычислительный: операций может быть осуществлена с использованием как пневматических,, так и электрических аналоговых измерительных приборов.

На фиг. 2 представлена принципи- .альная схема реализации вычислительных операций с использованием миллиамперметра типа КСУ-3 с реостатными выходными устройствами. С этой целью измеритепи угловой скорости 3 и перепада давления 5 снабжены токовыми преобразователями, выходы которых подключены к реостатам 10 и 11, образующими схему сравнения, подключенную

к электронному усилителного прибора 7. В устанжиме напряжение на вход усилителя 8 равно нулю.

j

i.

отсюда

вая, что i К дР,

-1 а

можно записать, что

г

г.

К

т.е. по

стрелки из1 ер тельного прибора можно судить о величине вязкости .

Приведенная погрешность предлагаемого вискозиметра для случая измерения вязкости среды со стабильно, температурой

Уг

Др.

:Q.

р2 г )

где

1 max max

У АР уQ соответственно приведенные погрешности измерения перепада давления и расхода.

Максимальный расход в основном трубопроводе на несколько порядков меньше максимального расхода в отводящей линии.

Следовательно, согласно формуле приведенной погрешности вискозиметра пo peшнocть измерения предлагаемым вискозиметром при использовании оди- нако вых измерителей перепада давления с одинаковым значением дР,„а во столько же раз меньше погрешности вискозиметра, измеряющего вязкост в отводящей линии.

Таким образом, источником существенной дополнительной погрешности вискозиметра, измеряющего вязкость в отводящей (байпасной) линии, явля- ется несоответствие численных значений влияющих параметров в отводящей линии и в основном трубопроводе, а изменение температуры вызывает допол нительнзто погрешность измерения вяз- кости. Например, .средняя величина температурного коэффициента вязкости этилцеплюлозы составляет 20% на 1 С.

Существенным ограничением по диапазону измерения вязкости в отводя- щей линии является трудность созда10

15

20

5

0

5

ния малогабаритного побудителя расхода с малым потреблением мощности для поддержания заданной величины расхода контролируемой средой в отводящей линии при работе с высоковязкими средами. Таким образом, вискозиметр, установленный в отводящей линии, не всегда способен обеспечить измерение вязкости во всем рабочем диапазоне.

В предлагаемом устройстве рабочий насос технологического потока является одновренно и побудителем расхода вискозиметра.

Таким образом, во всем рабочем диапазоне обеспечивается прокачивание контролируемой среды через гидро- динамическо е сопротивление вискозиметра, а следовательно, и измерение вязкости осуществляется во всем рабочем диапазоне.

Формула изобретения

Вискозиметр для измерения вязкости жидких сред в трубопроводах технологических потоков, содержащий побудитель расхода, гидродинамическое сопротивление, измеритель перепада давления между его входом и выходом, измерительный прибор, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности,расширения диапазона измерения вязкости и упрощения конструкции путем объединения функций элементов, гидродинамическое сопротивление вьтолнено в виде сужающего устройства, установленного непосредственно внутри трубопровода, побудитель расхода ви козиметра совмещен с побудителем расхода технологического потока и выполнен в виде шестеренчатого насоса, жестко связанного с рабочим валом измерителя угловой скорости, причем вьгходы измерителя угловой скорости рабочего вала насоса и измерителя перепада давления на гидродинамическом сопротивлении соединены с входами измерительного прибора вискозиметра.

S

Вискозиметр предназначен для измерения вязкости жидких сред в трубопроводах технологических потоков. Цель изобретения - повьшение точности, расширение диапазона измерений и упрощение конструкции путем объединения функций элементов. Вискозиметр содержит побудитель расхода, гидродинамическое сопротивление, измеритель перепада давления между его входом и выходом и измерительный прибор, причем гидродинамическое сопротивление выполнено в виде сужающегося устройства (диафрагма, сопло, труба Венту- PH)I установленного непосредственно внутри основного трубопровода побудитель расхода вискозиметра совмещен с побудителем расхода технологического потока - шестеренчатым насосом, жестко связанным с рабочим валом измерителя угловой скорости - тахомат- S ром; выходы измерителя угловой скорости рабочего вала насоса и измерителя перепада давления на гидродинамическом сопротивлении соединены с входами измерительного прибора вискозиметра. 2 ил. (Л N0 :о

Z)

,1

Составитель В.Крутин Редактор В.Иванова Техред В.Кадар Корректор И.Муска

л, Г1 т - --- Ц ...- .....- - ---- - -

Заказ 2760/43Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государстёенного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,