Способ измерения расхода и устройство для его осуществления

Способ измерения расхода и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскид.

Социалистических

Республик

« 1 О04763 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлемо 05. 03.79 (21) 2731712/18-10

t313 м. Кп.

G Oi F l/00

G F 1/58 с-присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио дедам изобретений и открытий

Опубликовано 150183. Бюллетень. ¹ 10

Дата опубликования описания 150383 (33) УДК881.121 (088.8) Е»

Г.П,Батона, И.Д.Вельт, Ю.В.Михайлова и В;.И.ПВврушайтиб -----==-..

U q" у c В у » i

1

Д,»

Государственный научно-исследовательский инсТиъут.,: -, „ теплоэнергетичесхого приборостроения

4. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению, точнее к -способам измерения расхода и устройствам для его осуществления.

Известен способ измерения расхода, получивший наименование площадь-скорость, в основу которого положено измерение площади попереч-. ного сечения потока и локальной скорости в одной или нескольких -характерных точках сечения потока fl}.

Недостатком известного способа измерения расхода является его низкая точность и чувствительность к форме профиля скорости. Чем сложнее профиль скорости потока и чем меньше точек по сечению потока, в которых изменяется локальная скорость, тем ниже точность измерения -расхода.

Устройством для осуществления известного способа измерения расхода являются трубопровод с установленны- ми в нем измерителями локальной скорости.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения расхода при изменении профиля скорости потока.

В качестве измерителя локальной скорости потока может быть применен известный электромагнитный измеритель. Данный измеритель имеет тело обтекания цилиндрической формы, внут. ри которого расположен электромагнит, а на внешней поверхности установлены диаметрально противоположно друг другу два электрода. Измеритель скорости располагается в трубопроводе таким образом, что поток протекает вдоль образующей цилиндрической поверхности его тела обтекания. Применение,данного измерителя скорости в расходомере, реализующем способ Площадь -скорость, позволяет так15 же измерять только потоки с нормаэованным турбулентным профилем скорости. Расходомер оказывается чувствительным к скорости потока в той же мере, как н расходомер, в котором применено какое-либо другое устройст. во для измерения скорости потока (2).

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода.

Эта цель достигается тем, что до" полнительно измеряют градиейты скорости потбка в местах измерения локальной скорости. По градиентам скорости, потока и координатам точек из- . мерения корректируют результат измеЗО р,ния

1004763

1

40

Ц =61 +Кц р) где S — площадь поперечного сечения канала, Ч - средняя скорость потока, вы-45 численная по одной или нескольким (m). измеренным локальным скоростями, как это выполняется при применении известного способа пло- 50 щадь-скорость .

И

Ч = — 7. q. (2) . сР уп 14 j

55 с"Я - поправка на влияние формы профиля скорости, вычисленная по формуле Ч-. = — „< о„— ()

dn где a. - постоянный коэффициент, определяемый,координатами i-й точки измерения. Коэффициент а может зави1 сеть также,от градиента скорости в 65

Способ измерения расХода может быть реализован с помощью устройства, имеющего трубопровод с установленным в нем по крайней мере одним электромагнитным измерителем скорости потока, который выполнен в виде цилиндрического тела обтекания, расположенного параллельно оси трубопровода, и имеющего на поверхности два измерительных электрода, а внутри тела обтекания магнитную систему, причем ло- 0 кальный электромагнитный измеритель скорости снабжен двумя дополнительными электродами, расположенными на внешней поверхности тела обтекания на равном расстоянии от измерительных электродов по периметру сечения, проходящему через линии, сое" диняющие электроды, перпендикулярно оси измерителя, а сам измерйтель скорости расположен в трубопроводе та ким образом, что линии, соединяющие электроды, расположены вдоль радиуса трубопровода.

На фиг. 1 изображен профиль скорости потока в трубопроводе с круг- 25 лым сечением канала на фиг. 2 - расходомер, реализующий предложенный способ измерения расхода.

В точке поперечного сечения канала 1 (фиг. 1) измеряют локальную скорость потока Ч и градиент скорости

dv/dn no координате .п, направленной нормально, к данной линии тока. Линия нормали в данном случае совпадает с линией радиуса трубопровода.

Для повышения точности измерения могут быть установлены m измерителей скорости и соответствующее число измерителей градиента скорости.

Расход вычисляется по формуле

i-й точке, однако, эта зависимость выражена слабо и во многих случаях измерения расхода ею можно пренеб" речь; dv; jdn — градиент скорости в i-й точке, по координате, направленной нормально к линии тока.

Коэффициент а„. определяется расчетно либо экспериментально, путем проливки прибора на расходомерной установке.

В трубопроводе (фиг. 2) разйещен электромагнитный измеритель скорости потока 2 с цилиндрическим телом обтекания. Измеритель скорости имеет сердечник 3 с двумя полюсами и обмоткой возбуждения 4, питаемой от источника. переменного тока 5. Внешняя поверхность измерителя скорости покрыта слоем 6. На внешней поверхности расположены два измерительных элект" рода 7 и два дополнительных электрода 8, контактирующих с измеряемой жидкостью. Дополнительные электроды

8 соединены между собой проводником и заземлены. Измеритель скорости 2 расположен в трубопроводе таким образом, что линия, соединяющая измерительные электроды 7 совпадает с направлением радиуса трубопровода 1.

К измерительным электродам подсоединено измерительное устройство 9.

Расходомер работает следующим образом.

При движении потока по трубопроводу 1 токопроводящая жидкость пересекает силовые линии магнитного поля, создаваемого магнитной системой измерителя скорости. Вокруг измерителя скорости образуется электрическое поле, напряженность которого пропорциональна индукции магнитного поля и скорости потока. При этом потенциалы электрического поля на контактной поверхности измерительных электродов 7 пропорциональны величинам локальных скоростей потока вблизи каждого электрода, Потенциалы на контактной поверхности дополнительных электродов одинаковы, поскольку эти электроды замкнуты проводником.

Дополнительные электроды расположены по линии магнитной нейтрали 10 измерителя скорости, поэтому потенциал на этих электродах равен потенциалу жидкости, удаленной от магнитного поля, т.е. нулю.

Сигнал алгебраической суммы потенциалов между измерительными электродами пропорционален сумме локальных скоростей вблизи измерительных электродов

I ц

Ч+Ч =-Ч= (4) где Ч, Ч"- потенциалы измерительных. (элек тродов ) Ч, V — - локальные скорости вблизи электродов.

;1004763

Сигнал алгебраической разности потенциалов между измерительными элект- родами пропорционален разности ло- . кальных скоростей потока вблизи измерительных электродов илк градиенту скорости по радиусу трубопровода 1s е„

Ч-Ч"

Ч -Ч:- Q vc38 4 (g) где 2R - расстояние между измерительными электродами, R - радкус измерителя скорости.

С помощью измерительного устройст» ва 6 производится обработка сигналов, снимаемых с электродов и преобразовапие их в выходной сигнал, пропорциональный расходу жидкости в трубопро- 15 воде 1.

Наличие дополнительных электродов,, которые заземляются, позволяет симметрировать измерительную схему и тем . самым снизить влияние различного ро- 20 да помех на результат измерения pcLc» хода. Особенно это важно при измерении алгебраической разности потенциа* лов9 - ", пропорциональной градиенту скорости потока, поскольку она имеет существенно более низкий уровень, чем алгебраическая сумма потев; циалов 9 +Ч»", пропорциональная локаль. ной скорости потока.

Формула изобретения

1. Способ измерения расхода в трубопроводе путем измерения локальных скоростей потока, по крайней мере, в одной точке поперечного сечения канала, отличающийся тем, что, с целью повьшжния точности измерения, измеряют градиенты скорости потока в местах измерения локальной скорости и корректируют результат измерения, 2. устройство для осуществления способа по. и. 1, имеющее трубопровод с установленным в нем, по крайней .мере, одним электромагнитным измерителем скорости потока, который выполнен в виде цилиндрического тела обтекания,. расположенного параллельно оси трубопровода и имеющего íà nosepxкости два измерительных электрода„ а внутри тела обтекания магнитную систему, о т л и ч а ю щ е е с я теае что локальный электромагнитный изме" ритель скорости имеет два дополнительных электрода, расположенннх на внешней поверхности тела. обтекания на равном расстоянии от измерительных электродов по периметру сечения, проходящему через линии, соединяющие электроды, перпендикулярно оси измерителя скорости, причем оба дополнительных электрода соединены проводни. ком, а сам измеритель скорости расположен в трубопроводе таким образом, что линии, соединяющие измерительные электроды, расположены вдоль радиуса трубопровода.

Источники информации,принятые во внимание при экспертизе

1. Катыс Г.П. Системы автоматичеа. кого контроля полей скоростей к расходов. М., Наука, 1965, с,464 °

2.. Вельт И.Д., Крылова Г.И., Пе-. бедев С.М. Оптимизация параметров электромагнитного измерителя скорости потока. Сб. материалов к УП Тал линскому совещанию по электромагнитным расходомерам и электротехнике жидких проводников, вып. 1 Иэд. Эстонского республиканского йравления

HTO Приборпром, 1976, с. 57-67.

9=a ct)

1004763

Составитель Г.Соколов

Редактор H.Ãîðâàò Техред Т.Маточка Корректор Г.Решетник

Закаэ 1852,/50 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й«35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4