Способ измерения массового расхода потока газа и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01F1/34 

Фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения расхода и количества потоков веществ, и может быть использовано при измерении расхода природного газа.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения РЛИЧНИЯ температуры газа.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для реализации способа, вариант, на фиг. 2 - конструкция устройства для реализации способа , на фиг. 3 - вид Л на фиг.2.

Устройство для реализации способа содерлпт генератор 1 качающейся частоты (Л , 1 диапазона, высокочастотный 1ракт 2, соединенный с элементами элекгротгпнтнон связи 3 и А, установленными па мерных участках трубопровода 5, и vci роиством регистрации резонансных частот 6, лыход которого соединен с микропроцессорным устройством 7.

Трубопровод 5 разделен диафрагмой 8 на два мерных участка Q (до диафрагмы по направлению потока) и 10 (поспе диафрагмы). Мерный участок 9 ограничен слева металлической сеткой 11, а г(гний участок 10 - справа металлической сеткой 12.

Элементы связи 3 и 4 идентичны и содержат металлические петли 13, 14, замкнуiMe на стенку трубопровода 5. CeiKH 11 и 12 также идентичны и содержат несколько металлических перемычек t5, закрепленных на ободе 16 либо непосредственно на стенке трубопровода т. R приведенном примере трубопровод имеет круглое поперечное сечение с радиусом R. Однако предложенное устройство может быть реализовано ь трубопроводе любого поперечного сечения.

Способ реализуется следующим образом.

Электромагнитные колебания ВЧ- или СВЧ-диапазона с генератора 1 качающейся частоты по высокочастотному тракту 2 подаются на элементы связи 3 и 4, установленные соответственно на мерном участке 9 трубопровода 5 до диафрагмы 8 и- мерном участке 10 после диафрагмы 8. С помощью петель 13 и 14 связи электромагнитные колебания возбуждаются внутри участков 9 и 10, ограниченных стенками

5

трубопровода 5, диафрагмой 8 и сетками 11 и 12. На резонансных частотах каждого из участков резко возрастает поглотение электромагнитных колебаний, что фиксируется устройством 6 регистрации резонансных частот. Информация о резонансных частотах поступает в микропроцессорное устройство 7, в котором в соответствии с заложенной программой определяются значения относительной диэлектрической проницаемостью Ј,, потока газа на участке 9 трубопровода 5 и относительной диэлектрической проницаемости Ј2 на участке 10 трубопровода 5 и по соотношению

% 2 -Je -g

где

J - коэффициент пропорциональности,

5

0

5

0

определяют массовый расход Г) . Велим

чина V зависит от сечения трубопровода и отверстия диафрагмы.

Способ измерения массово:о расхода потока газа основан на г ом, что диэлектрическая проницаемость газа пропорциональна его плотности и не зависит от температуры газа. В io же время при установке дна-Ърагмы в трубопроводе перепад nrniiincin газа, как и перепад давления пропорционален квадрату скорости потока. Это позволяет в известной формуле для массового расхода газа заменить плотность средним значением диэлектрической проницаемости ( Ј , а перепад давлений - разностью диэлектрических проницаемостей ( Ј и получить следующее соотногение:

)

QM

, с2 Р2

J С - С 2

Измерение диэлектрической проницаемости газа пoзFoля г исключить погрешность, связанную с изменением давления при изменении температуры. Кроме того, диэлектрическая проницаемость может быть измерена с большей точностью, чем давление, так как ее измерение осуществляют резонансным методом в СВЧ-диапазоне.

Расстояния 1, и между диафрагмой 8 и сетками 11 и 12 могут быть выбраны одинаковыми. При отсутствии потока газа резонансные частоты f и Ју участков трубопроводов 9 и 10 определяются выражением

где критическая длина волны, равная 3,41 Р для низшего вида колебаний в цилиндрическом резонаторе (колебания типа Н { ) .

При наличии потока газа резонансные частоты f и fч уменьшаются пропорционально 1 /л|б п резонаторе, образованном мерным участком 9 трубопровода 5, и пропорционально 1/л|Јг в резонаторе, образованном мерным участком 10 трубопровода 5.

Для обеспечения короткого замыкания на резонансе типа Н, На краях мерных участков 9 и 10 перемычки 15 сеток 11 и 12 расположены перпендикулярно плоскости, проходящей через петли 13 и 14 связи.

Формула изобретения

1. Способ измерения массового расхода потока газа, вклю ающий установку в трубопроводе диафрагмы и измерение значения одного из параметров потока газа до и после диафрагмы в направлении потока, по которым судят о массовом расходе газа, о т - ли ч а ю Р( и и г. я тем, что, с целью повышения точности измерения

784|6

за счет исключения впияния температуры газа, на мерных участках трубопровода до и после диафрагмы возбуж- дают электромагнитные колебания, измеряют значения одного из параметров электромагнитных колебаний, по которым определяют диэлектрическую проницаемость газа потока до и после Ю диафрагмы и определяют массовый ряс

ход потока (}м газа по соотношению

где - коэффициент пропорциональности,

с с

t-ii -Q. диэлектрическая проницаемость потока газа до и после диафрагмы соответственно.

2. Устройство для измерения массового расхода потока газа, содержащее два мерных участка металлического трубопр онода, разделенных металлической диафрагмой, о т л и ч а ю- Щ е е с я тем, что, с целью полы- ше.ния точности измерения за счет исключения влияния температуры газа, до и после диафрагмы перпендикулярно потоку газа установлены металли- ческне сетки, а между сетками и диафрагмой установлены элементы чпектро- магнитноп связи, включенные п схему измерения резонансной частоты.

Изобретение относится к измерительной технике, п частности к технике измерения расхода гача. Пелыо изобретения является nonbmieime точности за счет исключения влияния температуры газа. Электромагнитные колебания с генератора качающейся частоты по высокочастотному тракту подаются на -элементы святи ,4, установленные до и после диафрагмы и с помощью петель снязи 13 и 14 плек- тромагнитные колебания вочбужланп си внутри участков 9, 10, огран 1ченчых стенками трубопровода 5, лиафра - мой 8 и сетками 11, 12. Па ретонанс- ных частотах каж,(ого и ч учлсмон резко возрастает поглоцсние -nu Kipo- магнитных колебании, чiо фиксируется устройством регистрация ромонапс- ных частот, откуда информация поступает в микропроцессор, iде определяю ся значения относиюлыюй дитюг- 1рическои проницаемое ги, но icoiopin определяется расход газа. с.и.ф-лы, 2 ил. (Л

2

4Фиг. 1

ВидА

ФиеЪ