Вибрационный расходомер для измерения массового расхода двухфазных смесей

Вибрационный расходомер для измерения массового расхода двухфазных смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 587764

В П

6А4 M

2 (51) М. Кл. (6!) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 22.11.73(21) 1971954/18-10 с присоединением заявки №

501 F 1/00

Гавудврвтввнньй нвцнтвт

Ввввтв Инннвтввв СССР нв двлвм нзоврвтвннй н втнрмтий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08.78Бюллетень №:|1 (46) Дата опубликования опнсания17.07.78 (53) УДК681.121. .8(088.8) (72) Авторы изобретения

И. Я. Ривкин, Ш. М. Айсин, О. И. Гаркуша, А. Л. Дондошанский, Е. А. Зеллис, В. Е. Карпов и В. К. Сорокин

Всесоюзный научив-исследовательский н проектнсконструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (71) Заявитель (54) МАССОВЪ|Й РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к области измерения массового расхода двухфазных . сред с помощью вибрационных расходомеров.

Известные вибрационные расходомеры аналогичной конструкции не измеряют расход отдельных компонентов двухфазной сме- си.

Предлагаемое устройство позволяет измерять массовый расход раздельно двух компонентов двухфазной смеси.

Это достигается путем подключения к преобразованию частоты вибрации чувст вительного элемента преобразователя напряжения в частоту, снабженного корректорами нуля и крутизны преобразования, и подключения к выходу блока АРУ преобразователя напряжения в частоту, снабженного корректорами нуляикрутизны пре-и 2о образования; выполнения сечения чувствительного .элемента вытянутым в направлении, перпендикулярном плоскости качания, например прямоугольным, и снабжения упругого подвеса ребрами жесткости. 25 э

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого расходомера; на фиг. 2чувствительный элемент с разрезами А-А

ИББ.

Расходомер содержит корпус 1, внутри которого установлен чувствительный элемент 2. В корпус вмонтированы датчик 3 скорости вибрации чувствительного элемента (адаптер) и возбудитель 4 колебаний чувствительного элемента.

Адаптер и возбудитель электрически связаны между собой усилителем 5 с регулируемым коэффициентом усиления.

К адаптеру и усилителю подключен блок

АРУ 6, на выходе которого подключен преобразователь 7 напряжения в часто ту с корректорами нуля и крутизны преобразования (U и Оа ). К адаптеру подключен преобразователь 8 частоты вибрации чувствительного элемента, связанный, в свою очередь, с преобразователем

9 напряжения в частоту с корректорами нуля и крутизны преобразования (0 н

0а ). Чувствительный элемент выполнен

587764 прямоугольного сечения и снабжен ребрами 10 жесткости.

Положительная электромагнитная связь между адаптером и возбудителем осуществляется через вибратор. Благодаря этим . связям при достаточно большом козффициен- 5 те усиления усилителя 5 система вибратор - адаптер - усилитель — возбудитепьвибратор начинает генерировать с частотой, равной резонансной частоте последнего. Снимаемое с адаптера напряжение 1о

U попадает также на вход блока АРУ 6.

B последнем напряжение выпрямляется, сравнивается с напряжением уставки Uó. и Разность этих напРЯжениЯ )р УПРавляет коэффициентом усиления усилителя 5. g

Пока выпрямленное напряжение адаптера

U> меньше напри:кения уставки U коэффициент усиления усилителя 5 максимален и упомянутая выше система начинает генерировать„ причем амплитуда на- 2g пряжения 0д и ток возбуждения непрерывно возрастает. Когда U ) U» начинает действовать регулятор усиленйя усилителя 5, его коэффициент усиления начинает уменьшаться. Уменьшается ско- 2g рость нарастания напряжения д, рав*но как и величина тока, протекающего по катушке возбуждения возбудителя 4. Когда энергия, подводимая через катушку возбуждения к вибратору, срав- зс нивается с рассеиваемой, последним рнер= гней, рост начряжения Uд прекрати ся, в усилителе 5 установится определенный коэффициент усиления и генератор перейдет в режим установившихся колебаний. При 33 этом. ток возбуждения и напряжение пропорциональны массовому расходу протекаю пей через вибратор газожидкостной смеси. Снимаемое с блока АРУ постоянное напряжение р поступает на 4Î вход преобразователя 7 напряжения в частоту, снабженного корректорами нуля

UО и крутизны преобразования IJ

Этими корректорами для любого вибратора устанавливается при отсутствии 45 расхода ноль и такая крутизна характеристики преобразования, что величина получаемой на выходе преобразователя 7 частоты становится пропорциональной массовому расходу смеси за заданный интервал -50 времени.

Напряжение, снимаемое с адаптера 3, поступает также и на вход преобразователя 8 частота — напряжение. Постоянное напряжение на выходе последнего, — 55 пропорциональное частоте вибратора, поступает на вход преобразователя 9 напряжение — частота, полностью аналогичного преобразователю 7. Корректорами йуля и крутизны устанавливают частоту на выходе преобразователя 9, пропорционального средней плоскости газожидкостной смеси.

Ребра жесткости на упругом подвесе необходимы для того, чтобы при изменении перепада давления на вибраторе не изменилась конфигурация тонкостенного упругого подвеса (см. сечение А-А) и тем самым не изменилась его жесткость.

При изменении последней будет изменяться частота колебания вибратора, которая должна изменяться только при изменении плотности смеси. Вытянутое в направлении, перпендикулярном плоскости качания, сечение вибратора расширяет динамический ,диапазон работы расходомера,т. к. при этом автомодельный режим, при котором наблюдается линейная связь между истинным и расходным газосодержанием, наступает при меньших расходах.

При измерении массового расхода двухфазных смесей необходимо учитывать, что зта смесь, в отличие от однофазной, сжимаема. Так как она имеет определенную массу и упругость, то, находясь в колеблющемся вибраторе, зта смесь может сама приходить в колебания, перпендикулярные оси вибратора. На возбуждение колебаний этой смеси автоколебательная система вибратора затрачивает определенную энергию. Зта дополнительная энергия является прямой погрешностью при измерении массового расхода. Известно, что скорость звука в двухфазной среде изменяеч ся очень сильно (например, в чистой воде

С=1440 м/с, а при 50% газа С 20 м/с.

Жая величину свободного пролета волны смеси в направлении, перпендикулярном оси вибратора, и минимальную скорость звука в смеси, можно определить приблизительно собственную, минимальную частоту колебания смеси со =- —, где h длина свободного пролета.

Очевидно, чем меньше Ь, тем больше 40, Если собственную частоту

Ю вибратора взять не менее чем в 10 раз меньше чем uD то смесь внутри вибратора будет вести себя примерно как несжимаемая жидкость и дополнительные потери энергии будут сведены к минимуму.

Отсюда ясно, что при одном и том же сечении отверстия вибратора, величина Ь у отверстия пр ям оуг оль ног о се чения будет меньше, чем, например, у кру1 лого. Поэтому в вибраторе с отверстием прямоугольного сечения @ с будет больше, а следовательно, при данной частоте вибратора, упомянутые выше потери энергии будут меньше.

5 5877

Формула изобретения

Массовый расход омер, с одержащий чувствительный элемент в виде укреплено ного в потоке на упругом подвесе вибри рующего полого тела, возбудитель колебаний, датчик скорости вибрации чувствительного элемента (адаптер), усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, включенный между адаптером и возбуди телем, подключенный к адаптеру преобра:зователь частоты вибрации чувствителен ного элемента и блок автоматического регулирования и управления (АРУ), подключенный к адаптеру и усилителю, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения раздельного измерения расхода компонентов двухфазных смесей, к преобразователю частоты вибрации чувствительного элемента подключен преобразователь напряжения в частоту, снабженный корректорами нуля и крутизны преобразования, и к выходу блока АРУ подключен преобразователь напряжения в частоту, снабженный корректорами нуля и крутизны поеобразования; сечение чувствительного элемента выполненр вытянутым.в направлении прямоугольным, а упругий подвес снабжен ребрами жесткости.

587764

Sr

Составитель Т. Звенигородов

Редактор Е. Месронова Техред М. Борисова Корректор,Н. Ковалева

Заказ 4420/2 Тираж 872 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министвров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 3