Вибрационный расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F1/00 

(54) ВИБРАЦИОННЫЙ РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям газожидкостных смесей в нефтяной химической и других отраслях -проныш-, ленности.

Известен вибрационный расходомер, предназначенный для измерения массового расхода газожидкостной среды, содержащий участок трубопровода, в котором возбуждаются незатухающие колебания, возбудитель колебаний, датчик давления, расположенный внутри . трубопровода и датчик частоты 11J.

Недостатком известного расходомера является большая погрешность измерения расхода.

Наиболее близким к предлагаемому является вибрационный расходомер, содержащий чувствительный элемент резонатор в виде полого упругого стержня, возбудитель колебаний, датчик скорости колебаний чувствительного злемента (адаптер), усилитель, схему автоматической регулировки усн,ления (АРУ), состоящую из выпрямителя и сравнивающего устройства 2}.

Недостатками известного расходомера являются низкая точность и малое быстродействие, а также сложность реализации различных законов регулирования.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения расхода газожидкостной смеси и упроще10нне реализации различных режимов регулирования,л

Поставленная цель достигается тем, что в вибрационный расходомер, содержанц-1Й чувствительный злемент - реISзонатор в виде консольно укрепленного в корпусе на упругом подвесе проточного стержня, возбудитель колебаний, датчик скорости колебаний чувствительного элемента (адаптер), усили20тель, схему АРУ, состоящую из выпрямителя и сравнивающего устройства, дополнительно введены нуль-орган, ключ, элемент аналоговой памяти, ком Iyтaтop, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислительное устройство, цифровой аттенюатор и датчик давления, причем выход датчика давления соединен со входом коммутатора, выход выпрямителя связан со входами нуль-органа и ключа,iвыходы которых, соединены соответственно со вторым входом вычислительного устройства и первым входом элемента аналоговой памяти, последний через коммутатор и АЦП связан с вычислительным устройством, выходы которого соеданены со входами ключа, коммутатора, АЦП, элемента аналоговой памяти и цифрового аттенюатора, другой вход аттенюатора соединен с усилителем, а выход- со входами возбудителя и выпрямителя. На фиг. 1 представлена блок-схема.. вибрационного расходомера; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие его функционирование. Устройство содержит резонатор 1, адаптер 2, усилитель 3, цифровой аттенюатор 4, возбудитель 5, образующие основной контур возбуждения колебаний. Устройство включает также выпрямитепь 6, нуль-орган 7, ключ В, аналоговую память 9, датчик 10 давления среды, коммутатор П, аналогоцифровой преобразователь 12 и вычислительное устройство (ВУ) 13, Устройство работает следующим образом. Параметры элементов 1т5 основного контура возбуждения колебаний выбира ioT таким образом, что соблюдаются условия самовозбуждения (баланс амплитуд и фаз). Таким образом, в основ ном контуре, возникают автоколебания, синусоидальность которых определяется фильтрующим действием высокодоброт ного механического резонатора, эти ко лебания Поступают на вход двухполупе риодного выпрямителя 6, на выходе ко торого получают пульсирукяцее напряже ние (фиг. 1 и 2, точка о). Это напря жение поступает одновременно на вход нуль-органа 7 с зоной нечувствительности UQ и на вход аналогового ключа 8. На выходе нуль-органа 7 в точке-8 получают последовательность синхрони- зирующих импульсов с периодом Т/2, пропорциональным плотности проходящей через резонатор смеси, и длительно ,стью tTj. , определяемой моментом раэенства выпрямленного измеряемого напряжения с порогом срабатывания нульоргана 00. Данную последовательность импульсов подают на вход вычисленного устройства 13 для определения значений Т и Tg , на основании которых в вычислительных устройствах 13 генери р.уется последовательность импульсов дискретизации (фиг. 1 и 2, точка С) с заданным интервалом дискретизации временем цикла Гц. (на фиг. ), Отсчет первого интервала начинают через время после появления синхронизирукщего импульса. В момент t импульсом дискретизации переключают коммутатор I Г и открывают ключ 8, пропуская в точку d мгновенное значение напряжения с выхода выпрямителя 6, соответствующее этому моменту. Be- . личину напряжет1Я зшюминают в аналоговой памяти 9 на время tr дцр , достаточное для преобразования напряжения в код с помощью АЦП 12, на вход которого подают данное напряжение, с помо щью коммутатора П, переключаемого в тот же момент tT импульсами с вычислительного устройства 13 (точка К ). После преобразования напряжения в код вычислительное устройство 13 считывает код и вырабатывает импульсы в точках s f и к, которые сбрасывают АЦП 12 в. ноль, разряжают емкость аналоговой памяти 9 и переключают коммутатор II к выходу датчика давления 10. Выходное напряжение с датчика- О давления (точкат) поступает на вход ЩП 12 (точка п), где его преобразуют в код в течение щ емени и заносят в память ВУ 3. Оставшееся время t в цикле используют для обработки информбщии. Таким образом, в вычислительном устройстве 13 постоянно происходит определение величишя Т/2, момента начала отсчета интервала ТГц , величины этого интервала Гц, напряжения с вы, . хода выпрямителя 6 в моменты t и давления среды в резонаторе Р-. На основании этих данных определяют амплитуду синусоидального колебания по формуле А- -: SlHOUtu где В - отсчет напряжения в момент tj, или по формуле , «B.l А- g-t SiMOlCu Wl где m - число последовательно взятых отсчетов или интервал сглаживания, если необходима фильтрация напряжения от помех (скользящее усреднение). За тем определяют величину отклонения iae где заданная амплитуда скорое ти колебаний. В соответствии с выбранным законо регулирования определяют код величины регулирующего воздействия УСЮК„ А1К-1)-АСюНн-дА (КМ)-А(К-2)-/А(К) 1, где kjj, К, К(« - коэффициенты усилеtfflH, соответственно, пропорционально го, интегрального и дифференциального законов регулнрования; - регулирующее воздей ствие в К-й момент времени, которое по ступает на цифровой аттенюатор. Затем вычисляют массовый расход газожидкос кой смеси и ее компонентов, используя значение периода Т, давленш Р и У(К). При использовавши предлагаемого вибрационного расходомера для измере ний при добыче нефти из п скваяз {н устройство повторяетсяп раз, кроме коммутатора, АЦП и ВУ, причем коммут тор 1 I в этом случае выполняется с 2п входами, к которым подключают п .датчиков 10 давления и п элементов андлозговой памяти. Выходные сигналы этих элементов последовательно подкпючак тся на вход МЩ 12 внутри цикл t, при этом должно выполняться неравенство на величину TO. . ; Экономический эффект от испопьэов ния изобретения достигается за счетсокращения време1Ш измерения на одну сквахз1ну, что позволяет увеличить количество опросов датчиков по отдел ным скважинам и сократить потери неф ти из-за аварий, уменыиить затраты на приобретение систем телемеханики и на прокдадку линий связи. Возможиость изменения закона регулирования позволяет уменьшить номенклатуру изделий, повьшает надежность функционирования устройства и требует меньошх затрат на изготовление и .наладку устройства. Формула изобретения Вибрацио::1г 1й расходомер, содержащий чувствительный элемент - резонатор в виде консольно укрепленного в корпусе на упругом подвесе проточно го стержня, возбудитель колебаний, датчик скорости колебаний чувствительного элемента (адаптер), усилитель, схему автоматической регулировки усиления (АРУ), состоящую из выпрямителя и сравнивакицего устройства, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения расхода газожидкостной смеси и упрощения реализации различных режимов регулирования, в устройство дополнительно введены нуль-орган, ключ, элемент аналоговой памяти, юммутатор, аналого-цифроввй преобразователь, вычислитель, цифровой аттенюатор и датчик давления, выход которого соединен со входом коммутатора, а выход выпрямителя соединен с входом нуль-органа и входом ключа, выходы которых соединены соответственно со ffvopfot входом вычислителя и перклм входом элемента аналоговой памяти, соединенного через коммутатор и аналого-цифровой преобразователь с пер- ним входом вычислителя, соединенного с входами ключа, коммутатора, аналогоцифрового преобразователя, элемента аналоговой памяти и цифрового аттенюатора, второй вход которого соединен с усилителем, а выход соединен с входами возбудителя и вьmpя штeля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 627Э28, кл. G 01 F 1/66, 1977, 2.Авторское свидетельство СССР 587764, кл. G 01 F 1/00, 1976.

tput.f