Измеритель вибрирующего потока и способ для определения вязкости материала потока

Измеритель вибрирующего потока и способ для определения вязкости материала потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Существующее изобретение относится к измерителю вибрирующего потока, и более подробно, к измерителю вибрирующего потока и способу определения вязкости в материале потока.

Уровень техники

Измерители потока широко используются, чтобы измерить параметры текучих сред, включая газы и жидкости. Параметры могут включать удельный массовый расход и плотность, например. Параметры могут дополнительно включать вязкость текучей среды потока. Вязкость обычно определяется как мера сопротивления текучей среды к деформации под действием напряжения при сдвиге. Об этом можно также думать как о сопротивлении потока или жидкостном трении.

Измерение вязкости может быть необходимо во многих ситуациях. Измерение вязкости может быть необходимо, когда желательно, чтобы конечный продукт имел заранее установленную вязкость. Примеры - моторные масла и другие смазки, где может требоваться, чтобы вязкость произведенного или очищенного нефтепродукта находилась в пределах заранее определенного диапазона вязкости. Измерение вязкости может быть необходимо или требоваться в производстве сиропов и других продовольственных продуктов. Вязкость может быть необходима, чтобы управлять или характеризовать производственный процесс.

Измерители вязкости существуют. Один тип измерителя вязкости - вращающийся измеритель вязкости, где тело некоторого вида вращается в текучей среде. Сила, требуемая для выполнения вращения, измерена и используется, чтобы получить величину вязкости. Тем не менее, вращающийся измеритель вязкости имеет недостатки. В первую очередь то, что образец текучей среды должен быть удален из трубопровода процесса, чтобы измерить его вязкость. Кроме того, различные текучие среды могут показать большой диапазон в вязкости - целых четыре порядка величины в некоторых случаях. Поэтому вращающийся измеритель вязкости может хорошо работать при некоторых вязкостях, но не может лучше всего быть пригодным для того, чтобы измерить вязкость определенных текучих сред и, возможно, не работает хорошо в более высоких или более низких вязкостях. Вращающийся измеритель вязкости может представить проблемы в применениях, где устройство должно быть очищено и не может сохранить материал потока, например в пищевой промышленности или на химическом или полупроводниковом производствах.

Измерители Кориолиса и вибрационные плотномеры работают, вызывая вибрацию в одном или нескольких расходомер Вентури, которые проводят материал потока. Такие измерители вибрирующего потока преимущественно не ограничивают поток в течение операции. Кроме того, такие измерители вибрирующего потока содержат чрезвычайно гладкие и непрерывные трубопроводы, которые легко освободить и легко очистить. Это предлагает преимущества в многопоточном измерении среды.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Измеритель вибрирующего потока для определения вязкости материала потока обеспечивается согласно варианту воплощению изобретения. Измеритель вибрирующего потока содержит узел измерителя, сконфигурированного, чтобы сформировать плотность (ρ) материала потока, сформировать величину первого массового потока (m ₁ ) для первого расходомера Вентури и величину второго массового потока (m ₂ ) для второго расходомера Вентури. Измеритель вибрирующего потока дополнительно содержит ограничительное отверстие, расположенное в первом расходомере Вентури. Ограничительное отверстие гарантирует, что величина первого потока материала потока в первом расходомере Вентури меньше, чем величина второго потока материала потока во втором расходомере Вентури.

Измеритель вибрирующего потока для того, чтобы определять вязкость материала потока, обеспечивается согласно воплощению изобретения. Измеритель вибрирующего потока включает первый расходомер Вентури, принимающий первую часть материала потока как первый поток, второй расходомер Вентури, принимающий вторую часть материала потока как второй поток, и общий привод, сконфигурированный, в основном, одновременно, для вибрации первого расходомера Вентури и второго расходомера Вентури. Измеритель вибрирующего потока дополнительно содержит три тензометрических датчика, скомпонованных, чтобы формировать первый вибрационный выходной сигнал перед расходомером Вентури и второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури. Один из трех тензометрических датчиков является общим между первым расходомером Вентури и вторым расходомером Вентури. Измеритель вибрирующего потока дополнительно содержит ограничительное отверстие, расположенное в первом расходомере Вентури. Ограничительное отверстие является меньшим, чем местный диаметр расходомера Вентури и ограничительное отверстие, гарантируют, что первый поток отличается от второго потока.

Измеритель вибрирующего потока для определения вязкости материала потока обеспечивается согласно варианту воплощению изобретения. Измеритель вибрирующего потока содержит первый расходомер Вентури, принимающий первую часть материала потока как первый поток, второй расходомер Вентури, принимающий вторую часть материала потока как второй поток, и общий привод, сконфигурированный, в основном, для одновременных вибраций первого расходомера Вентури и второго расходомера Вентури. Измеритель вибрирующего потока дополнительно содержит три или больше тензометрических датчика, сконфигурированных формировать первый вибрационный выходной сигнал от первого расходомера Вентури и второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури. Измеритель вибрирующего потока дополнительно содержит сменный элемент отверстия, расположенный в первом расходомере Вентури, и включает ограничительное отверстие. Ограничительное отверстие является меньшим, чем местный диаметр расходомера Вентури и ограничительное отверстие, гарантируют, что первый поток отличается от второго потока.

Измеритель вибрирующего потока для определения вязкости материала потока обеспечивается согласно варианту воплощению изобретения. Измеритель вибрирующего потока содержит первый расходомер Вентури, принимающий первую часть материала потока как первый поток, второй расходомер Вентури, принимающий вторую часть материала потока как второй поток, и общий привод, сконфигурированный, в основном, для одновременных вибраций первого расходомера Вентури и второго расходомера Вентури. Измеритель вибрирующего потока дополнительно содержит три или больше тензометрических датчика, сконфигурированных формировать первый вибрационный выходной сигнал первого расходомера Вентури и второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури. Измеритель вибрирующего потока дополнительно содержит управляемый элемент отверстия, который обеспечивает регулирование ограничительного отверстия в связи с первым расходомером Вентури. Регулируемое ограничительное отверстие является меньшим, чем местный диаметр расходомера Вентури и управляемый элемент отверстия, поэтому гарантируют, что первый поток отличается от второго потока. Управляемый элемент отверстия управляем, чтобы достигнуть множества конфигураций отверстия.

Способ определения вязкости материала потока в измерителе вибрирующего потока обеспечивается согласно варианту воплощению изобретения. Способ содержит частичное ограничение первого расходомера Вентури с ограничительным отверстием. Первый расходомер Вентури проводит первый поток материала потока и второй расходомер Вентури проводит второй поток материала потока. Второй поток отличается от первого потока. Способ дополнительно содержит вибрирование первого расходомера Вентури измерителя вибрирующего потока с приводом и формированием первого вибрационного выходного сигнала и, в основном, одновременно вибрирования второго расходомера Вентури измерителя вибрирующего потока с приводом и формированием второго вибрационного выходного сигнала. Способ дополнительно содержит определение вязкости материала потока от первого вибрационного выходного сигнала и второго вибрационного выходного сигнала.

В одном аспекте измерителя вибрирующего потока ограничительное отверстие отобрано для заранее определенного диапазона вязкости материала потока. В другом аспекте измерителя вибрирующего потока измеритель вибрирующего потока содержит измеритель вязкости.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока измеритель потока дополнительно содержит второе ограничительное отверстие, расположенное во втором расходомере Вентури, причем второе ограничительное отверстие является отличным от ограничительного отверстия.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока измеритель потока далее включает электронику измерителя, соединенную с узлом измерителя и сконфигурированную, чтобы принять первый вибрационный выходной сигнал спереди расходомера Вентури, принять второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури и определять плотность (ρ) материала потока, величину первого массового потока (m₁) и величину второго массовый потока (m₂) от первого вибрационного выходного сигнала и второго вибрационного выходного сигнала.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока измеритель потока дополнительно содержит определение вязкости материала потока по плотности (ρ) материала потока, величину первого массового расхода (m₁) первого потока и величину второго массового расхода (m₂) второго потока.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока ограничительное отверстие, главным образом, установлено на узле измерителя.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока ограничительное отверстие сформировано в сменном элементе отверстия.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока ограничительное отверстие содержит регулируемое ограничительное отверстие управляемого элемента отверстия.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока узел измерителя содержит три или больше тензометрических датчика, скомпонованных, чтобы сформировать первый вибрационный выходной сигнал от первого расходомера Вентури и второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока узел измерителя содержит три тензометрических датчика, сконфигурированных, чтобы сформировать первый вибрационный выходной сигнал от первого расходомера Вентури и второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури, где один из трех тензометрических датчиков общий между первым расходомером Вентури и вторым расходомером Вентури.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока измеритель потока дополнительно содержит электронику измерителя, соединенную с тремя тензометрическими датчиками и сконфигурированную, чтобы принять первый вибрационный выходной сигнал спереди расходомера Вентури, принять второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури и определить вязкость материала потока от первого вибрационного выходного сигнала и второго вибрационного выходного сигнала.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока измеритель потока дополнительно содержит электронику измерителя, соединенную с тремя или больше тензометрическими датчиками и сконфигурированную, чтобы принять первый вибрационный выходной сигнал спереди расходомера Вентури, принять второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури и определить вязкость материала потока от первого вибрационного выходного сигнала и второго вибрационного выходного сигнала.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока один из трех или более тензометрических датчиков являются общими между первым расходомером Вентури и вторым расходомером Вентури.

В еще одном аспекте измерителя вибрирующего потока измеритель потока дополнительно содержит второй управляемый элемент отверстия в коммуникации со вторым расходомером Вентури и включает второе регулируемое ограничительное отверстие, причем второе регулируемое ограничительное отверстие является отличным от регулируемого ограничительного отверстия.

В одном аспекте способа измеритель вибрирующего потока включает ограничительное отверстие, расположенное в первом расходомере Вентури, которое является меньшим, чем локальный диаметр расходомера Вентури, и причем ограничительное отверстие гарантирует, что первый поток отличается от второго потока.

В другом аспекте способа ограничительное отверстие отобрано для заранее определенного диапазона вязкости потока материала.

В еще одном аспекте способа измеритель вибрирующего потока включает измеритель вязкости.

В еще одном аспекте способа способ дополнительно содержит второе ограничительное отверстие, расположенное во втором расходомере Вентури, причем второе ограничительное отверстие является отличным от ограничительного отверстия.

В еще одном аспекте способа определение вязкости материала потока от первого вибрационного выходного сигнала и второго вибрационного выходного сигнала содержит определение вязкости от плотности (ρ) материала потока, первый массовый расход (m₁) первого потока и второго массового расхода (m₂) второго потока.

В еще одном аспекте способа ограничительное отверстие, в частности, установлено на узле измерителя.

В еще одном аспекте способа ограничительное отверстие сформировано в сменном элементе отверстия.

В еще одном аспекте способа ограничительное отверстие включает регулируемое ограничительное отверстие управляемого элемента отверстия.

В еще одном аспекте способа измеритель вибрирующего потока включает три или больше тензометрических датчика, сконфигурированных, чтобы сформировать первый вибрационный выходной сигнал и второй вибрационный выходной сигнал, где один из трех или больше чувствительных датчиков является общим между первым расходомером Вентури и вторым расходомером Вентури.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает измеритель потока Кориолиса, содержащий узел измерителя и электронику измерителя.

Фиг. 2 показывает измеритель вибрирующего потока согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 3 - блок-схема способа определения вязкости материала потока в измерителе вибрирующего потока согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 4 показывает измеритель вибрирующего потока согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 5 показывает измеритель вибрирующего потока согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 6 показывает часть расходомера Вентури согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 7 показывает выпускной трубопровод согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 8 показывает часть измерителя потока согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 9 показывает измеритель вибрирующего потока согласно варианту воплощения изобретения.

Фиг. 10 показывает прямоточный измеритель вибрирующего потока согласно варианту воплощения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1-10 и следующее чертежи изображают определенные примеры, чтобы обучить квалифицированных специалистов в данной области техники, как сделать и использовать лучший вариант изобретения. Ради обучения изобретательных принципов, некоторые обычные аспекты были упрощены или опущены. Квалифицированные специалисты в технике оценят изменения от этих примеров, которые попадают в пределы возможностей изобретения. Квалифицированные специалисты в данной области техники оценят, что признаки, описанные ниже, могут быть объединены различными способами для формирования многократных вариаций изобретения. В результате изобретение не ограничено определенными примерами, описанными ниже, но только в соответствии с пунктами формулы и их эквивалентами.

Фиг. 1 иллюстрирует измеритель 5 потока, содержащий узел 10 измерителя потока и электронику 20 измерителя. Электроника 20 измерителя соединена с узлом 10 измерителя через провода 100 для обеспечения плотности, массового расхода, объема расхода, суммарного массового потока, температуры и другой информации по пути 26. Это должно быть очевидным квалифицированным специалистам в данной области техники, что настоящее изобретение может использоваться в любом типе измерителей потока Кориолиса, независимо от числа приводов, тензометрических датчиков, трубопроводов потока или рабочих режимов вибрации. Кроме того, должно быть признано, что измеритель потока 5 может альтернативно содержать вибрирующий денситометр.

Узел 10 измерителя потока включает пару фланцев 101 и 101' трубопровода, трубопроводы 102 и 102', привод 104, тензометрические датчики 105-105' и трубопроводы 103А и 103B потока. Привод 104 и тензометрические датчики 105 и 105' присоединены к трубопроводу 103A и 103B потока.

Фланцы 101 и 101' трубопровода прикреплены к трубопроводам 102 и 102'. Трубопроводы 102 и 102' могут быть прикреплены к противоположным концам спейсера 106. Спейсер 106 поддерживает интервал между трубопроводами 102 и 102', чтобы предотвратить нежеланные усилия в трубопроводах 103A и 103B потока из-за сил в трубопроводе. Когда узел измерителя 10 потока вставлен в систему трубопровода (не показана), которая несет измеряемый материал, материал входит в узел 10 измерителя потока через фланец 101 трубопровода, проходит через трубопровод 102 входного отверстия, где общее количество материала направляется во входные трубопроводы 103A и 103B потока, потоки через трубопроводы 103A и 103B потока и на выход в выпускной трубопровод 102', где это выходит из узла 10 измерителя через фланец 101' трубопровода.

Трубопроводы 103A и 103B потока выбраны и соответственно установлены к входному отверстию трубопровода 102 и трубопроводу 102' выхода, чтобы иметь существенно то же самое распределение массы, момента инерции и модулей упругости вокруг осей изгиба W-W и W'-W' соответственно. Трубопроводы потока простираются снаружи от трубопроводов, по существу, параллельно.

Трубопроводы 103A и 103B потока запускаются приводом 104 в противоположных направлениях вокруг их соответствующих осей W и W' изгиба и в том, что называют первым несовпадающим по фазе изгибающим режимом измерителя потока. Привод 104 может содержать одну из многих известных мер, такую как магнит, установленный в трубопроводе 103A потока, и противостоящую катушку, установленную в трубопроводе 103B потока. Переменный ток передают через противостоящую катушку, чтобы заставить оба трубопровода колебаться. Подходящий сигнал привода подается электроникой 20 измерителя через провод 110 к приводу 104.

Электроника 20 измерителя получает сигналы датчика по проводам 111 и 111', соответственно. Электроника 20 измерителя производит сигнал привода в проводе 110, который предписывает приводу 104 колебать трубопроводы 103A и 103B потока. Электроника 20 измерителя обрабатывает сигналы скорости слева и справа от тензометрических датчиков 105 и 105', чтобы вычислить массовый расход. Путь 26 обеспечивают средства входа и выхода, что позволяет электронике 20 измерителя взаимодействовать с оператором или с другими электронными системами. Описание Фиг. 1 приведено только как пример работы измерителя потока Кориолиса и не предназначено, чтобы ограничить раскрытие настоящего изобретения.

Фиг. 2 показывает узел 200 измерителя согласно варианту воплощения изобретения. Узел 200 измерителя может заменить узел 10 измерителя из Фиг. 1 в измерителе 5 вибрирующего потока, где узел 200 измерителя может быть связан с электроникой 20 измерителя. Измеритель 5 потока включает в себя узел 200 измерителя, содержащий измеритель вязкости, который обеспечивает определение вязкости для материала потока. Однако нужно понимать, что измеритель 5 потока может дополнительно измерять массовые размеры потока, включая массовые размеры потока через индивидуальные расходомеры Вентури (m₁ и m₂) и измерение плотности (ρ) материала потока. В результате измеритель 5 потока может дополнительно включить вибрирующий денситометр и/или измеритель потока Кориолиса. Другие дополнительные параметры потока могут быть сформированы и находиться в рамках объема описания и формулы изобретения.

Электроника 20 измерителя в одном варианте воплощения сконфигурирована, чтобы придавать вибрации первому расходомеру Вентури 210a, проводящему первый поток, и придавать вибрации второму расходомеру Вентури 210b, проводящему второй поток, причем вибрирование выполняется общим приводом 216. Электроника 20 измерителя дополнительно принимает первый вибрационный выходной сигнал от первого расходомера Вентури 210a, получает второй вибрационный выходной сигнал от второго расходомера Вентури 210b и определяет вязкость от первого вибрационного выходного сигнала и второго вибрационного выходного сигнала. Кроме того, электроника 20 измерителя может дополнительно определять массовые расходы и плотность первого потока и второго потока. Вязкость может, поэтому, быть определена по первому массовому расходу (m₁) первого расходомера Вентури 210a, второму массовому расходу (m₂) второго расходомера Вентури 210b и плотности (ρ) материала потока.

Одна общая проблема в измерении вязкости возникает из-за большого диапазона в вязкости текучей среды. Вязкость может измениться в пределах целых четырех порядков величины. Текучая среда потока должна течь через измеритель c достаточно высокой скоростью, чтобы измеритель мог точно измерить текучую среду, и все-таки с достаточно низкой скоростью, чтобы снижение давления через измеритель не было чрезмерным.

В некоторых вариантах воплощения первый поток и второй поток находятся преимущественно в ламинарном режиме потока. Материал потока относительно высокой вязкости будет обладать ламинарным потоком в течение низкого потока текучей среды. В результате материал потока в расходомере Вентури преимущественно гладок и спокоен и снижение давления высоко. Для ламинарного потока ограничительные отверстия, возможно, должны быть значительно меньшими, чем местный размер расходомера Вентури, чтобы иметь достаточно высокое падение давления в случае существенного различия в расходе.

В других вариантах воплощения первый поток и второй поток находятся преимущественно в турбулентном режиме потока. Низкая плотность материала потока покажет турбулентный поток в измеряемом расходе, в относительно высоком расходе и под относительно низким давлением. В результате материал потока в первом расходомере Вентури и во втором расходомере Вентури будет иметь относительно низкое снижение давления даже без присутствия ограничительного отверстия. Для бурного потока ограничительное отверстие должно быть только немного меньшим, чем местный размер расходомера Вентури.

К сожалению, уравнения снижения давления для ламинарного и турбулентного режимов потока рассчитываются по-разному. Поэтому оптимальный ограничитель потока для ламинарного режима потока не оптимален для турбулентного режима потока. Поэтому было проблематично проектировать измеритель вязкости, который можно приспособить к текучей среде как с низкой, так и с высокой вязкостью и текучими средами между ними.

Решение проблемы состоит в оптимизации набора параметров отдельно для каждого режима потока и иметь соответствующий ограничитель потока для желательной вязкости или диапазона вязкости. Решение может включать использование сменного элемента отверстия. В результате соответствующее ограничительное отверстие может быть выбрано через выбор сменного элемента отверстия и может использоваться для конфигурирования измерителя потока. Ограничитель потока обеспечивает дополнительное давление на пути потока. Снижение давления пропорционально рассредоточенной кинетической энергии текучей среды. Ограничительное отверстие меньшего диаметра/размера, чем соответствующий расходомер Вентури, предписывает скорости текучей среды увеличиваться. Лишняя скорость рассеивается вниз по течению как турбулентность. Снижение давления, вызванное этим рассеиванием энергии, является единственным элементом снижения давления в уравнении давления, которое является независимым от вязкости. Без этого элемента (использование, например, Вентури вместо отверстия) вязкость вычеркивается из уравнения давления. В результате отношение потока в измерителе с Вентури в одном расходомере Вентури как ограничивающее поток устройство независимо от вязкости и не может использоваться, чтобы определить вязкость.

Узел 200 измерителя включает первый расходомер Вентури 210a и второй расходомер Вентури 210b. Первый и второй расходомеры Вентури 201a и 210b в этом варианте воплощения начинаются из общего входного отверстия 212 и имеют независимые первые и вторые выходы 213a и 213b. Два расходомера Вентури 210a и 210b могут включать фланцы в выходном отверстии (см. Фиг. 9-11). Два расходомера Вентури 210a и 210b включают фланцы 244a и 244b в выходном отверстии. Узел 200 измерителя может альтернативно принимать отдельные входные потоки и не требует входного трубопровода, который разделяет вход в два потока. Однако, чтобы определять вязкость, материал потока в трубопроводах должен быть тем же самым и нужно обеспечить то же самое давление, что и во входном отверстии.

Аналогично, выход узла 200 измерителя может содержать объединенный поток потока или может содержать два независимых потока, которые имеют те же самые давления, что и при выходе.

В одном варианте воплощения расходомеры Вентури 210a и 210b содержат, главным образом, расходомеры Вентури U-образной формы, как показано. Альтернативно, в варианте воплощения, показанном на Фиг. 10 и рассмотренном ниже, расходомеры Вентури 210a и 210b могут включить прямые расходомеры Вентури. Однако другие формы могут также использоваться в рамках объема описания и формулы изобретения.

Общий привод 216 расположен между первым расходомером Вентури 210a и вторым расходомером Вентури 210b. Общий привод 216 сконфигурирован, чтобы одновременно вибрировали первый и второй расходомеры Вентури 210a и 210b.

Узел 200 измерителя может включать три или четыре тензометрических датчика 218. Тензометрические датчики 218 присоединены к электронике 20 измерителя проводом 100 (не показаны). Следовательно, вибрационные выходные сигналы от тензометрических датчиков приняты и обработаны электроникой 20 измерителя.

В первом варианте воплощения общий тензометрический датчик 218 расположен между первым расходомером Вентури 210a и вторым расходомером Вентури 210b. Общий тензометрический датчик 218 сконфигурирован, чтобы сформировать разделенный вибрационный выходной сигнал от вибрации и первого расходомера Вентури 210a, и второго расходомера Вентури 210b. Общий тензометрический датчик 218 может содержать или тензометрический датчик вверх по течению, или тензометрический датчик вниз по течению.

Первый независимый тензометрический датчик 218' соединен с первым расходомером Вентури 210a и сконфигурирован, чтобы сформировать первый независимый вибрационный выходной сигнал от вибрации первого расходомера Вентури 210a. Второй независимый тензометрический датчик 218'b присоединен ко второму расходомеру Вентури 210b и сконфигурирован, чтобы произвести второй независимый вибрационный выходной сигнал от вибрации второго расходомера Вентури 210b. Первый и второй независимые тензометрические датчики 218'a и 218'b могут быть поддержаны любым способом твердой поддерживающей структурой (не показанной), где первые и вторые независимые тензометрические датчики 218'a и 218'b крепятся на дуге в неподвижном положении в соответствии с движением структуры и мерой движения вибрации соответствующего расходомера Вентури. Каждый из независимых тензометрических датчиков 218'a и 218'b поэтому формирует вибрационный выходной сигнал для единственного расходомера Вентури, независимого от другого расходомера Вентури (и независимый от другого течения потока).

Узел 200 измерителя включает ограничительное отверстие 252, расположенное в первом расходомере Вентури 210a. В варианте воплощения, показанном на чертеже, ограничительное отверстие 252 выполнено и осуществляется сменным элементом отверстия 250 (см. также Фиг. 4-5). Однако узел 200 измерителя может альтернативно использовать ограничительное отверстие 252, которое преимущественно установлено в расходомере Вентури 210 (см. Фиг. 6 и сопутствующий текст), или может использовать регулируемый элемент 290 отверстия (см. Фиг. 7-8 и сопутствующий текст).

Чертеж показывает сменный элемент 250 отверстия, включающий ограничительное отверстие 252. Ограничительное отверстие 252 помещено между проходом потока первого расходомера Вентури 210a и соответствующего прохода потока выпускного трубопровода 280a. Сменный элемент 250 отверстия может быть зажат, заперт или иначе удерживаться между фланцем 244 выхода и выходным трубопроводом 280. Хотя ограничительное отверстие 252 показывают при выходе расходомера Вентури, нужно понимать, что ограничительное отверстие 252 может быть расположено в любой точке в расходомере Вентури, где ограничительное отверстие 252 уменьшает расход в затронутом расходомере Вентури.

Только один выпускной трубопровод 280 показан, но нужно понимать, что оба фланца 244a и 244b могут прикрепляться к одному или более соответствующим выпускным трубопроводам такой длины, как узел 200 измерителя поддерживает, главным образом, равные давления против течения и давление вниз по течению. Альтернативно, сменный элемент 250 отверстия может быть получен любым способом: сосуда, гнезда и т.д.

Ограничительное отверстие 252 может иметь заранее определенный размер и может быть заранее определенной формы. Различие в размере может быть отобрано согласно особенностям материала потока, включая вязкость материала потока. Ограничительное отверстие 252 может быть отобрано для заранее установленного диапазона вязкости материала потока. Ограничительное отверстие 252 является меньшим в размере, чем местный диаметр расходомера Вентури (см. прерывистую линию). Ограничительное отверстие 252 поэтому ограничивает поток первого расходомера Вентури 210a и делает расход первого потока в первом расходомере Вентури 210a меньше, чем расход второго потока во втором расходомере Вентури 210b.

Ограничительное отверстие 252 является причиной потери кинетической энергии в первом расходомере Вентури 210a. Потерянная кинетическая энергия содержит турбулентность в потоке. Кинетическая энергия не возвращается, как правило, для Вентури. Название Вентури, которое использовано здесь, может быть определено как секция канала потока, которая содержит сужение площади потока, сопровождаемое постепенным увеличением площади потока так, что большинство всего давления текущей среды сохранено, в котором статическое давление текучей среды преобразовано в динамическое давление и затем назад, к статическому давлению.

Основное уравнение для падения давления (AP) через отверстие включает:

где ∆Р - изменение в давлении из-за отверстия, К - кинетический коэффициент разложения энергии, ρ - плотность жидкости потока, V₁ - скорость потока в первом расходомере Вентури 210a и V₀ - скорость потока через отверстие.

Вышеупомянутое уравнение представляет полное снижение давления из-за кинетической энергии, которая является рассеянной через (и после) отверстия. Нужно отметить, что коэффициент разложения (K) - функция отношения диаметра отверстия (β). Отношение диаметра отверстия (β) содержит отношение диаметра (d₀) отверстия к диаметру (d₁) трубы первого расходомера Вентури 210a.

K=1-0,24β-.52β² -.16β³ (2)*

Основное уравнение для падения давления в расходомере Вентури может быть определено по формуле Дарси:

где f - фактор трения трубы, l - длина трубы и d - диаметр трубы.

Для ламинарного потока текучей среды фактор трения (f) может быть выражен как:

где Re - число Рейнольдса и μ - вязкость текучей среды. Поэтому снижение давления ∆P в трубе для ламинарного потока включает:

Для турбулентного потока текучей среды снижение давления (∆P) может снова быть выражено формулой Дарси:

Но для турбулентного потока фактор трения (f) имеет форму:

Это изменяет формулу Дарси на:

Поскольку два пути потока через узел 200 измерителя приходят от общего давления на входе и соединяются в общее давление на выходе, снижение давления через два пути потока должно быть равным. Таким образом, снижение давления на втором расходомере Вентури (AP2) можно предположить будет равным снижению давления в первом расходомере Вентури (APi). Расходы через два расходомера Вентури 210a и 210b не равны, однако, потому что один расходомер Вентури содержит ограничительное отверстие 252.

∆P₁=∆P₂ (9)

Следовательно, уравнение (9) может быть преобразовано в уравнение вязкости ламинарного режима потока, включающее:

Значения скорости потока могут быть получены из массового расхода и величин плотности, полученных узлом 200 измерителя, где:

m₁₌ρA₁V₁ (11)

m₂₌ρA₂V₂ (12)

Значение A - поперечная частная площадь потока расходомера Вентури. Следовательно, скорость V₁ материала потока в первом расходомере Вентури 210a включает:

Скорость V2 во втором расходомере Вентури 210b содержит:

Нужно понимать, что скорость потока через ограничительное отверстие 252, то есть V₀, содержит:

где d₁ - диаметр первого расходомера Вентури 210a и d₀ - диаметр ограничительного отверстия 252. В этом примере ограничительное отверстие 252 расположено в первом расходомере Вентури 210a.

Аналогично, уравнение 9 может быть преобразовано в уравнение вязкости режима турбулентного потока, содержащее:

Уравнение 16, наряду с уравнениями (13-15) выше, может использоваться, чтобы вычислить вязкость в режиме турбулентного потока из измеренного объема первого массового расхода (m₁), второго массового расхода (m₂) и плотности (ρ) материала потока.

В показанном варианте воплощения первый вибрационный выходной сигнал содержит общий вибрационный выходной сигнал от общего тензометрического датчика 218 и первый независимый вибрационный выходной сигнал от первого независимого тензометрического датчика 218'a. Первая задержка ∆t₁ времени расходомера Вентури содержит разность фаз между общим вибрационным выходным сигналом и первым независимым вибрационным выходным сигналом. Второй вибрационный выходной сигнал содержит общий вибрационный выходной сигнал и второй независимый вибрационный выходной сигнал от второго независимого тензометрического датчика 218'b. Задержка (∆t₂) времени второго расходомера Вентури содержит разность фаз между общим вибрационным выходным сигналом и вторым независимым вибрационным выходным сигналом. Задержка (∆t) времени поэтому отражает разность фаз между вибрационным выходным сигналом на входе и вибрационным выходным сигналом на выходе расходомера Вентури. Задержка (∆t₁) времени расходомера Вентури и задержка (∆t₂) времени второго расходомера Вентури может использоваться электроникой 20 измерителя, чтобы определить различные особенности потока для узла 200 измерителя. Например, задержка (∆ti) времени первого расходомера Вентури и задержка (∆t2) времени второго расходомера Вентури может использоваться, чтобы определить первые и вторые массовые расходы (m₁) и (m₂). Естественная частота вибрирующих труб может также быть обработана, чтобы произвести измерение плотности