(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ, СКОРОСТИ И РАСХОДА ТВЕРДОГО КОМПОНЕНТА В ДВУХФАЗНЫХ
12 ПОТОКАХ Для измерения конценг 1ации использую сигнал от радиоактивного источника. Вмео то радиоактивного источника возможно применение емкостного преобразователя, который устанавливают в бункере для за, питки конвейера. Наиболее близким техническим решением к предложенному яв.1тяется устройство для одновременного измерения концентрации, расхода и скорости измельченных твердых материалов в потоке 4, содержащее трубопровод для подачи анализируем-ого потока, два .измерительных емкостных преобразователя, три одностороН них компенсационных преобраэователяе измерительную схему, выполненную в виде двух мостовых схем. Основной особенностью известных уст ройств является наличие в канале для намерения скорости двух емкостных преобра зователей, сигналы которых используются для определения времени прохождения возмущений, обусловленных изменением концентрации. Измерение концентрации производится емкостными преобразователями, в которых не предусмотрена компенсация изменений электрофизических свойств двухфазного потока. Основным недостатком устройства « прототипа является низкая точность измерения скорости, концентрации и расхода. Это обусловлено тем, что изменение 9лектрсф1аичесисс свойств двухфазного потока в процессе измерения скорости пе ремещения твердого компонента искажает реальный спектр, который измеряется емкостными преобразователями. Кроме того, спектральный состав спг нала изменяется с изменением гранулометрического состава, что приводит к необходимости переградуировки устройства применительно к каждой из фракций твердого компонента. При малых концентрациях твердого ком понента спектр, фиксируемый емкостными измерительными преобразователями, полу чается ненасыщенным и точность измерения скорости понижается. Совместное или раздельное действие каждого из указанных факторов приводит к тому, что форма кривой взаимно-корроляиионной функции изменяется, в резуль тате не представляется возможным точи но определить положение максимума или значение любой из ординат на кривой кор реляшЕонной функции. Также невозможно точно определить тужнспортное запаздывание возму1лений п потоке при их прохождении между двумя преобразователями, установленными на фиксированном расстоянии друг от друга. Так как транспортное запаздывание обратно пропорционально скорости потока, невозможно точно определить скорость твердого компонента. С увеличением скЬрости твердого компонента точность измерения скорости понижается. Это обусловлено тем, что при слежении за характерными точками на кривой взаимной корреляционной функции необходимо реализовать очень малые, но в то же время очень точные значения задержки сигнала преобразователя, расположенного вторым по направлению движения двухфазного потока, что является сложной задачей. Казалось бы, сохранить точность измерения скорости, увеличивая расстояние между преобразователями, но при этом разложения рисунка потока, обусловленного перегруппировкой частиц твердого компонента в процессе движения на больщом участке между электродами, наблюдается декорреляция сигналов. Это связано с тем, что сигналы от двух преобразователей становятся различными по своему спектральному составу. Так как для измерения расхода твердого компонента сигналы, пропорциональные концентрации и скорости, перемножаются, точность измерения расхода относительно низкая. При использовании описанных устройств в металлургической промышленности для одновременного измерения указанных параметров транспортируемого измельченного угля оказалось необходимым выдерживать жесткую технологическую подготовку последнего (разделение его по фракциям). При этом для каждой фракции требуется переградуировка устройства. Введение дополнительных операций экономически невыгодно, а неразделение по фракциям приводит к низкой точности, которая дополнительно понижается при малых значениях концентрации и изменениях электрофизических свойств потока в процессе транспортирования. Целью изобретения является обеспечение непрерывной компенсации изменений электрофна1ческнх свойств двухфазного потока при одновременном измерении концентрации, скорости и расхода, упрощение конструкции устройства. Поставленная цель достигается тем, что в измерительную схему введено мно житель ое устройство, к входам которого подключены плечи первой мостовой схемы с двумя измерительными емкостными пре образователями, а выходы множительного устройства включены на вход измеритель ного прибора, проградуированного в единицах измерения расхода. Кроме того, два измерительных емкос ных преобразователя установлены по обе стороны изогнутого патрубка, причем оди из них установлен в зоне расслоения фаз и выполнен с неравномерным по его сечению электрическим полем. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит трубопровод 1 для подачи анализируемого потока, входной участок которого выполнен в виде изогнутого патрубка 2. В корпусе-экране 3 по образующим прямолинейного участка трубопровода 1 установлены идентичные односторонние емкостные компенсационные преобразователи 4-6, причем преобразователи 4, 5 предусмотрены для компенсации изменений электрофизических свойств транспортирующей фазы потока (газа или жидкости), а преобразователь 6 - для компенса ции изменений электрофизических свойств твердого компонента. Электроды емкостного измерительного преобразователя 7 установлены вдоль верхней и нижней обра зующих. Преобразователи 4-7 при отсутствии твердого компонента имеют одинаковую начальную емкость. Электроды преобразователей выполнены в виде изолированных при помощи диэлектрической прокла ки (не показана) участков трубопровода Емкостный измерительный преобразователь 7 имеет равномерное по его сечению электрическое поле. В случае применения преобразователя 7 с неравномерным электрическим полем он устанавливается за изогнутым патрубком 2 в&ерх. Преобразователи 4 и 7 являются пле чами одной ветви мостовой схемы, а преобразователи 5 и 6 - плечами другой ветви. Ответные плечи ветвей мостовой измерительной цепи 8 образованы втори ными обмотками дифференциальных трансформаторов. Первая ветвь мостовой измерительной цепи 8 включена на вход генератора 9 переменного напряжения; ее обишя диагональ на вход усилителя 10; вторая 35f ветвь на выход усилителя 10. Параллельно второй ветви цепи 8 включен блок 11 измерейия концентрации, содержащий детектор п измерительный прибор, npoi рацуированный в единицах измерения концентрацш. Канал для измерения скорости потока состоит из двух емкостных измерительных преьбразователей 13, 14, установленных по обе cTopofibi от места изгиба трубопровода. Возможно расположение этих преобразователей за патрубком вниз по направлению потока. Преобразователь 13, установленный в зоне расслоения фаз, выполнен с неравномернь М по его сечению электрическим полем. Преобразователи 13 и 14 включены в противоположные плечи мостовой измерительной схемы 12, к входу которой подключен генератор 9, выход схемы 12 соединен через усилитель 15 с входом множительного блока 16. Второй вход множительного блока 16 связан с выходом блока 11 измеретшя концентрации. К выходу множительного блока 16 подключен измеритель 1ый прибор 17, проградуированный в единицах расхода. Устройство работает следующим образом. При прохождении исслецуемого потока по трубопроводу 1 во исодном патрубке 2 возникает цеитробежная сила, направленная в сторону выпуклости патрубка. Под действием центробежной силы дв тсфазный поток расслаивается на две фазы, причем устойчивое расслоение потока сохраняется на значительном расстоянии от патрубка но направлению потока. Так как преобразователи 4 и 5 установлены в зоне, свободной от твердого компонента, они непрерывно компенсируют электрофизические свойства транспортирующей фазы потока. Преобразователь 6, установленный в зо не твердог;о компонента, компенс1фует электрофизические свойства этого компонента. Это обусловлепо тем, что электрическое поле преобразователей проникает в трубопровод 1 на глубину, меньшую радиуса трубопровода. Глубина проникновения электрического поля регулируется величиной зазора между электродами преобразователей 4-6. Таким образом, 1троисхояит непрерывная компенсация изменений электроф15зических свойств при изменении концентрации твердого компонента в дв хфазном потоке. Скорость перемещения твердого компо нента измеряется следующим образом. Та как в изогнутом патрубке происходит изменение направления движения потока, то на любой элементарный обьем, содержащий твердый компонент, действует цент робежная сипа. Вследствие наложения на двухфазный поток поля центробежных сил твердый компонент смещается в сторону, выпуклости патрубка 2 на определенную величину. Так как величина центробежной силы пропорциональна произведению массы твердого компонента на квадрат скорости и обратно пропорциональна радиусу изогнутого патрубка 2, смешение твердого компонента пропорционально линейной, ско рости и происходит в плоскости патрубка Преобразователь 14 нечувствителен к смешению твердого компонента, так как имеет равномерное по его сечению элекч рическое Ьоле, а преобразователь 13 выполнен с неравномерным по его сечению электрическим полем и чувствителен к смешению твердого компонента. Так как преобразователи 13, 14 вклк чены в противоположные плечи мостовой измерительной цепи 12, сигнал, пропорци ональный концентрации твердого компонен та, компенсируется, и выходно.й сигнал мостовой измерительной цепи 12 будет пропор1.щонапен смещению твердого компонента, которое, в свою очередь, пропор ционально яйнейной скорости. Для измерения расхода сигналы, пропорциональные концентрации и скорости, перемножают в множительном блоке 16, выходной сигнал которого измеряется прибором 17, проградуированым в единицах измерения расхода. Так как концентрация и расход измеряются в режиме непрерывной компенса ции изменений электрофизических свойств двухфазного потока, обеспечивается высокая точность измерения расхода го компонента. Предложенное устройство проще известных по конструкции, так как не содержит коррелятора, представляющего собой специализированную вычислительную машину. Устройство не нуждается в переградуировке при изменении, гранулометрического состава твердого компонента, оно нечувствительно к изменению электрофизических свойств двухфазного потока. Формула изобретения Устройство для измерения концентрации, скорости и расхода твердого компонента в двухфазных потоках, содержащее трубопровод с изогнутым патрубком, два измерительных емкостных преобразователя, установленных по обе стороны от места изгиба патрубка, причем один из них установлен в зоне расслоения фаз и .выполнен с неравномерным по его сечению электрическим полем, три односторонних компенсационных преобразователя, измерительную схему, выполненную в виде двух мостовых схем, отличающееся тем, что, с целью непрерывной компенсации изменений электрофизических свойств двухфазного потока, в измерительную схему введено множительное устройство, к входам которого подключены плечи первой мостовой схемы с двумя емкостными преобразователями, а выходы множительного устройства включены на вход измерительного прибора, проградуированного в единицах измерения расхода. Источники ин|формацщ1, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторе кое свидетельство № 376694, кл. G 01 N 15/00, 1972. 2.Авторское свидетельство № 2 083 76 5, кл. Q 01 N 15/08, 1974, 3.Патент Англии № 1235S56, кл. О 01 М, 1971. 4.Авторское свидетельство №44 32 94, кл. Q 01 N 27/00, 1974.
(4 г
s j
