Способ измерения среднего объемного паросодержания в теплоносителе и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 

попадании паровой фазы в зазор между электродами сопротивление повышается что и фиксируется вторичной схемой 2. Однако указанные способы не получили распространения ввиду чрезвычайно низкой надежности узлов ввода электродов в высокотемпературную срй ду. При высоких давлениях и температурах, в качестве изолятора возможно применение лишь керамических материалов , которые не вьздерживают термических напряжений и тепловых качек и очень быстро разрушаются, вызывая короткое замыкание электродов через корпус устройства. Кроме того, показания вторичных приборов, описанных выше устройств, зависят от содержания примеси в теплоносителе, его солевого состава, который может менять ся в значительных пределах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому я.вляется из вестный способ измерения среднего объема паросодержйния, включающий посылку ультразвуковых импульсов в контролируемый теплоноситель и регистрацию прошедших через него импульсов . Устройство для осуществления спо соба содержит генератор импульсов, измерительный акустический канал, включающий закрепленные на торцах волноводов и установленные на одной оси излучатель и приемник ультразвука, соединенный С усилителем, пр чем излучатель соединен с выходом г нератора, а также регенератор затухания ультразвука, соединенный с усилителем Гз. Недостатком известных способа и устройства является низкая точность измерений вследствие того , что зату хание ультразвука при распространении через двухфазный поток сильно зависит от размера пузырьков, их формы и взаимного положения. Целью изобретения является повышение точности измерений паросодержания. Поставленная цель достигается за счет.того, что в известном способе, включающем посьллку ультразвуковых импульсов в контролируемый теплоноситель и регистрацию прошедших чере него импульсов, посылки ультразвуко вых импульсов осуществляют одновременно через несколько каналов, объемы теплоносителя в которых имеют величину меньше объема пузырьков га за, регистрируют среднюю частоту им пульсов, прошедших через контролиру объемы и измеряют отношение этой частоты к частоте следования п сылаемых импульсов, по которому определяют среднее объемное паросодер жание в теплоносителе. Устройство для осуществления пре лагаемого способа , содержащее геиер тор импульсов и измерительный акустический канал, включающий Закреплен- , ные на торцах волноводов и установленные на одной оси излучатель и приемник ультразвука, соединенный с усилителем, причем излучатель соединен с выходом генератора, снабжено несколькими идентичными измерительными акустическими кангшами, излучаквдие преобразователи которых соединены с выходом генератора импульсов , соединенными последовательно с входами усилителей соответствующих измерительных каналов, формирователями, схемами антисовпадений, линиями задержки, схемой ИЛИ, счетчиком и измерителем отношения частот, а также формирователем строб-импульса и элементом задержки, через которые синхровыход генератора соединен со вторым входом измерителя отношения частот и со вторыми входами схем антисовпадений. На чертеже изображена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа измерения паросодержания. Устройство содержит трубопровод 1 с измеряемым потоком 2, на котором установлены волноводы 3 и 4 с закрепленными на их торцах акустическими преобразователями 5 и б. Излучакядие преобразователи 5 подключены к выходу генератора импульсов 7, а приемные б через усилители 8 - к формирователям импульсов 9. Выходы формирователей 9 подключены к первым входам схем антисовпадений 10, выходы которых через линии задержки 11 соединены со входами схемы ИЛИ 12. Выход схемы ИЛИ 12 через счетчик 13 соединен с одним из входов измерителя отношения частот 14. Синхровыход генератора импульсов 7 через элемент задержки 15 и формирователь строб-импульсов 16 соединен со вторыми входами схем антисовпадений 10 и измерителя отношения частот 14. Измеритель паросодержания работает следующим образом. Вырабатываемые генератором 7 электрические импульсы преобразуются преобразователями 5 в ультразвуковые, которые по волноводам 3 подаются в контролируемые объемы 17 потока теплоносителя 2. Вследствие малости контролируемых объемов 17 в них в каждый зафиксированный момент времени находится либо пар, либо жидкость. Причем прохождение ультразвуковых импульсов с относительно малым затуханием к приемным волноводам 4 и преобразователям 6 происходит лишь в те моменты времени, когда в соответствующих контролируемых объемах 17 находится жидкость. Поэтому при паросодержании отличном от нуля, средняя част;ота следования импульсов на выходе преобразователей б меньше, чем частота импульсов, вырабатываемых г нератором 7. Акустические импульсы, преобразо ванные преобразователями б в электр ческие, усиливаются усилителями 8 и подаются на формирователи 9, которы формируют из них импульсы стандартн прямоугольной формы. Прямоугольные импульсы поступают на первые входы схем антисовпадений 10, на вторые мходы которых подаются импульсы с синхровыхода генератора 7 с згщержкой, равной времени распространения ультразвуковых сигналов от излучающих преобразователей 5 к приемным 6 формируемой элементом задержки 15. Формирователь строб-импульсов 16 вы рабатывает импульсы длительностью, равной ширине временного окна, в те чение которого работают схемы антисовпадений 10, т,е, осуществляется временное стробирование принимаемых Сигналов, что существенно увеличивает помехозащищенность приемной части устройства. Импульсы с выходо схем антисовпадений 10, вырабатывае мые в момент времени, когда в соответствующих контролируемых объемах 17 находится пар, подаются на лиНии задержки 11, при помощи которых осу ществляется временное разделение им пульсов, пришедших одновременно на их входы. Это достигается путем уст новки различного времени задержки н всех линиях задержки 11 (во всех ка налах) . Импульсы с выходов линий за держки 11 поочередно поступают на схему ИЛИ, имеющую число входов, рав ноё количеству каналов, и беспрепятственно проходят на ее выход, соединенный со счетчиком 13. Счетчик 13 осуществляет процедуру деления числа импульсов, поступающих на его вход, на число, равное количеству каналов Далее импульсы поступают на измеритель отношения частот 14, который подсчитывает число импульсов, пришедших на его вход в течение определенного периода времени, защаваемого количеством импульсов, поступающих с выхода формирователя строб импульсов 16. По определению объемное паросодержаниягде Vj, - объем пара в измеряемом объеме; V - измеряемый объем. Вьщеляя элементарные струйки измеряемого потока теплоносителя, проходящие через контролируемые объемы 17 устройства, рассматривая среднее объемное паросодержание в них, можно записать V.S- n Eli-- n X . « i-t.- v.S n Ciii n . TEVv.; y L. f iil. ii-- - ii- N элементарных -число каналов струек; -время нахождения 1-го пузырька в j-ом измеряемом объеме; -средняя скорость движения теплоносителя в j-ом илмеряемом объеме; Sj - сечение j-го элементарного объема перпендикулярно осевой линии; т - выбранный период измерения; полное время нахождения паровой фазы в j-ом измеряемом объёме в течение периода измерения; количество импульсов, не прошедших к приемному преобразователю вследствие появления в у -ом измеряемом объеме пара в течение периода измерений| полное число импульсов, посланных каикдым излучающим преобразователем в контролируемый объем в течение периода измерений; fj - средняя частота импульсов, не прошедших к j-му приемному преобразователю; Е - частота генератора импульсов; - средняя частота импульсов, не прошедших к приемным преобразователям вследствие наличия в контролируемых объемах пара, отнесенная к одному приемному преобразователю. аким образом, измерением отношесредней частоты импульсов, не едших к приемному преобразоватек частоте генератора импульсов деляется среднее объемное пароржание в потоке теплоносителя . аспределяя контролируемые объеавномерно по измеряемому сечению бирая их число, можно с любой укаой точностью определить паросоание в ней. редлагаемый способ определения содержания и устройство для его ествления отличается широким дианом измерений (от О до 100%) и ой точностью измерений. Регистпузырьков йара и, следовательизмерение паросодержания не заот среднего паросодержания. ния, температуры среды, скороетока и т.п. Первичные датчики и их крепления могут быт.ь полностью овлены из стали с применением и, что увеличивает их надежность нологичность. Вторичная схема быть собрана из np:t6opOB, узлов и деталей, серийно выпускаемых оте.чественной промышленностью, причем это приборы общего пользования, не требующие специгшьного обслуживания и не являющиеся источниками повышенной опасности. Так в качестве иэмери теля отношения частот может быть применен частотомер 43-34, а всю логическую часть устройства можно собрать на микросхемах, например, 155 серии. Данные измерений, полученные описанным устройством, не нуждаются в дополнительной обработке. Все это позволяет широко прнменять указанное устройство. Описанный способ и устройство может быть использовано для измерений в ядерных энергетических установках в агрессивных и взрывоопасных средах в труднодоступных местах, в химическом и энергетическом оборудовании. Формула изобретения 1. Способ измерения среднего объемного паросодержания в теплоносителе, включающий посылку, ультразвуковых импульсов в контролируемый тепло носитель и регистрацию прошедших че рез него импульсов, .отличающийся тем, что, с целью повыше ния точности измерений, посылку уль тразБУКОВЫХ импульсов осуществляют одновременно через несколько канало объемы теплоносителя в которых имею величину меньше объема пузырьков га за, регистрируют среднюю частоту импульсов, прошедших через все конт лируемые объемы, и измеряют отношение этой частоты к частоте следования посылаемых импульсов, по которому определяют среднее объемное паросодержание в теплоносителе. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее генератор импульсов и измерительный акустический канал, включающий закрепленные на торцах волноводов и установленные на одной оси излучатель и приемник ультразвука, соединенный с усилителем, причем излучатель соединен с выходом генератора, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими идентичншли измерительными акустическими каналами, излучающие преобразователи которых соединены с выходом генератора импульсов, соединеннымн последовательно с выходами усилителей соответствующих измерительных каналов формирователями, схемс1ми антисовпадений, линиями задержки, схемой ИЛИ, счетчиком, и измерителем отношения частот, а также формирователем строб-импульса и элементом задержки, через которые синхровыход генератора импульсов соединен со вторым входом измерителя отношения частот и со вторыми входами схем антисовпадений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Резников М.И. и др. Радиоизотопные методы исследования внутрикотельных процессов. М., Энергия, 1964, с.38. 2.Субботин В.И. и др. Резистивный и емкостный методы измерения паросодержания . - Теплоэнергетики, 1974, 6, С.63. 3.Патент Франции 2198640, .кл.С 01 N 29/02, 1974 (прототип).