Устройство для измерения плотности жидких сред

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКИХ СРЕД, содержащее проточный датчик, включающий в себя прямолинейный участок трубопровода, два источника,два приемника радиоактивного излученияJ связанных с преобразователями и вычислительным устройством , причем один источник и один приемник установлены на прямолинейном участке трубопровода, о т л и ч a п щ е е с я тем, что, с целью повьпвения точности и HaAeTmociH измерений , проточиый датчик дополнительно снабжен U-образным патрубком, соединённым с прямолинейным участком трубопровода, причем второй источт1к и второй приемник установлены на прямолинейных участках трубопровода и-образного патрубка.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И

PECAVSJlHH (!9} 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОВВ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ р Ю р

I г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДУПЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfAO (21 ) 351 2559/24-25 (22) 18.i i ..82 (46) 30.12.87. Вюл. 3F 48 (72) Ф.ВЛевцов, А.В.Семке и.М.П.Поярков (53) 539 .218(088 .8) (56) Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. Под ред. Б.Д.Komapского, JI.: Ианиностроение, 1976, с. 195, рис. 7ХХ. 14.

Авторское свидетельство СССР

М 1042446, кл . G 01 N 9/24, 1981 . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ЖИДКИХ СРЕД, содержащее проточный датчик, включающий в себя прямолинейный участок трубопровода, два источника,два приемника радиоактивного излучения„ связанных с преобразователями и вычислительным усч ройством, причем один источник и один приемник установлены на прямолинейном участке трубопровода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпиения точности и надежности измерений, проточный датчик дополнительно снабжен U-образным патрубком, соединенным с прямолинейным участком трубопровода, причем второй источник и второй приемник установлены на прямолинейных участках трубопровода

U-образного патрубка. Я

1 11781

Изобретение относится к устройствам для измерения плотности жидких сред с использованием радиоактивного излучения, в частности для измерения плотностй суспензий, вызывающих исти5 рание внутренних поверхностей трубопроводов или отложение на них инкрустаций, и может применяться в химической, металлургической, пищевой промышленности.

Цель изобретения — повышение точности и надежности Измерений, Изобретение иллюстрируется черте-жом, на котором представлена схема устройства.

Устройство для измерения плотности жидких сред содержит две пары источников 1, 2 и приемников 3,4 1 -излучения. Между источником 1 и приемником

3 установлен U-образный патрубок 5,а между источником 2 и приемником 4 установлен трубопровод 6, соединенный с одним иэ входов U-образного патрубка 5, другой вход соединен с техноло- 26 гйческой линией (на чертеже не показана). Трубопровод 6 также соединен с технологической линией.

Устройство имеет также два преобразователя 7 и 8,служащих для преобразования сигналов, поступающих соответственно от приемников 3, 4. Для получения идентичных сигналов, поступаюI щнх от источников 1, 2 излучения как на приемник 3 излучения (сечение

А-А), так и на приемник 4 (сечение

Б-Б), суммарную толщину стенок U-образного патрубка 5 в сечении А-А выби« рают равной суммарной толщине стенок трубопровода 6 в сечении Б-Б, а суммарную величину внутренних диамет

40 ров U- образного патрубка 5 в сечении

А-А выбирают равной внутреннему диаметру трубопровода 6 в сечении Б-Б.

Устройство содержит также вычисли-. 45 тельное устройство 9 и вторичный прибор 10. Приемник 3 излучения соеди нен.со входом преобразователя 7, выход которого соединен с одним из входов вычислительного устройства 9, 80 выход которого соответственно соединен также с входом вторичного прибора 10. Вторичный прибор 10 градуируют для конкретной суспензии и. требуемых единицах, например кг/м . Приз емник 4 излучения соединен со входом, -:преобразователя.8, выход которого соединен с другим входом вычислительного устройства .9. Вычислительное

94 2 устройство 9 представляет собой алгебраический сумматор.

Устройство работает следующим о@разом.

Один измеритель плотности, состоящий из источника 1, приемника 3 и преобразователя 7, установлен в сечении А-А U-образного патрубка 5, а второй измеритель плотности, состоящий из источника 2, приемника 4 и преобразователя 8, установлен в сечении Б-В трубопровода 6.

Толщина стенок трубопровода 6 в два раза больше толщины трубы U-образного патрубка.

При "зарастании" трубопровода, т.е. при выпадении кристаллов осадка на внутренних стенках, излучение дополнительно ослабляется слоем инкрустаций. Таким образом, в измерение вносится ошибка. Излучение ослабляется инкрустациями в двух слоях, у каждой из стенок. То же самое происходит при уменьшении толщины стенок трубопровода за счет их истирания.

Таким образом, суммарная толщина стенок трубопровода 6 и U-образного патрубка 5 в каждом сечении одинакова, толщина контролируемой среды тоже одинакова. Различной оказывается только суммарная .толщина слоев инкрустаций. В сечении А-А четыре слоя, а в сечении Б-Б — два слоя.

Аналогично можно проанализировать ситуацию, когда внутренняя поверхность трубопровода истирается. В этом случае в сечении А-А истирается четыре слоя, а в сечении Б-Б - два слоя.

Нике приведен вывод расчетного соотношения.

Введены следующие условные обозна- чения:

I — интенсивность излучения от исо точников излучения 1 и 2;

I,? — интенсивность излучения в сечейиях А-А и Б-Б, соответственно, после прохождения слоев жидкости, Uобразного патрубка 5 и стенок трубопровода 6, слоев инкрустаций; с1

6,6, —,, d., дй — толщина соотс ° 2 и ° ветственно слоя жидкости без инкрустаций и истирания в сечениях А-А и ! Б-Б стенки трубопровода, стенки U-об:разного патрубка 5, слоя инкрустаций, слом истираемой стенки; з 1!78! р,м, р — массовые коэффициенты ослабпейия излучения, соответственно, жидкости, материала трубопровода и

U-образного патрубка 5, материала инкрустаций;

Р, p p — плотности, соответст венно, жидкости, материала, трубопровода и U-образного патрубка 5, инкрустаций; 1О р, р — сигналы, пропорциональные плотности суспенэии в сечениях А-А и

Б-Б, соответственно, вырабатываемые преобразователями 7 и 8;

p — сигнал, пропорциональный истинной плотности суспензии, вырабатываемый вычислительным устройст-, вом 9.

Интенсивность излучения, прошедшего через гетерогенный поглотитель

20 определяется следующим соотношением: =1(-midi! i! ф

Х=Х е (1) - Рс А Рс ж м Р Б

I=Ie

Б о (7) 30

Таким образом, преобразуя сигналы преобразователей 7 и 8 согласно выражению 12 имеем сигнал после вычислительного устройства 9, пропорциональный истинной плотности сусЗЬ пензии.

Вычислительное устройство 9 функционирует по алгоритму

Р =2Р-Р. (13)

Аналогично рассмотрим случай исти ракия внутренних поверхностей трубопровода (4с(4 - -4Ы ) РсФж(«!ж 46Ю Ржу

I„=I e (14)

45 - чс(24с ggd)pq !чжМж+ ы@У

Х =Х е (!5) Далее проводим также вычисления и преобразования, как и дпя случая

60 с инкрустациями .Р (й +4ьй)- Р 4М

«РЛ (,16)

Р(а„+2М)- Р 2ьа

ss а„

И, наконец, 2РРБ- л где I. — интенсивность падающего из-. о лучения; — порядковый номер поглотителя;! „ 1,, Р. — массовый коэффициент ослаб1 ления излучения, толщина и плотность i.-го поглотителя; п — число поглотителей.

При отсутствии инкрустаций или истирания внутренних поверхностей трубопровода

С с

8@ !ж Рж

Х -Хе . (2)

«.„d Рж

I,=Õ е (3) Как видно иэ (?) и (3), Х =Х

Следовательно, и P Р .

При наличии инкрустаций (каждый слой имеет одинаковую толщину и,„) с !с Рс 4 4! к! !ж М4 Р»

2Рс с!с P ЧЦН"

I =I е - . (5) б о

Таким образом, в каждом сечении

А-А и Б-Б преобразователи 7 и 8 вы рабатывают сигналы Р и р пропорЛ циональные не истинной глотности, а некоторой фиктивной плотности р и Рр 9A

Тогда ж»14

-2!"ñäñР - d

Приравнивая между собой выражения (4), (6) и (5), (7), а затем, решая полученные уравнения, имеем:

4p„d„p„+1,(а„-4а„) р„=р„1„р, (S)

Известно, что для элементов с низкими и средними атомными номерами для излучения цезия — 137 массовые коэффициенты ослабления равны.

После упрощения решаем уравнения (8) и (9) относительно Р „ и Р

Р (с! 4d„)+4p d () 0) р жд, дф !!

P(d -26 )+2Р d 1

Теперь, используя выражения (10) и(1!), вычислим

2Р -Р„=

2Р, а -4Р а„+4Р„а„-Р а„+4Ра,1-4P„d а . (!2) Составитель И.Павленко

Редактор А.Сильнягина Техред Л.Олийнык Корректор А.Тяско

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6417

Производственно-полиграфическое предприятие,,г. Ужгород,ул. Проектная, 4

5 1178194

2Р й„,+М л 6-4p, hd-р 6 -4g ad+p,4ad от толщины слоя инкрустаций и истирания внутренних поверхностей трубопро с. ° < 1 вода и за счет этого достигается поПолученное соотношение для расче- вышение точности надежности измерета плотности жидких сред не зависит ний.