Устройство для измерения скорости жидкости в двухфазном потоке Советский патент 1979 года по МПК G01P5/08 

1

Изобретение относится к технике измеришя параметров двухфазных газожидкостных потоков, таких как средняя скорость жидкост и среднеквадратичное значение нульсаций скорости жклкост.

Известно устройство для измерешш скорости и пульсаций скорости в двухфазио.м потоке на основе термоанемометра 1 .

Недостатком описанного устройства при изктереиин в двухфазном потоке является большой размер дагшка, что приводит к большим погрешностям измерения скорости жзадкосга в двухфазном потоке с мелкилш пузырялш газа, поскольку в этом случае наличие датчика существенно изменяет структуру потока.

Наиболее близким к изобретению по техш еской суицюсти является ycxpoficiBO для измерешиг скорости жидкости 2, состоящее из датчика (катод и анод), efvococru с раствором злектрош1та, источника регуш-фуегдаго постоянного напряжения, злектрической схемы и регистрирующего прибора.

Недостатком устройства явллеюя то, что нельзя четко вьшелить в сигнале датчика момешы перехода от жидкой к газовой фазе и обратно, поскольку отсутствует резкое различие мех-еду уфовнял-пт сигнала датчика в жидкости и при Бхожде1ши в газовую фазу. Поэтому погрешность измереЕшя скорости жидкой фазы в описанном устройстве возрастает с ростом количества газа, проходящего через точку, в которой находится датчик.

Целью изобретешь является повьннение тошости измере1шя скорости жидкости в дв хфазном потоке за счет более четкой фиксащ1и моментов перехода границ газа - жидкость.

Для достижения цели в предлагаемое устройство введены .генератор переменного нанряже1шя, широкополосный усшштель постоянного тока, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, ключ и формирователь, причем генератор переме1шого напряжения включен между датчиком и источником постоянного напряжеШ1Я, которьш через последовательно соединенные широкополосный усилитель, фильтр нижних частот и ключ подключен к регистрирующему прибору, а управляющий вход ключа через последовательно соединенные формирователь и фильтр Bcpxifflx частот соединен, с выходом широкополосного усилителя. В такой схеме благодаря наличию генератора переменного напряжения, последовательно соединенного с источником постоянного напряже1шя, ток в цепи датчика имеет кроме низкочастотной составляющей еще и высокочастотную составляющую. Низкочастотная состав|ляющая определяется величиной скорости жидкости, при наличии пульсаций скорости жидкос ти величина низкочастотной составляющей меняется. Высокочастотная составляющая (частота которой равна частоте генератора переменного напряжения) не зависит от скорости жидкости. Она принимает два фиксированных значения в зависимости от того, находится ли датчик в жидкой или газовой фазе. Поскольку уровни высокочастотной составляющей четкс определены, по моментам резкого измене1шя амгиштуды высокочастотной составляющей можно точно, определить моменты вхождения датчика в газовую фазу и выхода из нее. Сигнал высоко частотной составляющей затем управляет сигналом низкочастотной составляющей. Система, состоящая из фильтров верхних и нижних частот, фор шрователя и ключа, обеспечивает прохождеш1е низкочастотной составляющей сигнала на регистрирующей прибор только в те момен ты време1Ш, когда датчик находится в жидкой фазе. Когда же датчик находится в газовой фазе, ключ запирается, сигнал, поступающий на регистрирующий прибор, принимает нулевое значегше. Таким образом, моменты времени, когда датчик находится в газовой фазе, не вносят вклада в значение сигнала на выходе схемы, а следовательно, и не вызывают дополнительной погрещностн измерения скорости жидкости в двухфазном потоке. На фиг. 1 представлена схема предлагаемото устройства для измерения скорости жидкос ти в двухфазном потоке. Устройство содержит датчик (катод 1, анод 2), генератор 3 переменного напряжения, последовательно соединенный с источником постоянного напряжения 4, щирокополосный усилитель 5 постоянного тока, на выходе кото рого подключены параллельно фильтр нижних частог 6, соединенньш с ключом 7 и фильтр верхних частот 8, соединешп Й с формирователем 9, выходной шгнал которого управляет ключом 7, выход которого с регистрирующим прибором 10. На фиг. 2, а, б, в, г, д приведены временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства. Устройство работает следующим образом. На злектродиффузио1шый датчик подается сум а двух напряжений: постоянного и переменого. Частота источтшка переменного напряжеия выбирается такой, чтобы она была в несолько раз выще наибольшей частоты в пектре исследуемых пульсаций скорости. Ток агшка и пропорциональное ему напряжение а выходе усилителя имеют вид, изображенный а фиг. 2а, и имеют низкочастотную составяющую, определяемую пульсациями скорости идкости в окрестности датчика, и высокочасoтн)o составляющую, амплитуда которой имеет два фиксированных уровня, в зависимости от того, нахощггся ли датчик в жидкой или газовой фазе. На выходе фильтра нижних частот сигнал имеет вид, изображенный на фиг. 26; высокочастотная составляюуцая в этом сигнале отсутствует. Сигнал на выходе фильтра частот имеет вид, приведенный на фиг. 2в, огибающая его имеет значе1ше V. , когда датчик находится в жидкости, и значение V, когда датшк находится в газе. Высокочастотная составляющая сигнала поступает на формирователь, который формирует прямоугольные импульсы разлтячной длительности, изобра ке1П1ые на фиг. 2г. Напряжение на выходе формирователя равно Vj, когда датчик находится в жидкости, и нулю, когда датчик находится в газе. Выходное напряжение формирователя управляет ключом. Ключ пропускает Ш1зкочастотньш сигнал с выхода фильтра нижних частот, когда напряжение на выходе форьгарователя равно Vj, и запирает этот сигнал, когда напряжение на выходе формирователя равно нулю. Таким образом, сигнал на.выходе ключа имеет вид, показанный на фиг. 2д. Этот сигнал пропорционален мгновенному значению низкочастотной составляющей тока датчика, когда датчик находится в жидкости, и равен нулю, когда датчик находится в газе. Путем соответствующей обработки выходного сигнала ключа на регистрирующем приборе можно получить среднюю скорость жидкой фазы и среднеквадратичное значение пульсаций скорости жидкой фазы в двухфазном потоке. Формула изобретения Устройство для измерения скорости жидкости в двухфазном потоке, содержащее кондукционный датчик, eikiKOCTb с злектрояитом, исТОЧ1ШК постоянного напряжения и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повьццеши точности измерения скорости жидкости в двухфазном потоке, в иего введены генератор перемеиного напряжения, широкополосный уоиштель постоянного тока, фильтр верхних частот, фильтр нижних

частот, ключ и формирователь, причем генератор переменного напряжения включен между датчиком и источником постоянного напряжения, который через последовательно соединенные широкополосный усилитель, фильтр нижних частот и ключ подключен к регистрирующему прибору, а управляющий вход ключа через последовательно соединенные формирователь и фильтр верхних частот соединен с выходом широкополосного усилителя.

994326

Источ1шки информации, принятые во в шмание при экспертизе

1.А. Serizawa и др. Turbulent struekture of air water bubbly flow, n rnation.

5 Sournalof Multiphase Flow. Vol 2, pp. 221233, 1975.

2.Нигматулин Р.Ш., Габсалямов. Электрохимический датчик скорости потока электропроводной жидкости. Приборы и системы управле10 НИН. 1970, N 3. с. 27-19 (прототип).

3 «

- 5Н1ш