Устройство для измерения скорости и расхода твердого компонента в двух фазных потоках Советский патент 1981 года по МПК G01P5/18 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть испол зовано при пневмотрансгорте сыпучих ма териалов в условиях воздействия повьпие ной температуры. По основному авт. св. N 661343 иэвестно устройство цля измеренияскорости расхода твердого компонента в двухфазных потоках, используемое преимущес гвенно 1фи пневмогранспорге сыпучих двэпекгрнческих материалов. Эго усгройство содержит установленные на известном рас стоянии в потеке два измерительных емкостных преобразователя с минимальным законом изменения напряженности электрического поля по оси рабочего объема, входные устройства которых через коррелятор связаны с первым входом множительного устройства, компенсационный емкостной преобразователь, причем оаиы из измерительных емкостных щэеобразователей через входные устройства и сумматор связан с компенсационным «/костным преобразователем, выполненным с максимальным обратным законом измене- гая напряженности по оси рабочего объ&ма, а выход сумматора соединен с вторым входом множительного устройства Недостатком известного устройства является низкая гочиосгь измерения. Это обусловлено тем, что изменение темп&ратуры транспортируемого материала и окружаадцей среды вызывает изменения диэлектрической проницаемости материала диэлектрической трубы и взаимного положения электродов на ее поверхности вследствие теплового расширения. Это происходит благодаря принципиально необходимому в данной конструкции креплению электродов к трубе из фторопласта, обеспечивающего бесконтактность измерения, обладающего высокими антифрикционными и электроизоляционными свойствами в диапазоне температур, спхюобным длительное время работать при абразивном аозиеНствии аясперскых частиц двухфазного потока. 38 Вьгсокая чувствительность преобразователей к возпействию температуры объя няется тем, что коэффициенты линейного расширения фтороппаста и металлов, применяемых для изготовления эпекгоЪдЪв, соответсгвенно равны {8:2 5) 1СГ К в (12.25), т. е. огп(гчаюгся между собсй на порядок. Целью изобретения является гЮвышение точности измерения. Поставленная цель аостигается тем, что в емкостных преобразователях один из потенциальных электродов выполнен из изолированных аруг от друга геометри чески подобных частей, перекрытых частично установленным в диэлектрической трубе цилиндрическим электродом нулевого потенциала, при этом потенциальные электроды цодкчючены к входным устрой ствам, выполненным дифференциальными. На фиг. 1 представлен общий вид емкостных преобразователей и измерительная схема устройства на фиг. 2 и 3 показаны графики изменения выходного сиг нала преобразователей в зависимости от перемещения частиц зада|той концентрации в диаметральных плоскостях, проходящих через ось трубопроводу на фиг. 4 график изменения суммарного сигнала преобразователей. Устройство аля измерения скорости и расхода твердого компонента в двухфазных потоках содержат диэлектрическую трубу 1, на которой установлены с известным расстоянием друг от друга два емкостных преобразователя, каждый из которых содержит по три геометрически подобных кольцевых электрода 2. Третий емкосгной преобразователь также содеруснт три геомертических подобных потенциальных винтовок электрода 3 в виде трех винтовых поверхностей, две из кото {мых выполнены смеяэдыми, а третья - им противолежащая. Преобразователи с кольцевыми и винтовымн электродами 2 и со стороны рабочего объема частично покрыты устаяовлевнымн в диэлектрической трубе 1, заподлицо с еб внутренней поверхностьк цилиндрическими влёктродами нулевого потенциала 4. Электроды яупввого потенциала 4 вве дены в диэлектрическую трубу 1 на длину, обеспечивающую равенство емкостей измеренных между средним-общнм электродом 2 нлн 3 и смежными электроаами 2 нлн 3. 8 11иливаряческие эпетстроды нулевого потенциала 4, установленные под потенциальными кольцевыми и винтовыми электродами 2 и 3, экранирует электрическое поле от его проникновения в рабочий объем преобразователей на участке их установки. Кольцевые н винтовые электроды 2 и Э преобразователей включены во входные дифференциальные устройства 5 для измерения емкости, выполненные, например, в виде концентратомеров, содержащих мостовую схему, в противоположные плечи которой включены емкости между общим, средним и двумя смежными кольцевыми, или винтовыми потенциальными электродами 2 и 3 преобразователей, запитанную от генератора, выход которой связан через детектор и фильтр с регистрирующим прибором (на чертеже не показан). Дифференциальные входные устройства 5 через коррелятор 6 включены на. вход множительного устройства 7, а электроды 2 и 3 преобразователей через сумматор 8, вьгаолненный, например, в виае операционного усилителя, включены на второй вход множительного устройства. На выход множительного устройства включен измерительный прибор, проградуированный в единицах измерения массового расхода. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на потенциальные электроды 2 и 3 преобразователей в -рабочем объеме диэлектрической трубы 1 создается неравномерное электрическое поле, напряженность которого увеличивается в преобразователе винтовыми электродами 3 к оси трубопровода, а в преобразователях с кольцевыми электродами 2 уменьшается к его оси. Любой поток характеризуется наличием естественных флуктуации колебаний по плотности (концентрации) частиц, поэтому при перемешении частиц через рабочий объем преобразователей происходит формирование как постоянной, так и переменной флуктуационной составляющих причем племенная составляющая изменяется по закону изменения плотности (концентрации) частиц и носит случайный характ. При увеличении температуры двухфазного потока или окружающей сресвы происходит нагрев диэлектрической тр}гбы 1 с размещенными на ней кольцевыми и ВИНТОВЫМИ епектроаами 2 и 3 преобразо вателей, что изменяет их начальную емкость. Начальная емкость между электройами 2 и 3 , неперсакрьттыми ципинарическими епектроцами нулевого потеипиапа 4, определяется в основном изменением трех составляющих, определяющих формирование измерительного сигнала. Первая составляющая начальной емкости определяется изменением относительного положения электродов 2 друг относительно друга вследствие различия коэффициентов линейного расширения метапла электродов 2 и 3 и материала диэлектрической трубы 1. Вторая составляющая начальной емкости определяется изменением диэлектрической проницаемости стенки трубы 1, поскольку электрическое поле в зазоре между элекгродами 2 и 3, неперекрытыми цилиндрическими электродами нулевого потенциала 4, проникает в диэлектрическую трубу 1 через ее сгенку. Третья составляющая начальной емкости определяется расходом диэлектрических материалов через преобразователи поскольку электрическое поле между элек тродами 2. и 3, непекрытыми электродами нулевого потенциала 4, проникает в р бочий объем преобразователей и взаимодейст ет с транспортируемым диэлектрическим материалом. Начальная емкость между электродами 2, 3, перекрытыми цилиндрическими электродами нулевого потенциала 4, содержит перечисленные вьпие составлякшие Ja aчaпьнoй емкосгн за исключением последней, определяемой расходом диэлектричес ких материалов через рабочий объем диэлектрической трубы 1, и определяет фо1 мирование компенсационного сигнала. Это обусловлено тем, что цилиндрические электроды нулевого потенциала 4, установленные под потенциальными кольцевыми и йинтовыми электродами 2 и 3 в диэлектрической трубе J, экранируют электрическое поле от его проникновения в рабочий объем преобразователей. Так как емкости между электродами 2 и 3 , перекрытыми и неперекрытыми цилиндрическими электродами нулевой потенциала 4, равны меяшу собой и включены на вход дифференциальных входных устройств 5, изменение компенсационного и измерительного сигналов на их входах происходит по одинаковому закону, но отличается по абсолютному значению на величину полезного сигнала, пропорционального расходу частиц. Вследствие вычитания емкостных измерительного и компенсационного сигналов во входных дифференциальных устройствах 5 происходит непрерывная автоматическая компенсация температурного ухода начальной емкости преобразователей, чем и достигается независимость показаний устройства от измене1шя темпера туры преобразователей. формула изобретения Устройство для измерения скорости и расхода твердого компонента в двухфазных потоках по авт. св. i 661343, отличающееся гем,что,с целью повь1- ения точности измерений,один из потениальных электродов емкостных преобраователей выполнен из изолированных друг т друга геометрически подобных частей, астично перекрытых условленным в диэектрической трубе цилиндрическим элекродом нулевого потенциала, при этом отенциальные электроды подключены к ходным устройствам, выполнешштм диференциальными. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство № 661343, л. G 01 Р 5/10, 1976 (прототип). / /

Ш

/5

imi

фуг.

. f

ШЕ

TTfl

-/

г.

. /