Концентрационный расходомер Советский патент 1990 года по МПК G01F1/64 

Изобретение относится к измерению асхода воды концентрационным методом в трубопроводах и каналах произволь- 20 ной формы, в том числе открытых и неизвестного сечения, и может быть использовано в системах гидро- и теплотехники, водо- и теплоснабжения.

Цель изобретения - повьшение точно- 5 сти измерения и расширение области применения.

На фиг.1 показана схема концентрационного расходомера; на фиг.2 - температурный компенсатор. Ю Концентрационный расходомер состо- ит из узла I ввода индикатора, устройства II для приготовления раствора сравнения и анализа проб и измерительной схемы III.

Устройство II имеет контур циркуляции раствора (сравнения)-, который образуют последовательно соед,иненные трубками межтрубное пространство про- тивоточного теплообменника 1, насос 2, трехходовой кран 3, кондуктометри- ческий преобразователь 4 и темпера- - турный компенсатор 5. Последний состоит из подключенного к тракту анализируемой воды резервуара 6, внутри которого расположен сосуд 7 с помещенной в него кондуктометрической ячейкой 8. Для контроля те мператур сред в специальной полости кондукто- метрического преобразователя имеется термометр 9. Тракт отбора проб потока состоит из соединительных трубок, трехходового крана 10 и змеевика 11 .теплообменника. Межтрубное пространст- во теплообменника и сосуд 7 снабжены . дренажными вентилями 12 и 13. Корпус теплообменника теплоизолирован.

Измерительная схема III состоит из генератора 14 стабилизированного

35

40

45

5

0

5

напряжения и последовательно соединенных через амплитудный синхронный детектор 15 блока 16 измерения отношения кратностей разбавления индикатора в растворе сравнения и потоком и блока 17 интегрирования. К выходам амплитудного синхронного детектора и блока интегрирования подключены отградуированные в соответствующих единицах показываюш,ие вольтметры 18 и 19 постоянного тока. Блок 16 измерения отношения кратностей разбавления индикато,ра в растворе сравнения и потоком, в свою очередь, содержит соединенные последовательно решающие усилители: основной 20 для измерения соотношения электропроводимостей и дополнительный 21 температурной компенсации. На вход первого операционного усилителя 22 по схеме вычитания включены кондуктометрический преобразователь 4 через инвертор 23 уровня сигнала, представляю1ций собой операционный усилитель с переменным коэффициентом усиления в зависимости от начальной электропроводимости потока, и первый переменный резистор 24 для имитации начальной электропроводимости потока и исходной воды для раствора сравнения, а обратную связь через аналогичный инвертор 25 - второй переменный резистор 26 для имитации разности электропроводимостей раствора сравнения и исходной воды. На вход второго операционного усилителя 27 включен третий переменный резистор . 28 для настройки температурной компенсации, а в обратную связь - кон- дуктометрическая ячейка 8.

Работа расходомера основана на непрерывном автоматическом измерении в пределах времени Т прохождения индикатором-электролитом контрольного сечения безразмерного отношения крат- костей разбавления индикатора в растворе сравнения и потоком через электропроводимости соответствующих смесей, т.е.

п

где С„ и

Сх-Со

г -Г C Ч с с

С - начальная концентрация солей в потоке и исходной воде для раствора сравнения;

С и Cjf - концентрация солей в растворе сравнения и потоке после введения индикатора;

jg.- электропроводимость соответствующих смесей. Расходомер работает следующим образом.

Устройства I и II подключают к выбранным сечениям трубопровода (или канала) 29 на расстоянии, обеспечиващем полнЬту перемешивания индикатора с потоком. Включается измерительная схема III. С помощью трехходовых кранов 3 и 10 контур сравнения заполняю водой из потока до уровня несколько ниже контрольного. Этой же водой .заполняют сосуд 7 температурного компенсатора. Включают насос 2, а воду из потока пропускают через змеевик и сбрасывают в дренаж. Стационарный режим (постоянство температуры воды в кондуктометрическом преобразователе) устанавливается через 5-7 мин. Сопротивление второго переменного резистора 26 устанавливают примерно эквивалентным ожидаемой разности электропроводимостей раствора сравнения и исходной воды. При выключенном решающем усилителе 21 сопротивление первого переменного резистора 24 устанавливается таким, чтобы сумма то- ков, проходящих через кондуктометри- ческий преобразователь 4 и ,этот резистор, равнялась нулю. Таким образом фиксируется электропроводность исходной воды для раствора сравнения.

Затем готовят раствор сравнения разбавлением водой из контура сравнения измеренного объема исходного раствора индикатора v, до определенно, и го объема V, (объем контура сравне-

ния) . Вторым переменньм резистором 26 показание вольтметра 18 устанавливают на единицу, т.е. фиксируется разность электропроводимостей раство

ра сравнения и воды, на которой он приготовлен и одновременно устанавливается масштаб п. Переключателем (не показан) включают температурную компенсацию и третьим переменным резистором 28 показание вольтметра .18 вновь устанавливают на единицу.

При измерении расхода решающий усилитель 21 автоматически вводит- поправку на изменение температуры потока. Насос отключают, трехходовыми кранами 3 и 10 воду из потока направляют в кондуктометрический преобразователь и из межтрубного пространства теплообменника сбрасывают в дренаж. Через 5-7 мин, когда тепература воды в кондуктометрическом преобразователе стабилизируется , вторым переменным / резистором 26 фиксируют начапьн то электропроводимость потока (вольтметр -18 должен показывать нуль) и после залпового ввода в поток индикатора объемом V по вольтметру 19 оти

показание

ечается установившееся блока 17 интегрирования.

Объемный расход воды вычисляют по формуле

QC

VH-VC 1

J(2)

dt

При этом текущее значение соотношения п измеряется с помощью блока 16 и наблюдается по вольтметру 18.

Если расходомер используется при непрерывном вводе индикатора, то измеряется его расход g, с помощью блока 16 автоматически измеряется постоянное соотношение п (1), а объ- емный расход определяется по формуле

Vi

Q.O BH()(3)

Предлагаемый расходомер обладает высокой точностью и возможностью .применения для вод с изменяющейся температурой, что расширяет масштабы и область применения бесконтактного концентрационного метода измерения расхода.

Формула изобретения

Концентрационньш расходомер, содержащий устройство для ввода индикатора-электролита, устройство для приготовления раствора сравнения и анализа проб с контуром циркуляции раство

Изобретение относится к измерению расхода воды концентрационным методом в трубопроводах и каналах произвольной формы и может быть использовано в системах гидро- и теплотехники. Целью изобретения является повышение точности измерения. Воду из потока посредством насоса 2 пропускают через змеевик и сбрасывают в дренаж. Стационарный режим устанавливается через 5-7 мин. Сопротивление переменного резистора 26 устанавливают при выключенном решающем усилителе 21 так, чтобы сумма токов, проходящих через кондуктометрический преобразователь 4 и резистор 24, равнялась нулю. Таким образом фиксируется электропроводимость исходной воды для раствора сравнения. Затем готовят раствор сравнения. Переменным резистором 26 показания вольтметра 18 устанавливают на единицу, фиксируется разность электропроводимостей раствора сравнения и воды. Насос отключают, воду из потока направляют в кондуктометрический преобразователь и из межтрубного пространства теплообменника сбрасывают в дренаж. Через 5-7 мин, когда температура воды в кондуктометрическом преобразователе стабилизируется, переменным резистором фиксируют начальную электропроводимость потока, и после залпового ввода в поток индикатора объемом V_и по вольтметру 19 отмечается установившееся показание блока интегрирования 17. Объемный расход определяют по формуле. Расходомер применим для воды с изменяющейся температурой. 2 ил.