Вибрационный расходомер

Вибрационный расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

) Ц

В.А.Савельев, И.Я.Ривкин, Б.И.Колосов, Г С.Абрайбйу=

Р.Б.Томус, И.И.Вннштейн, В.А.Бабин и А.В .Барычев

Й, „3

Опытный завод "Электрон" (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ВИБРАЦИОННЫЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям газожндкостных смесей в нефтяной, химической и других отраслях промыш-, ленности.

Известен вибрационный расходомер, 5 предназначенный для измерения массового расхода гаэожидкостной среды, содержащий участок трубопровода, в котором возбуждаются незатухающие ко10 лебания, возбудитель колебаний, датчик давления, расположенный внутри, трубопровода и датчик частоты 31).

Недостатком известного расходомера является большая погрешность изIS мерения расхода.

Наиболее близким к предлагаемому является вибрационный расходомер, содержащий чувствительный элементрезонатор в виде полого упругого стержня, возбудитель колебаний, датчик скорости колебаний чувствительного элемента (адаптер), усилитель, схему автоматической регулировки уси2 ,ления (АРУ), состоящую из выпрямите-. ля и сравнивающего устройства (2).

Недостатками известного расходомера являются низкая точность и малое быстродействие, а также сложность реализации различных законов регулирования.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерения расхода газожндкостной смеси и упрощение реализации различных режимов регулирования. о

Поставленная цель достигается тем, что в вибрационный расходомер, содержащий чувствительный элемент - резонатор в виде консольно укрепленного в корпусе на упругом лодвесе проточного стержня, возбудитель колебаний, датчик скорости колебаний чувствительного элемента (адаптер), усилитель, схему АРУ, состоящую иэ выпрямителя и сравнивакщего устройства, дополнительно введены нуль-орган, ключ, элемент аналоговой памяти, ком3 85109 мутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислительное устройство, цифровой аттенюатор и датчик давления, причем выход датчика давления соединен со входом коммутатора, выход выпрямителя связан со входами нуль-органа и ключа, выходы которых, соединены соответственно со вторым входом вычислительного устройства и первым входом элемента аналоговой !О памяти, последний через коммутатор и АЦП связан с вычислительным устройством, .выходы которого соединены со входами ключа, коммутатора, АЦП, элемента аналоговой памяти и цифрового 1$ аттенюатора, другой вход аттенюатора соединен с усилителем, а выход-. со входами возбудителя и выпрямителя.

На фиг. 1 представлена. блок-схема,. вибрационного расходомера; на Фиг 2 - Ю временные диаграммы, поясняющие его функционирование.

Устройство содержит резонатор 1, адаптер 2, усилитель 3, цифровой аттенюатор 4, возбудитель 5, образу- 25 ющие основной контур воэбужцения колебаний. Устройство включает также выпрямитель 6, нуль-орган 7, ключ 8, аналоговую память 9, датчик 10 давления среды, коммутатор 11, аналого- 30 цифровой преобразователь )2 и вычислительное устройство (ВУ) 13.

Устройство работает следующим образом.

-. 35

Параметры элементов 1-.5 основного контура возбуждения колебаний выбирают таким образом, что соблюдаются условия самовоэбуждения (баланс амплитуд и фаэ). Таким образом, в основном контуре возникают автоколебания, синусоидальность которых определяеч ся фильтрующнм действием высокодобротного механического резонатора, зти колебания поступают на вход двухполупе „ риодного выпрямителя 6, на выходе которого получают пульсирующее напряжение (фиг. и 2, точкао(). Это напря. жение поступает одновременно на вход нуль-органа 7 с зоной нечувствитель50 ности Оо и на вход аналогового ключа

8. На выходе нуль-органа 7 в точке 3 получают последовательность синхрони» зирующих импульсов с периодом Т/2, пропорциональным плотности проходящей через резонатор смеси, и длительно " .стью С, определяемой моментом равенства выпрямленного измеряемого напряжения с порогом срабатывания нуль8 4

4 органа 0+. бранную последовательность импульсов подают на вход вычисленного. устройства 13 для определения значе" ний Т и Фс, на основании которых в вычислительных устройствах 13 генерируется последовательность импульсов дискретизации (фиг. 1 и 2, точка С) с заданным интервалом дискретизации.временемцикла Сн, (на фиг. 2 С;, Т/20), Отсчет первого интервала С начинают через время /2 после появления синхронизирующего импульса. В момент

t импульсом дискретизации переклю-. чают коммутатор )! и открывают ключ 8, пропуская в точку d мгновенное значение напряжения с выхода выпрямителя

6, соответствующее этому моменту. Ве- . личину напряжения запоминают в аналоговой памяти 9 иа время С д, достаточное для преобразования напряжения в код с помощью АЦП 12, на вход которого подают данное напряжение,,с помощью коммутатора 11, переключаемого в тот же момент 3q импульсами с вычислительного устройства 13 (точка К )..

После преобразования напряжения в код вычислительное устройства !3 считывает код и вырабатывает импульсы в точках е, f и к, которые сбрасывают АЦН 12 в. ноль, разряжают емкость аналоговой памяти 9 и переключают коммутатор.!!. к выходу датчика давления 10, Выходное напряжение с датчика !О давления (точкаа) поступает на вход АЦП 12 (точкап), где его преобразуют в код > в течение времени С „и заносят в память ВУ !3. Оставшееся время 1 о в цикле Ф,.используют для обработки информации.

Таким образом, в вычислительном устройстве 13 постоянно происходит определение вепичины Т/2, момента начала отсчета интервапа Г ), величины этого иитервапа Сц, напряжения с выхода выпрямителя 6 в моменты Ф . и давления среды s резонаторе Р-. На

1 основании этих данных определяют амплитуду синусоидального колебания по формуле

A = —.-»вЂ”

Sinuu Ñ где В - отсчет напряжения в момент или по формуле

I

Ф где ш - число последовательно взятых отсчетов или интервал сглаживания, если необходима фильтрация напряжения

Формула изобретения корпусе на упругом подвесе проточно° ro с гержня, возбудитель колебаний, повышения точности и быстродействия измерения расхода газожидкостной смеси и упрощения реализации различных режимов регулирования, в устройство дополнительно введены нуль-орган, ключ, элемент аналоговой памяти, эммутатор, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель, цифровой аттенюатор и датчик давления, выход которого соединен со входом коммутатора, а выход выпрямителя соединен с входам нульоргана и входом ключа, выходы которых соединены соответственно со втор ым входом вычислителя и первым эходоы элемента аналоговой памяти, еоединенного через коммутатор и аналого-цифровой преобразователь с первым входом вычислителя, соединенного с входами ключа, коммутатора, аналогоцифрового преобразователя, элемента аналоговой памяти н цифрового аттенюатора, второй вход которого соединен с усилителем, а выход соединен с входами возбудителя и выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

I1 627328, кл. G Ol Г 1/66, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР

В 587764, кл. 6 01 f 1!00, 1.976.

5 885109 от помех (скользящее усреднение). Затем определяют величину отклонения

ЬА-А-A где А дд" заданная амплитуда скорос- 5 ти колебаний.

В соответствии с выбранным законом регулирования определяют код величи- ны регулирующего воздействия

9(К) =КДИ1 -< )- А(1с) 1-К ф,А+ р 2А (к-4)-А(к- 2)- jA(K) 3,. где К, Kä, К®- коэффициенты усиления, соответствен- j5 но, пропорционально- го, интегрального и дифференциального законов регулирова-;. ния1. ю

Мк — регулирующее воздействие в К-й момент времени, которое поступает на цифровой аттенюатор. 25

Затем вычисляют массовый расход газожидкостной смеси и ее компонентов, используя значение периода Т, давления Р и У(К}.

При использовании предлагаемого За вибрационного расходомера для измерений при добыче нефти из и скважин устройство повторяетсяп раз, кроме коммутатора, АЦП и ВУ, причем коммутатор 1 1 в этом случае выполняется с

2п входами, к которым подключают и ,.датчиков 10 давления н и элементов аналоговой памяти. Выходные сигналы этих. элементов последовательно под" ключаются на вход АЦП 12 внутри цикла 4Ф %11,, при этом должно выполняться неравенство пФяцп<1." на величинуФ, .

Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет . сокращения времени измерения на одну 45 скважину, что позволяет увеличить количество опросов датчиков по отдельным скважинам и сократить потери нефти иэ-за аварий, уменьшить затраты .на приобретение систем телемеханики

50 и на прокдадку линий связи. Зозмож8 6 ность изменения закона регудирования позволяет уменьшить номенклатуру изделий, повышает надежность функционирования устройства и требует меньших затрат на изготовление и,наладку устройства.

Вибрацио:-:ный расходомер, содержащий чувствительный элемент - резонатор в виде консольио укрепленного в датчик скорости колебаний чувствительного элемента (адаптер), усилитель,: схему автоматической регулировки усиления (АРУ), состоящую иэ выпрямите« ля и сравнивающего устройства,, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью

851098

Составитель В.Клещевников

Редактор В.Петраш Техред А. Ач

Корректор M.Коста

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 б

Заказ 6314/54 Тираж 702

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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