Устройство измерения расхода массы газообразных и жидких продуктов

Устройство измерения расхода массы газообразных и жидких продуктов. Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и пищевой промышленности. Техническая задача, решаемая полезной моделью - повышение чувствительности и точности измерений. Эта задача решена устройством, которое содержит U-образный чувствительный элемент 1, обе ветви 2, 3 которого расположены в одной плоскости и зафиксированы на концах установочными креплениями 4, 5, а в центре - в механизме 6 колебаний чувствительного элемента 1. Механизм 6 колебаний чувствительного элемента 1 создает колебания ветвей 2, 3 в плоскости, перпендикулярной плоскости их расположения. Датчики 7, 8 динамического положения ветвей 2, 3, соответственно, расположены симметрично на каждой из ветвей. С помощью устройства, при его дополнении датчиком смещения 10, возможно также, кроме измерения расхода массы, измерение плотности среды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 Табл.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и пищевой промышленности.

Прототипом полезной модели является устройство измерения массового расхода потока, содержащее чувствительный элемент камертонного типа, выполненный из двух U-образных трубок, установленных на чувствительном элементе адаптера съема сигналов, устройство возбуждения и сигнализации, включающее последовательно соединенные усилитель с устройством автоматической регулировки и электромагнит возбуждения, фазовый дискриминатор и преобразователь напряжения в частоту, а также - прецизионные интеграторы, выпрямитель и фильтр нижних частот - авт. свид. СССР 1739204, G01F 1/84, 1992 г.

В известном устройстве во время его работы моменты сил Кориолиса вызывают появление разворота каждой U-образной трубки, причем, угол разворота пропорционален массовому расходу потока, протекающего через устройство в данный момент.

Недостатком прототипа является его значительная конструктивная жесткость, из-за которой силы Кориолиса для разворота трубок должны преодолевать как момент, возникающий при торсионном скручивании в самих трубках, так и момент реакции опоры их крепления. Результатом является низкая чувствительность и повторяемость результатов измерений при малых расходах.

В связи с этим, технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение чувствительности и точности измерений за счет снижения жесткости конструкции вследствие исключения момента реакции опор чувствительного элемента.

Эта задача решена в устройстве измерения расхода массы газообразных и жидких продуктов, содержащем U-образный чувствительный элемент, обе ветви которого расположены в одной плоскости и зафиксированы на концах установочными креплениями, а в центре - в механизме колебаний чувствительного элемента, создающим колебания ветвей в плоскости, перпендикулярной плоскости их расположения, а так же - датчики динамического положения ветвей чувствительного элемента, установленные симметрично на каждой из ветвей.

Одним из частных выполнений устройства является выполнение чувствительного элемента в виде двух U-образных трубок, расположенных параллельно в плоскости рабочих колебаний.

Другим частным выполнением устройства является применение в нем датчика смещения, установленного в месте размещения механизма колебаний.

На чертеже приведен вид устройства в плоскости расположения U-образного чувствительного элемента.

Устройство содержит U-образный чувствительный элемент 1, обе ветви 2, 3 которого расположены в одной плоскости и зафиксированы на концах установочными креплениями 4, 5, а так же зафиксированы в центре, в механизме 6 колебаний чувствительного элемента 1, создающим колебания ветвей 2, 3 в плоскости, перпендикулярной плоскости их расположения. Датчики 7, 8 динамического положения ветвей 2, 3, соответственно, расположены симметрично на каждой из ветвей.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый поток 9 прокачивается через U-образный чувствительный элемент 1, удерживаемый установочными креплениями 4, 5. При этом механизм 6 создает рабочие колебания чувствительного элемента 1 в плоскости, перпендикулярной плоскости его расположения. Возникающие в ветвях 2, 3 силы Кориолиса приводят к появлению углов разворота трубок чувствительного элемента 1 и, следовательно, к отставанию и опережению соответствующих ветвей 2, 3 относительно рабочих колебаний устройства. Так как установочные крепления 4, 5 располагаются максимально близко друг к другу, реакция их опор, компенсирующая момент сил Кориолиса, минимальна и не уменьшает углов разворота чувствительных трубок, что повышает общую чувствительность устройства.

Вычислительное устройство (на чертеже не показано), используя сигналы с датчиков 7, 8 динамического положения, определяет расход массы Р прокачиваемого потока 9 по формуле:

P=K,

где: К - градуировочный коэффициент, определяемый для конкретного измерительного устройства экспериментально, - разница фаз колебаний ветвей U-образного чувствительного элемента 1, определяемая с помощью датчиков 7, 8.

В Таблице 1 приведены примеры определения расхода массы по указанной формуле.

Таблица 1
K	,	P
	рад	кг/сек
34,35	0,0356	1,2232
34,35	0,0383	1,3146
34,35	0,0425	1,4595

Если в устройстве чувствительный элемент 1 выполнен в виде двух U-образных трубок, расположенных параллельно в плоскости рабочих колебаний, механизм колебаний 6 создает колебания трубок друг относительно друга, а датчики 7, 8 динамического положения ветвей измеряют их взаимоположение, определяя фазы колебаний ветвей 2, 3. В этом случае расход массы определяется аналогично вышеприведенному.

Устройство при его выполнении с датчиком смещения 10, позволяющим определять плотность среды, работает следующим образом.

Во время колебаний чувствительного элемента 1 под действием механизма 6, датчик смещения 10, установленный в месте размещения механизма 6, вырабатывает сигнал, пропорциональный этому смещению, который, как сигнал обратной связи, подается на генератор колебаний (на чертеже не показан). В результате частота колебаний чувствительного элемента 1 с помощью генератора колебаний устанавливается соответствующей механическому резонансу.

Вычислительное устройство (на чертеже не показано), используя сигналы с датчика смещения 10, определяет эту резонансную частоту f и рассчитывает плотность по формуле:

где: А, В, С - градуировочные коэффициенты, f - частота резонансных колебаний, - плотность измеряемой среды.

В Таблице 2 приведены примеры определения плотности измеряемой среды по указанной формуле.

Таблица 2
f	A	B	C
гц
85	96	15	0,75	0,9398
100	96	15	0,75	0,9096
150	96	15	0,75	0,8543

Таким образом предлагаемое устройство обладает повышенной чувствительностью и точностью результатов измерений расхода массы за счет того, что в нем минимально влияние момента реакции крепления, и, как следствие, моменты сил Кориолиса преодолевают лишь момент торсионного скручивания. Кроме того, с его помощью возможно также измерение плотности среды.

1. Устройство измерения расхода массы газообразных и жидких продуктов, содержащее U-образный чувствительный элемент, обе ветви которого расположены в одной плоскости и зафиксированы на концах установочными креплениями, а в центре - в механизме колебаний чувствительного элемента, создающим колебания ветвей в плоскости, перпендикулярной плоскости их расположения, а так же датчики динамического положения ветвей чувствительного элемента, установленные симметрично на каждой из ветвей.

2. Устройство по п.1, в котором чувствительный элемент выполнен в виде двух U-образных трубок, расположенных параллельно в плоскости рабочих колебаний.

3. Устройство по п.1, которое снабжено датчиком смещения, установленным в месте размещения механизма колебаний.