Изобретение относится к способам контроля за расходом газов и жидкостей в автоматических системах стабилизации и управления расходом газов и жидкостей с использованием расходомерных сужающих устройств.
Измерение расхода при помощи сужающего устройства, установленного на пути движения потока газа или жидкости, основано на измерении перепада давления на таком устройстве.
Сужающее устройство представляет собой дроссельную шайбу, сечение просвета которой всегда меньше сечения просвета трубопровода.
Способы и правила измерения расходов газа или жидкости подробно описаны в работах Кремлевского П.П.
Для всех способов измерения расхода при помощи сужающих устройств с нерегулируемым отверстием, общим является то обстоятельство, что площадь отверстия сужающего устройства не контролируется, а
считается неизменной в процессе эксплуатации.
Более совершенным является способ определения расхода газа, проходящего по трубопроводу через сопло с критическим сечением, включающий определение давления датчиками, расположенными в потоке газа до его входа в сопло, а также измерение температуры блоком, установленным в критическом сечении, и вторым блоком, установленным в потоке газа за первым блоком, ниже его по течению взятый в качестве прототипа к заявляемому изобретению.
Существенным недостатком данного технического решения, с точки зрения решаемой авторами задачи, является невозможность проконтролировать изменение расхода газа (жидкости), вызываемое изменением площади критического сечения сопла, вследствие, например, засорения, эрозии, намораживания газа и т.д.
Целью изобретения является повышение точности за счет контроля за измененисл
С
i4
о
0
GJ CJ :СО
ем площади проходного сечения сужающего устройства.
С этой целью в известном способе определения расхода газа и жидкости при котором определяют давление и температуру при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство и обрабатывают результаты измерений, одновременно формируют поток оптического излучения, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади его критического сечения, и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода G по формуле
G т(), I о
где Ро - давление на входе в сужающее устройство;
FO - уточненная площадь критического сечения сужающего устройства;
Т0 - абсолютная температура потока на входе сужающего устройства;
f - функция связывающая параметры Ро, FO, Т0 потока с его расходом.
На фиг.1 представлена схема устройства для определения расхода потока газа или жидкости, учитывающая изменение площади критического сечения сужающего устройства.
Критическое сопло 1 как разновидность сужающего устройства расположено в трубопроводе 2, который имеет входной 3 и выходной патрубок 4. Источник светового излучения (лампа накаливания) 5 находится по одну сторону сопла 1, а приемник излучения 6 (фоторезистор) - по другую. В трубопроводе 2 установлен дополнительный такой же приемник излучения 7, Блок 8 мостового включения фоторезисторов соединен с обоими приемниками излучения и имеет выходной сигнал V0, содержащий информацию V0 об изменении площади критического сечения сопла.
Для прохождения излучения от источника 5 к приемнику 6 сквозь трубопровод 2 использованы прозрачные для света заглушки 9.
Штуцеры 10 служат для подключения датчиков давления, а термодатчик 11 (термопары) служит для измерения температуры потока.
При нормальном функционировании сопла, т е. когда нет изменений критического сечения, расход вещества, поступающего из патрубка 3 по трубопроводу 2 сквозь сопло 1 к патрубку 4, определяется по известной методике на основании результатов
изменения давлений и температур потока, проходящего сквозь сопло 1.
Световой поток формируется источником излучения 5 интенсивностью I, проходит сквозь прозрачную заглушку 9 с коэффициентом пропускания излучения ki, и попадает на сопло, перпендикулярно плоскости критического сечения.
Часть светового потока проходит сквозь
сечение сопла площадью F0 попадает на приемник излучения 6 и вызывает появление на выходе приемника 6 сигнала, соответствующего принимаемому световому потоку, причем
Фг I Fo ki k2 Ь.
гдеФ2. - поток излучения, попавший на приемник 6;
К2 - коэффициент прозрачности единицы длины потока вещества;
fc- расстояние от заглушки до приемника 6.
Площадь поверхности приемника 6, чувствительной к данному излучению So больше площади критического сечения сопла 1.
На приемник 7 попадает световой поток
величины Фц
ISoki к2 ti,
где ti - расстояние от заглушки 9 до приемника 7.
Фотоприемники 7 и 6 включены в мостовой детектор, изображенный на фиг.2, где приемник 7 по фиг 1 представлен как резистор RI, приемник 6 по фиг.1 представлен как резистор R2, R4 - балластный резистор;
Яз - регулировочный; EI - источник стабилизированного напряжения; Л - индикаторный прибор.
Сопротивления резисторов RI и R2 зависит от светового потока, попадающего на их
чувствительную поверхность, причем выбран рабочий участок данных фоторезисторов с прямопропорциональной зависимостью:
RI 81 Фт; R2 S2 &.
Si и 82 - соответственно чувствительности фоторезисторов Ri и R2Выходной сигнал V0 мостовой системы (фиг,2) соответствует величине изменения площади сечения сужающего устройства,
при нормальном функционировании которого
V0 0
Неодинаковость чувствительностей Si и $2, длин d и Ь. сопротивлений РЗ и R4 с мостовой схеме компенсируется регулировкой резистора Ra.
Мостовая схема включения фоторезисторов RI и R2 позволяет исключить влияние
нестабильности интенсивности излучения I, коэффициентов прозрачности вещества ka и заглушки ki.
Выходной сигнал V0 - это ток через индикаторный прибор, который определяется по известной формуле для мостового датчика:
V0 Ei
R-l R4 - R2 Ra
Ri R2 (Rs + RA) + Ra R4 (Ri + R2)
При изменении площади критического сечения F0 сопла 1 на величину Д F0 по одной или нескольким вышеуказанным причинам происходит изменение величины потока Фг, попадающего на приемник 6:
Фг + ДФ2 I (Fo+ AF0)ki k2 k откуда
ДФ2 I ki k2 bz ДР0
Поскольку Фт остается неизменным, то выходной сигнал Vi, сформированный на мостовом детекторе будет таким:
Vl V°+frfdR2Разница V0-Vi пропорциональная изменению ДР0. Величина |V0-Vil |Vil при V0 0.
Следовательно, Vi является величиной, пропорциональной ДР0, значение которой служит основанием для проведения коррекции результатов вычисления расхода.
Изобретение может иметь более широкую область применения, так как введение
дополнительного контролируемого параметра при вычислении распада жидкости или газа позволяет повысить точность измерения расхода расходомерного сужающего
устройства за счет устранения погрешности измерения, возникающей во время эксплуатации.
Формула изобретения Способ определения расхода газа и
жидкости, при котором определяют давление и температуру при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство и обрабатывают результаты измерений отличающийся тем, что, с целью
повышения точности за счет контроля за изменением площади проходного сечения сужающего устройства, одновременно формируют поток оптического излучения, принимают это излучение до и после
сужающего устройства, определяют изменение площади его критического сечения и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода G по формуле
25
G f(РО Fp
где Ро - давление на входе в сужающее устройство;
FO - уточненная площадь критического сечения сужающего устройства:
Т0 - абсолютная температура потока на входе сужающего устройства;
f - функция, связывающая параметры Ро, FO, Т0 потока с его расходом.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СВЕРХЗВУКОВОЕ СОПЛО ДЛЯ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ | 2008 |
|
RU2420674C2 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА | 2016 |
|
RU2655024C2 |
ТРАНСЗВУКОВОЙ ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ СУДНА | 2013 |
|
RU2534155C2 |
Устройство для измерения массового расхода и массовой расходной концентрации сыпучих материалов в двухфазном потоке | 1985 |
|
SU1408227A1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЙ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ | 1996 |
|
RU2122185C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТРАНСПОРТИРУЕМОГО ВЕЩЕСТВА И РАСХОДОМЕР | 1995 |
|
RU2085856C1 |
Фотоэлектрический датчик | 1990 |
|
SU1737267A1 |
Способ измерения теплофизических свойств жидкости | 1991 |
|
SU1820309A1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОЩАДИ КРИТИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ СОПЛА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕ ОГНЕВЫХ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ | 2003 |
|
RU2242630C1 |
РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ | 2006 |
|
RU2329873C2 |
Использование: при контроле за расходом газов и жидкостей в автоматических системах стабилизации и управления расхода газов и жидкостей с использованием рас- ходомерных сужающих устройств. Сущность изобретения: при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство определяют давление, температуру и одновременно формируют оптический поток, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади критического сечения сужающего устройства и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода. 1 ил.
Патент США № 4753114, кл.С01 F1/42. |
Авторы
Даты
1992-09-07—Публикация
1990-09-21—Подача