Устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов


G01N29 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

 

Устройство относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для оперативного определения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов. Устройство содержит генератор, выход которого подключен ко входу делителя частоты, один выход которого подключен ко входу формирователя зондирующих импульсов выход которого подключен ко входу управляемого вычислительным устройством коммутатора, к которому подключены два пьезоэлектрических преобразователя, выход коммутатора подключен ко входу усилителя, выход которого подключен ко входу фазового детектора, ко второму входу которого подключен так же выход делителя частоты, выход фазового детектора подключен ко входу вычислительного устройства, выход которого подключен ко входу индикаторного устройства, устройство измерения коэффициента поглощения звука, вход которого подключается к выходу фазового детектора, а выход подключен ко входу вычислительного устройства, датчик температуры, выход которого подключен ко входу нормирующего усилителя, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства, два датчика давления, расположенные по периферии трубопровода так, что линия, соединяющая центры двух датчиков, параллельна основной оси потока, выходы которых подключены ко входам нормирующих усилителей, выходы которых подключены ко входам компаратора, выход которого подключается ко входу вычислительного устройства. Изобретение обеспечивает повышение точности прибора за счет ввода в вычислительное устройство информации о профиле потока жидкости. 1 илл.

Полезная модель относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей, плотности, вязкости нефтепродуктов в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известны различные ультразвуковые расходомеры, принцип работы которых состоит в излучении ультразвуковых колебаний по потоку или против потока измеряемой среды, прием прошедших среду колебаний с преобразованием в электрические сигналы и запоминанием их, а также анализ вышеуказанных электрических сигналов для определения разности времени прохождения ультразвуковых колебаний по потоку и против него для вычисления расхода среды: RU 2180432 С2 G01F 1/66; RU №2018089 С1 G01F 1/66; RU 2226263 С2 G01F 1/66; RU 2210062 С1 G01F 1/66.

Известно также устройство для определения плотности жидкости, основанное на определении скорости распространения ультразвуковых волн в жидкости и температуры жидкости, в предварительном установлении зависимости скорости распространения ультразвука от температуры для жидкостей со схожими физико-химическими свойствами RU 2221234 С2 G01N 9/24, G01N 29/18.

Известно также устройство для определения физических параметров вещества, принцип работы которого состоит в том, что с помощью преобразователя возбуждают и принимают ультразвуковые волны, прошедшие через пластину заданной толщины, контактирующую с исследуемой жидкостью, определяют амплитуды отраженных волн и рассчитывают скорость ультразвука, плотность и другие физические параметры, при этом преобразователь и плоскопараллельную пластину

размещают соосно в исследуемой жидкости на заданном расстоянии друг от друга RU 2040789 C1 G01N 29/02.

Прототипом заявляемой полезной модели является устройство измерения расхода и показателей качества нефтепродуктов [полезная модель RU 56597 U1 G01F 1/66; G01N 29/00, 2006], содержащее генератор, выход которого подключен ко входу делителя частоты, один выход которого подключен ко входу формирователя зондирующих импульсов выход которого подключен ко входу управляемого вычислительным устройством коммутатора, к которому подключены два пьезоэлектрических преобразователя, выход коммутатора подключен ко входу усилителя, выход которого подключен ко входу фазового детектора, ко второму входу которого подключен так же выход делителя частоты, выход фазового детектора подключен ко входу вычислительного устройства, выход которого подключен ко входу индикаторного устройства, устройство измерения коэффициента поглощения звука, вход которого подключается к выходу фазового детектора, а выход подключается ко входу вычислительного устройства, датчик температуры, выход которого подключен ко входу нормирующего усилителя, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства.

Недостатком известного устройства является низкая точность определения расхода нефтепродуктов, поскольку при его вычислении не принимается во внимание профиль скоростей потока, оказывающий существенное влияние.

Поставлена задача повышение точности прибора при сохранении функциональных возможностей и принципа измерения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство измерения расхода и показателей качества нефтепродуктов, содержащее генератор, выход которого подключен ко входу делителя частоты, один выход которого подключен ко входу формирователя зондирующих импульсов выход которого подключен ко входу управляемого

вычислительным устройством коммутатора, к которому подключены два пьезоэлектрических преобразователя, выход коммутатора подключен ко входу усилителя, выход которого подключен ко входу фазового детектора, ко второму входу которого подключен так же выход делителя частоты, выход фазового детектора подключен ко входу вычислительного устройства, выход которого подключен ко входу индикаторного устройства, устройство измерения коэффициента поглощения звука, вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход подключен ко входу вычислительного устройства, датчик температуры, выход которого подключен ко входу нормирующего усилителя, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства, согласно полезной модели, дополнительно введены два датчика давления расположенные по периферии трубопровода так, что линия, соединяющая центры двух датчиков, параллельна основной оси потока, выходы которых подключены ко входам нормирующих усилителей, а выходы нормирующих усилителей подключены ко входам компаратора, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на рис.1 изображена структурная схема предложенного устройства.

Схема содержит генератор 1, к которому подключен делитель частоты 2, к выходу которого подключен формирователь зондирующих импульсов 3, к выходу которого подключен управляемый коммутатор 4, к которому подключены пьезоэлектрические преобразователи 5 и 6, усилитель 7, вход которого подключен к коммутатору 4, фазовый детектор 8, один вход которого подключен к выходу усилителя 4, второй вход подключен к выходу делителя частоты 2, устройство измерения коэффициента поглощения звука 9 вход которого подключен к выходу фазового детектора 8, а выход подключен ко входу вычислительного устройства 10, датчик температуры 11, выход которого подключен ко входу нормирующего усилителя 12, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства 10, индикаторное

устройство 13, подключенное к выходу вычислительного устройства 10, датчики давления 14 и 15, выходы которых подключены ко входам нормирующих усилителей 16 и 17, выходы которых подключены ко входам компаратора 18, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства 10.

Пьезоэлектрические датчики установлены по периферии трубопровода диаметра D, по которому движется поток нефтепродуктов со скоростью . Оба датчика расположены на диаметрально противоположных сторонах и смещены вдоль образующей трубопровода. Длина линии, соединяющей центры двух датчиков, равна l, и эта линия образует с основной осью потока угол . Датчики давления 14 и 15 расположены по периферии трубопровода. Длина линии, соединяющей центры двух датчиков, равна L, и эта линия параллельна основной оси потока.

Устройство работает следующим образом. Генератор 1 через делитель частоты 2 генерирует опорную частоту для формирователя зондирующих импульсов 3. По команде вычислительного устройства 10, зондирующий импульс через коммутатор 4 поступает на пьезоэлектрический преобразователь 5. Ультразвуковой импульс проходит сквозь жидкость и через время t1 улавливается датчиком 6. Электрический сигнал с преобразователя 6 усиливается усилителем 7 и поступает на вход фазового детектора 8. На другой вход фазового детектора поступает сигнал опорной частоты с делителя частоты. На выходе фазового детектора образуется число, пропорциональное значению времени t1, которое запоминается вычислительным устройством 10. При этом:

где с - скорость распространения ультразвука в жидкости.

После этого по команде вычислительного устройства 10, зондирующий импульс через коммутатор 4 поступает на пьезоэлектрический преобразователь 6. Ультразвуковой импульс проходит сквозь жидкость и через время t2 улавливается датчиком 5. Электрический сигнал с

преобразователя 5 усиливается усилителем 7 и поступает на вход фазового детектора 8. На другой вход фазового детектора поступает сигнал опорной частоты с делителя частоты. На выходе фазового детектора образуется число, пропорциональное значению времени t2, которое запоминается вычислительным устройством 10. При этом:

Из (1) и (2):

Подставив вычисленное значение в (1), вычисляется скорость звука в жидкости с.

Параллельно, с выхода усилителя 7 принятый сигнал поступает на вход устройства измерения коэффициента поглощения звука 9. С выхода 9 значение коэффициента поглощения звука A поступает в вычислительное устройство 10.

С датчика температуры 11 через нормирующий усилитель 12 в вычислительное устройство 10 поступает информация о температуре жидкости.

В вычислительном устройстве 10 происходит вычисление плотности жидкости :

где К - коэффициент связи между плотностью и сжимаемостью, зависящий от температуры жидкости.

Затем происходит вычисление вязкости нефтепродукта:

С датчиков давления 14 и 15 через нормирующие усилители 16 и 17 в компаратор 18 поступает информация о давлениях жидкости в трубе в местах

установки датчиков 14 и 15. С выхода 18 напряжение, пропорциональное разнице давлений р поступает в вычислительное устройство 10.

Далее, вычисляется значение числа Рейнольдса:

Затем происходит вычисление корректировочного коэффициента, учитывающего профиль скоростей потока:

Массовый расход жидкости GM определится как произведение усредненной по сечению трубопровода скорости жидкости, площади сечения трубопровода, плотности жидкости, учитывая калибровочный коэффициент Кh.

Далее, вычисленные значения GM , , могут быть отображены индикаторным устройством 13.

Устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов, содержащее генератор, выход которого подключен ко входу делителя частоты, один выход которого подключен ко входу формирователя зондирующих импульсов, выход которого подключен ко входу управляемого вычислительным устройством коммутатора, к которому подключены два пьезоэлектрических преобразователя, выход коммутатора подключен ко входу усилителя, выход которого подключен ко входу фазового детектора, ко второму входу которого подключен также выход делителя частоты, выход фазового детектора подключен ко входу вычислительного устройства, выход которого подключен ко входу индикаторного устройства, устройство измерения коэффициента поглощения звука, вход которого подключается к выходу фазового детектора, а выход подключается ко входу вычислительного устройства, датчик температуры, выход которого подключен ко входу нормирующего усилителя, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введены два датчика давления, расположенные по периферии трубопровода так, что линия, соединяющая центры двух датчиков, параллельна основной оси потока, выходы которых подключены ко входам нормирующих усилителей, выходы нормирующих усилителей подключены ко входам компаратора, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расхода и скорости газа при помощи ультразвуковых волн

Промышленный оптический 5, 8 или 10-портовый Коммутатор связи sw-1 относится к области оборудования, которое применяется для передачи данных, реализующего технологии коммутации кадров в единой сети электросвязи РФ и корпоративных сетях в случае их присоединения к единой сети электросвязи РФ.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена для анализа при исследовании транспортируемого материала путем определения их физических свойств, в частности для определения плотности твердых частиц в потоке при пневмотранспортировании, например, при исследовании процессов пневмотранспортирования россыпных взрывчатых веществ

Изобретение относится к компактным микроэлектромеханичеким устройствам для измерения направления и скорости потока газа или жидкости, и может применяться, например, в системах анемометрии для определения направления и скорости ветра, а также в различных пневматических и гидравлических системах
Наверх