Устройство для измерения массового расхода и массовой расходной концентрации сыпучих материалов в двухфазном потоке Советский патент 1988 года по МПК G01F5/00 

; Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массового расхо- I да. сыпучих материалов и расходных I концентраций с различным грануломет- рическим составом, тран гпортируемьгх I пневматическим способом по трубопро- воду.

2272

блока 28 сравнения и регистрирующего прибора 29.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от скорости транспортирования сыпучего материала, условий заг)узки рабочего трубопровода и режима работы всей пневмосистемы в це

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - снижение гидравлического сопротивления при измерении в закрученном потоке с повышенной концентрацией. С изменением расхода материала в транспортном трубопроводе одновременно меняется и перепад давления на измерительном участке перепадомера 8, который выполнен из двух труб 9, соединенных перегородками 10 в камерах 11 и 12. Перепад давлений в последних воспринимается мембранным датчиком 19 давлений и преобразуется в злектри- ческнй сигнал, пропорциональный расход воздуха. Сигналы, пропорциональные массовому расходу воздуха и материала, подаются в блок сравнения и далее - на регистрирующий прибор, взаимодействующий с автоматическим регулятором. 3 ил. / М . i (/ С

30

Цель изобретения - снижение гидрав-jQ лом отношение постоянно меняется, а лического сопротивлення ирн измерении в закрученном потоке с повышенной концентрацией.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - сече- 5 ние А-А на фиг.1; на фиг.З - электрическая схема устройства.

Устройство состоит из разъемного корпуса 1, оптического плотномера 2, 20 содержащего фоторезисторы 3 с подключенными к ним баластными сопротивлениями, соединенные в полумост по дифференциальной схеме измерений, фокусирующие линзы 4, источник 5 света, 25 защитные светофильтры 6, ирисовые диафрагмы 7,расположенные по обе сто- роны перепадомера 8 на одинаковых расстояних от осветителя и установIленные с возможностью их настройки,

:фокусировки и ззаимного перемещения относительно друг друга. При этом перепадометр 8 выполнен из двух коаксиальных труб 9, соединенных раздели:.тельными перегородками JO, образую- 35

щими измерительные камеры 21-13, где

Центральная коаксиальная труба со ,

Стороны входа материала заканчивается выдвижным измерительным соплом 14, а на.выходе - расширяющимся патруб- 40 ком 15, снабженным рядом кольцевых отверстий. 36, соединяющих внутреннюю часть расширяющегося патрубка с одной из кЬльцевых камер 13 и наружным щтуцером 17, подключенным к конт-45 рольно-измерительному прибору 18 минимальных гидравлических сопротивлений, дифференциального датчика 19 расхода воздуха с установленными в нем тензометрами 20 сопротивления, JQ генератора 2 несущей частоты, усилителя 22 мощности, выходного трансформатора 23, обмотки которого образуют вторую часть измерительного полумост

двухфазного потока,характеризующая его светопроводимость.

С целью выполнения измерений в разъемном корпусе устройства 1 ус тановлен дифференциалъньш оптическ плотномер 2 - датчик расхода матер ла. Благодаря дифференциальной схе измерений оптической плотности сре ды (например, фотоэлектрическим ме тодом) световой поток переменной интенсивности, проходящий через сл транспортируемого материала, сравн вается со световым потоком постоян ной интенсивности - эталонным. При этом постоянное и непрерывное во в мени сравнение и измерение плотнос различных оптических сред происход от одного и того же источника 5 св та. Изменения световых потоков вос принимаются двумя фоторезисторами соединенными в полумост и включенн ми в общую балансно-мостовую схему измерения дифференциального оптиче кого плотномера 2.

Настройку фокусирующей системы Плотномера 2 можно осуществить с п мощью соосно и подвижно установлен линз 4, светофильтров -6 и ирисовых диафрагм 7, расположенных по обе с роны перепадомера 8, Б процессе из рений фоторезисторы 3 под действие световых потоков меняют свое сопро тивление, вследствие чего происход разбаланс предварительно сбалансир ванного моста, в который включены торезисторы 3 и обмотк и выходного тра форматора 23, и на диагонали его п является напряжение несущей частот модулированное изменением плотност аэросмеси. Измерительный мост запи тывается напряжением высокой часто ты от генератора 21 и усилителя 22 мощности. Модулированное напряжени

та преобразователей расходов материа-д усиливается усилителем 24 и подается

ла и воздуха в электрические сигналы, .усилителя24 сигнала, фазочувстви- тельного детектора 25, фильтра 26, источника 27 питания, электронного

0

Q лом отношение постоянно меняется, а

5

0 5

5

0 5 Q

т

двухфазного потока,характеризующая его светопроводимость.

С целью выполнения измерений в разъемном корпусе устройства 1 установлен дифференциалъньш оптический плотномер 2 - датчик расхода материала. Благодаря дифференциальной схеме измерений оптической плотности среды (например, фотоэлектрическим методом) световой поток переменной интенсивности, проходящий через слой транспортируемого материала, сравнивается со световым потоком постоянной интенсивности - эталонным. При этом постоянное и непрерывное во времени сравнение и измерение плотности различных оптических сред происходит от одного и того же источника 5 света. Изменения световых потоков воспринимаются двумя фоторезисторами 3, соединенными в полумост и включенными в общую балансно-мостовую схему измерения дифференциального оптического плотномера 2.

Настройку фокусирующей системы Плотномера 2 можно осуществить с помощью соосно и подвижно установленных линз 4, светофильтров -6 и ирисовых диафрагм 7, расположенных по обе стороны перепадомера 8, Б процессе измерений фоторезисторы 3 под действием световых потоков меняют свое сопротивление, вследствие чего происходит разбаланс предварительно сбалансированного моста, в который включены фоторезисторы 3 и обмотк и выходного трансформатора 23, и на диагонали его появляется напряжение несущей частоты, модулированное изменением плотности аэросмеси. Измерительный мост запи- тывается напряжением высокой частоты от генератора 21 и усилителя 22 мощности. Модулированное напряжение

на фазочувствительный детектор 25, который выделяет сигнал модулирующей частоты, Составляющая несущей частоты задерживается фильтром 26. Разность световых потоков между эталонным и рабочим тем больше, чем больше плотность аэросмеси, что и является измерительной мерой плотности аэросмеси, а следовательно, мерой расхода материала.

С изменением расхода материала в транспортном трубопроводе одновременно меняется и перепад давления на измерительном участке перепадомера 8, которьй выполнен из двух коаксиальных труб 9, соединенных разделительными перегородками 10, образующими измерительные камеры 11 и 12, т.е. в кольцевых камерах 11 и 12. Перепад авлений в камерах 1 1 и 12 воспринимается мембранным дифференциальным датчиком 19 давления и преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный расходу воздуха.

Преобразование расхода воздуха в электрический сигнал происходит по схеме аналогичной,расходу материала, с той разницей, что оба параметра измеряются по независимым друг от друга каналам, причем расход материала определяется вне зависимости от скорости потока или потери давления в пневмосистеме.

Таким образом, сигналы, пропорциональные массовому расходу материала и массовому расходу воздуха, подаются в блок 28 сравнения, .Результи- рующий сигнал отношения подается на регистрируюш,ий прибор 29, проградуи- рованный в единицах, измерения массо- , вой расходной концентрации, или ис- пользуется в качестве управляющего сигнала и подается на исполнительный рабочий орган, взаимодействующий с .автоматическим регулятором Преобразующие измерительные системы запиты- ваются необходимыми напряжениями от источника 27 стабилизированных напря- женийо

Предварительная настройка концент ратомера на минимальное значение гидравлического сопротивления осуществля ется на чистом воздухе с помоп ью специального узла настройки, включающего контрольно-измерительный образцовый прибор IB, и вьщвижного сопла 14 Непосредственно процесс настройки осуществляется следующим образом

К штуцерам наружной коаксиальной трубы 9, соединенным с измерительными камерами 31 и 13, подключается контрольно-измерительный прибор 38,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

с помощью которого измеряется перепад давлений на участке перехода по тока из транспортного трубопровода (в области входного коллектора измерительного сопла J4) в расширяюш то- ся часть трубы 9 соединенную посредством кольцевых отверстий 16 с камерой 13. После этого перемещением подвижного сопла 14 устанавливается ми нимальный перепад давления на приборе J8, соотвествующий минимальному гидравлическому сопротивлению устрой - ства на измерительном участке. Только после предварительной настройки концентратомера рабочий перепад давлений при движении аэросмеси может быть измерен и определен с помощью дифференциального датчика расхода воздуха, подключенного к кольцевым камерам 1 и 12.

В виду того, что расстояние от то -- чек присоединения дифференциального датчика расхода воздуха . к кольцевым камерам 11 и 12 до калиброваннькх отверстий на перепадомере 8 мало, а скорость распространения ударной волны при нестационарности движения потоков аэросмеси велика, кольцевые камеры измерительного устройства выполнены преимущественно равного объема и соединены с внутренним пространством транспортного трубопровода посредством асимметрично расположен- ,ных калиброванных отверстий на расстоянии не менее 4-5 диаметров калиброванного отверстия по оси их смещения „ Данные условия практически исключают влияние ударной волны на результаты измерения расхода воздуха при движении аэросмеск, а давления, воспринимаемые каландрированной мемб- раной датчика, действуют одновремен - но.

В условиях стесненного движения материала в плотной фазе и транспортирования его в закрученном потоке текущей среды основное ядро материала концентрируется главным образом в центральной части трубы, занимая пространство порядка 2/3 ее объема, или поперечного сечения, что обусловли вается прежде всего геометрическими размерами устройств закрутки, обеспечивающими минимальные значения по терь давления в транспортных трубопроводах. Пoэтo ry вьщвижное сопло J4 установлено в наружной коаксиальной трубе 9 с кольцевым зазором, средний

Диаметр которого составляет не менее |2/3 диаметра наружной коаксиальной рубы.

I

(Формула изобретения

I Устройство для измерения массового расхода и массовой расходной кон- :;ентрации сьтучих материалов в двух- Iразном потоке, содержащее корпус в :зиде участка трубопровода с установленным на нем плотномером и перепадо- iiepoM, отличающееся тем что, с целью снижения гидравлическо I O сопротивления при измерении в за

крученном потоке с повышенной концентрацией, перепадомер вьтолнен в виде соосной с корпусом трубы, площадь сечения которой равна 2/3 площади сечения корпуса, соединенной с ним. разделительными перегородками, образующими три измерительные камеры преимущественно равного объема, причем входная часть трубы представляет собой : вьщвижное сопло, выходная - расширяющийся патрубок, а введенный в устройство, дифференциальный датчик расхода воздуха своими входами соединен с двумя первыми по потоку измерительны- ми камерами.

K:

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 3297/41

ВПИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

r «O

Составитель Л.Черепанова

Техред М.Лияык Корректор Э.Лончакова

Тираж 717

Подписное