Устройство для измерения влажности парожидкостных потоков Советский патент 1990 года по МПК G01N27/22 

В качестве электровнода может быть :применена керамика с впеченным в нее ;.проводником, -К выходу 7 датчика под- I ключей входом первый коаксиальный ка- :бель 8, Последний используется для связи выхода 7 электрического датчика с основным высокочастотным измерителем 9 емкости, В качестве первого коаксиального кабеля 8. может применяться, например, коаксиальный кабель типа РК-75,

Основной высокочастотный измерител 9 емкости предназначен для получения электрического сигнала по величине ;электрической емкЬсти датчика 1 паро- жидкостной смеси, В качестве измерите ;ля может быть использован, например, |измеритель типа Е 7-12, К входу из- :мерителя 9 подключен выход первого KOаксиального кабеля 8, а выход его со- :единен с первым входом элемента 10 сравнения.

Электрический .датчик 1I давления потока служит для получения сигнала в виде электрической емкости только в зависимости от давления потока при постоянной неизменяющейся степени влажности среды, находящейся в датчи- ;ке, близкой к нулю. Датчик представляет собой новую конструкцию. Он состоит из корпуса 12, (цегося продолжением корпуса 2 электрического датчика 1, В корпусе 12 коаксиально установлен внешний электрод 13, яв- ляюощйся продолжением электрода 3 датчика 1, через нижний торед корпуса 12 с помощью электроввода 14 введен центральный электрод 15; Внешний электрод 13 в верхнем торце герметично за- крыт корпусом 16, Для сообщения межэлектродного пространства датчика 1 с зазором, установленным внешним электродом 13 и корпусом 12, в нижнем участке внешнего электрода 3 изготовлены окна 17, Электрический датчик 11 давления потока также снабжен выходом Л 8 датчика и выходным патрубком 19, против которого Б нижнем сечении внешнего электрода 13 расположено отверстие 20,

В устройстве необходимо соблюдение равновеликости полезных емкостей электрического датчика 1 парожидкостного потока и электрического датчика 11 давления потока, которое может достигаться при аналогии геометрических размеров датчиков 1 и 11,

o

с Q

5

0

5

0

5

0

5

Электровводы 4 и 14 аналогичны по конструки 1И, а собственные емкости обоих одинаковы в широком диапазоне измерения температуры и давления,

К выходу 18 подключен входом второй коак(а1альный кабель 21, предназначенный для соединения выхода 18 с компенсационным высокочастотным измерителем 22 емкости, В качестве второго коаксиального кабеля 21 необходимо применение кабеля, собственная емкость которого, а также рабочие характеристики адекватны емкости и характеристикам первого коаксиального кабеля 8,

Компенсационный высокочастотньш измеритель 22 емкости служит для получения электрического сигнала по величине электрической емкости датчика 11, К входу компенсационного и высокочастотного измерителя 22 емкости подключен выходом второй коаксиальный кабель 21, а выход измерителя 22 соединен с вторым входом элемента 10 сравнения,

Элемент 10 сравнения используется для получения в аналоговой форме разности между сигналами основного и комценсацион ного высокочастотных измерителей 9 и 22. К двум входам элемента 10 подключены выходь основного и компенсационного измерителей 9 и 22, а выходы элемента 10 сравнения связаны с входами аналого-цифрового преобразователя 23. Последний предназначен для автоматического преобразо- , вания аналогичного сигнала, поступающего на его вход с. выхода элемента 10 сравнения, и выдачи сигналов на входные и кодовые шины блока 24 индикации. Вход аналого-цифрового преобразователя 23 соединен с выходом элемента 10 сравнения, а к выходам его. подключен блок 24 индикации.

Блок 24 индикации служит для визуального отображения информации оператору в десятичном коде, В качестве блока 24 индикации может быть использован, например, серийно выпуска- &vbtA блок ПИУ-2. Кодовые шины блока ирздикации подключены к кодовым выходам аналого-цифрового преобразователя 23,

В основу построения устройства для измерения влажности парожидкостных потоков положен принцип компенсации в основном :игнале, зависящем от влажности и давлеггая парожидк.остного по51389

тока, составляющей по давлению потока.

При этом сигнал по влажности парожидкостного потока определяется выражением

(у)(у, р) - е(р).

(у) - сигнал по величине влажности парожидкостного потока; ,(у,Р) - сигнал по величине влажности и давления парожидкостного потока;

(Р) - сигнал по величине давления парожидкостного потока Устройство работает следующим образом.

Исследуемый парожидкостный поток поступает через подводящий патрубок 6 в межэлектродное пространство электрического датчика 1 парожидкостной смеси, образо1 анное центральным электродом 5 и внешним электродом 3, Затем поток, ударяясь в корпус 16, направляется через окна 17 в зазор электрического датчика 11, который состоит, из внешнего электрода 13 и корпуса 12, Двигаясь по этому зазору, поток нагревает внешний электрод 13 и в рабочем пространстве электрического датчика 11 давления потока, состоящего из центрального электрода 15 и внешнего электрода 13, устанавливается среда, температура которой практически равна температуре исследуемой среды. При дальнейшем движении парожидкостный поток непосредственно ONbiBaeT электроввод 14, тем самым уравнивая / температуру электроввода и парожидкостного гготока. Отличительной особенностью в данной конструкции является непосредственное омывание исследуем 1м потоком электроввода 4 и практически без запаздывания этим же потоком электроввода 14, что обеспечивает синхронное изменение температурного состояния электровводов 4 и .14.

В нижнем сечении внешнего электрода 13 исследуемый парожидкостный поток омывает электроввод 14 и нижнюю часть внешнего электрода 13 и через выходной патрубок 19 удаляется из ус- 1 ройства. Так как поток на выходе датчика 1 1 имеет только одно направление а именно в патрубок 19, то и существование отверстия 20 во внешнем электроде 13, расположенного против патрубка 19, обеспечивает отсасывающий эффект. Таким образом, вся сконденсиро0

5

0

5

9

0

5

0

5

0

5

84

ванная или находившаяся в межэлектродном пространстве датчика 11 жидкость под действием гидростатических и гравитационных сил сепарируется в нижнюю часть внешнего электрода 13 и удаляется через отверстие 20 в поток. По этой причине в этом пространстве существует только паровая фаза парожидкостного потока без вкраплений жидкости. В .то же время, так как межэлектродное пространство датчика 11, образованное центральным электродом 15 и внешним электродом 13, сообщено с исследуеМ)1м потоком, посредством отверстия 20, то там находится среда с давлением, практически равным давлению исследуемого потока,

В результате в межэлектродном пространстве датчика 1 парожидкостной смеси находится исследуем1Ш парожидкостный поток и емкость этого датчика зависит от влажности и давления потока, а в межэлектродном пространстве датчика I1 давления потока существует. первая фаза без вкраплений жидкости, т.е. с постоянной степенью влажности, но при давлении, равном давлению исследуемого потока. При изменении дав- .ления исследуемого парожидкостного потока соответственно изменяются на одинаковые величины (при постоянной степени влажности потока) электрические емкости датчиков 1-й 11, а также из- за изменения температуры синхронно изменяются электрические характеристики электровводов 4 и 14.

Емкость электрического датчика I парожидкостной смеси измеряется через выход 7 с подсоединенным электрои- водом -Ми первый коаксиальный кабель 8 основным высокочастотным измерителем 9 емкости. Этой величине соответствует сигнал на выходе измерителя 9, I

Емкость электрического датчика 11 давления потока измеряется через выход 18 с подсоединенным электровводом 14 .и второй коаксиальный кабель 21 компенсационным высокочастотным измерителем 22 емкости. Этой величине соответствует сигнал на выходе измерителя 22,

На вход элемента 10 сравнения поступают сигналы от основного и компенсационного измерителей 9 и 22 соответственно. На выходе элемента 10 сравнения вьвделяется сигнал, зависяшш только от степени влажности исследуемого потока, т.е. влияние давления па- рожидкостного потока, изменение емкостей линий связи, вызываемые внешними условиями, автоматически компенсируются. Затем электрический сигнал, сви- детельствукщий о величине влажности исследуемого потока, поступает через аналого-цифровой преобразователь 23 на блок 24 индикации, который отобра- ,Q ает данную информацию оператору в де- (|у1тичном коде. Обновление информации Осуществляется автоматически с часто- Той.работы аналого-цифрового преобра- ователя..,

Формула изобретения ; 1. Устройство для измерения влаж- ijtocTH парожидкостных потоков, содер- два измерителя емкости, устрой- ро фтво ср авнения, проточный датчик ём- с Электровводом, второй иден- ичный электроввод, причем каждый лектроввод соединен соответственно

25

с измерителем емкости, отличаю- щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно содержит дополнительный замкнутый емкостный датчик, имеющий канал сое1Ц1нения с потоком, причем второй электроввод установлен в дополнительном датчике, а емкости обоих датчиков одинаковы.

2. Устройство по п. I, о т л и - чающееся тем, что оба датчика выполнены в общем цилиндрическом корпусе, являющемся внешним электродом, причем дополнительный емкостный датчик имеет в корпусе каналы для измеряемого потока, соединенные с рабочим объемом первого датчика, канал соединения рабочего объема второго датчика с потоком размещен в нижней части датчика, вывод потока из каналов корпуса дополнительного датчика и ввод потока в первый датчик размещены в непосредственной близости от эле ктровводов.

Изобретение относится к области измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности парожидкостных потоков на установках, генерирующих и использующих пар. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство для измерения влажности парожидкостных потоков содержит равные по емкости датчики диэлектрической проницаемости и давления потока, оснащенные электровводом, соединенным с внутренними электродами датчиков и через измерители емкости со схемой сравнения, причем оба датчика выполнены в общем цилиндрическом корпусе, являющимся внешним электродом, второй емкостный датчик имеет в корпусе каналы для измеряемого потока, соединенные с рабочим объемом первого датчика, канал соединения рабочего объема второго датчика с потоком размещен в нижней части датчика, вывод потока из каналов корпуса второго датчика и ввод потока в первый датчик размещены в непосредственной близости от электровводов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.