Тепловой расходомер Советский патент 1982 года по МПК G01F1/68 

С54) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к измерению расхода жидкости и газов и может быть использовано в химической, нефтяной, нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Известны тепловые расходомеры, содержащие трубопровод с расположенными на нем -нагревателем и термочувствительными элементами, установленными до и после нагревателя, измерительную мостовую схему. Измерение расхода в известных устройствах осуществляется с подводом к нагреватегао постоянной мощности и измерчзнием разности температур термочувствительных элементов или с поддержанием постоянной разности температур и измерением мощности, расходуемой на нагрев 1.

Недостатком известных устройств , является большая инерционность.

Наиболее близким к предлагаемому является тепловой расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с расположенными на нем двумя нагреваемыми термочувствительными элементами, включенными в мостовую измерительную схему. Измерительная схема включает в себя усилитель, реверсивный двигатель, потенциал-регулятор и регистрирующий прибор Г2}.

Известное устройство, охваченное отрицательной обратной связью, обладает малой инерционностью, достигающей нескольких десятков секунд, однако выходная величина его (мощность) является квадратичной функцией тока или напряжения. Для получения вы10ходного сигнала расходомера в виде линейной функции необходимо использовать функциональные преобразователи, усложняющие устройство и снижающие его точность. Этот расходомер

15 позволяет измерять лишь величину, но не знак расхода, кроме того, измерительная цепь, содержащая электромеханическое устройство, довольно громоздка. Все это приводит к

20 тому, что точность устройства и еГо быстродействие довольно низкие.

Цель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия и чувствительности.

25

Указанная цель достигается тем, что в тепловой расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с расположенными на нем нагреваемыми тep ючyвcтвитeльными элемен30тами, включенными в мостовую измерительную схему с источником напряжения, усилитель, подключенный к выхо ду мостовой измерительной схемы, и регистрирующий прибор с фильтром на входе, в измерительную схему введены дополнительный источник переменного напрясжения, два тиристора, две цепи управления тиристорами, подключенны к управляквдим электродам тиристоров между термочувствительными элемента ми установлен дополнительный нагреватель , а нагреваемые термочувствительные элементы выполнены с раздел ными обмотками нагрева и измерения, при этом выход усилителя соединен последовательно с цепями управления Тиристорами, общий выход которых подключен к выходу дополнительного источника переменного напряжения, один из входов которого соединен с общей точкой нагревательных обмоток термочувствительных элементов И дополнительного нагревателя,- другой - с дополнительным нагревате лем, с вторым выходом источника переменного напряжения и средней точкой управляющих электродов тиристоров, а с другой стороны нагреватель ные обмотки термочувствительных элементов подкл ючены к анодам тирис торов и к регистрирующему прибору, На чертеже представлена схема теплового расходомера. На измерительном участке трубопровода 1 расположены нагреватель 2 и два термочувствительных элемента 3 и 4, выполненные в виде обмоток, и два дополнительных нагревателя 5 . и б, также выполненные в виде обмоток, навитых поверх термочувствительных элементов 3 и 4. Термочувст вительные элементы 3 и 4 являются двумя плечами измерительной мостово схемы 7, выход которой подсоединен к усилителю 8. Выход усилителя 8 со единен последовательно с выходом ис точника 9 переменного напряжения и с цепями 10 и 11 управления тиристорами 12 и 13. Дополнительные нагреватели 5 и 6 включены в цепи анодов тиристоров 12 и 13. Вход фильтра 14 нижних частот подключен к анодам тиристоров 12 и 13, а его выход - к вторичному прибору 15, Устройство работает следующим об разом. При отсутствии расхода жидкости или газа по трубопроводу 1 сопротивления термочувствительных элемен тов 3 и 4 одинаковы, так как они расположены на одинаковом расстоянии от нагревателя 2. Мостовая схема 7 находится в равновесии, сигналы на входе и выходе усилителя 8 равны нулю, а тиристоры 12 и 13 источником 9переменного напряжения через цепи 10и 11 управления открыты на четверть периода. При этом напряжения на анодах тиристоров 12 и 13 одинаковы, а напряжение на входе фильтра 14нижних частот равно нулю. Дополнительный источник литания в описываемом расходомере имеет на выходе напряженна, сдвинутое на 90 относительно выходного напряжения усилителя. Благодаря этому даже при отсутствий сигнала на выходе усилителя оба тиристора оказываются открытыми на четверть периода, и через дополнительные нагреватели проходит половина максимального тока. При наличии расхода по трубопроводу 1 мостовая схема 7 выходит из равновесия, и на его выходе появляется сигнал. Выходной сигнал усилителя 8, складываясь с выходным напряжением..источника 9, плавно открывает один из тиристоров раньше другого в зависимости о величины и знака расхода по трубопроводу 1. Напряжение на анодах тиристоров 12 и 13 становится не равным между собой, что приводит к появлению сигнала на входе и выходе фильтра 14 нижних частот. В широком диапазоне токов основного и дополнительных нагревателей в исходном состоянии напряжение на входе вторичного прибора 15прямо пропорционально величине расхода по трубопроводу 1, а знак этого напряжения зависит от направления расхода. Благодаря использованию предлагаемого устройства отпадает необходимость в использовании функциональных преобразователей. Быстродействие его определяется лишь постоянными времени термочувствительных элементов 3 и 4 и дополнительных нагревателей 5 и б. Изменяя величину напряжения, питаквдего дополнительные нагреватели, можно изменять чувствительность расходомера, приводя ее в соответствие с требуемой. Вместе с изменением Чувствительности при этом изменяется и линейность статической характеристики расходомера (из квадратичной она становится близкой к линейной в соответствии с форМУЛОЙ ;. V4(Pi-Pi) в т йагрИЬ дО - (1&-лО 2ы 1оЯцагрл|, . где U выходной сигнал расходомера;коэффициенты пропорциональности;Т. « температуры дополнительных нагревателей; Р, и Р. мощности, рассеиваемые в дополнительных нагревателях,