Устройство для измерения объемного расхода в цилиндрическом трубопроводе

О П И С А Н И Е <>7533<>

ИЗОБРЕТЕЙ Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 22.07.77 (21) 2505406/18-10 (23) Приоритет — (32) 23.07.76 (31) 708284 (33) США (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 07.09.80 (51) Ч.Кл.- G 01 Г 1 66

Государственный комитет

СССР па делам изобретений и открытий

<,53) A1Ä1(681. 2, g (088,8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Альвин Эдмунд Браун (США) Иностранная фи рма

«Е. И.,Дюпон де Немур энд Компани» (США) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОГО РАСХОДА

В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ТРУБОПРОВОДЕ

1 2

Изобретение относится к ультразвуковым расходомерам и может быть использовано для определения объемного расхода текучей среды в цилиндрических трубопроводах.

Известны устройства для измерения объемного расхода в трубопроводах (1), содержащие несколько пар акустических дат чиков, обеспечивающих прохождение акустических сигналов навстречу друг другу по траекториям различной длины и расположенных параллельно друг другу в сечении потока, измерительную схему, включающую измерители скорости потока по отдельным траекториям, и устройство для обработки данных измерения скоростей.

Для подсчета объемного расхода значения скоростей потока по отдельным траекториям складываются с весовыми множителями, значения которых зависят от дли ны и расположения траекторий. Это усложняет устройство для обработки данных, так как траектории имеют различную длину и каждый весовой множитель нужно определять отдельно.

Наиболее близким из известных по технической сущности к изобретению является устройство для измерения объемного расхода в цил индрическам трубопроводе (2), содержащее установленные на трубопроводе ультразвуковые преобразователи, которые подкл1очаны к .измерительной схеме.

Акустические преобразователи содержат по паре датчиков, излучающих ультразвук по

5 потоку и против него.

Однако это устройство характеризуется недостаточной точностью измерения для различных профилей потоков, в частности в потоках с турбулентностью.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковые преобразователи расположены с возможностью распространения

15 ультразвука через поток по хордам одинаковой длины, кратчайшее расстояние которых по оси трубопровода равно 0,5 — 06R, где — Л радиус трубопровода.

С целью измерения в потоках с турбу20 лентностью и со структурным ядром кратчайшее расстояние от хорд до оси трубопровода равно 0,54 R.

С целью измерения в ламинапных по-. токах кратчайшее расстояние от хорд до оси трубопровода равно 0,5 R.

На фпг. 1 приведена блок-схема устройства для измерения объемного расхода с четырьмя ультразвуковыми преобразователями; на фиг. 2 — отрезок цилиндрического трубопровода с расположенным на нем

753367 ультразвуковым преобразователем; на фиг. 3 — график зависимости весовых коэффициентов при расчете объемного расхода для различных профилей потока (для значений отношения средней скорости пото ка к максимальной 0 78; 0 9; 1 и для ламинариого потока — л. п.) .

На отрезке трубопровода 1 радиуса R размещена пара датчиков ультразвукового преобразователя 2 с возможностью распространения ультразвука через поток по хорде 8, кратчайшее расстояние которой Х от оси трубопровода 1 равно 0,5 — О,б lс (фиг, 1 и 2), В случае потока с турбулентностью пли со структурным ядром оптимальным является расположение траектории на расстояние 0,54 R, а в ламинарных потоках — 0,,5 l . Прп наличии четыре:: ультразвуковых преобразователей 2, размещенных на трубопроводе 1 таким образом, что траектории расположены равноугольно, имеют одинаковую длину, выходы ультразвуковых преобразователей 2 подключены к измерительной схеме, включаюгдей измерители 4 средней скорости потока по каж дой хорде, сумматор б п перемножитель б.

Устройство работает следующим образом.

С помощью каждой пары датчиков преобразователей 2 в среду навстречу друг другу излучаются и после прохождения через среду принимаются ультразвуковые волны. Сигналы на выходах измерителей 4 пропорциональны средним значениям скорости потока по каждой хорде 8. Выходные сигналы измерителей 4 для каждой хорды одинаковой длины складываются в сумматоре 5,и подаются на вход перемножителя б, где производится операция перемноже ия этого сигнала, величин радиуса R трубопровода 1, длины отрезков траектории ультразвука по хордам 8 и среднего весовоо коэффициента. Производится также деление на число траекторий. В результате на выходе измерительной схемы получается сигнал, пропорциональный объемном расходу среды, текущей по трубопроводу 1.

Из графика (фиг. 3) видно, что если в качестве среднего выбрать значение весового коэффициента для расстояния Х до хорды, равного 0,54 R, то в диапазоне знаХ чен ий от 0,5 до О,б погрешность при определении объемного расхода будет невелика для потоков с различной турбулентпостью (при изменении отношения средней скорости потока к максимальной в пределах от 0,78 до 1).

Для измерения только в потоках с турбулентностью и со структурным ядром на пменьшая погрешность получается при знаХ чении -- =-0,54. Для измерения и в ламинарных потоках нужно выбирать трае«10 торию по хорде 8, находящейся на расстоянии 0,5 Л. Прп увеличении числа траекторий точность измерения объемного расхода увеличивается, но больше четырех траекто р ий выбирать нецелесообразно, так как точность в этом случае увеличивается незначительно и не оправдывает затраты

iHB дополнительное оборудование.

Предложенное устройство имеет высокую точность измерения для различных

20 профилей потоков при упрощении блока обработки данных, что обусловлено выбором траекторий измерений на одинаковых радиальных расстояниях и одинаковых отрс., «ов траекторий.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения объемного расхода в цилиндрическом трубопроводе, содержащее установленные на трубопроводе ультразвуковые преобразователи, которые подключены к измерительной схеме, отл и ч ающееся тем, что, с целью повышенпя точности измерения, ультразвуковые преобразователи расположены с воз35 можностью распространения ультразвука через поток по хордам одинаковой длины, кратчайшее расстояние которых до оси трубопровода равно 0,5 — О,б R, где R

40 р,, ц ус трубопровода.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью измерения в потоках с турбулентностью и со структурным ядром, кратчайшее расстояние от хорд до оси тру45 бопровода равно 0,54 R.

3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью измерения в ламинар ных потоках, кратчайшее расстояние от хопд до оси трубопровода равно 0,5 R.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 35б4912, кл. G 01 P

5i00, 1971.

55 2. Патент США № 3780577, кл G 01 Р

5/00, 1973 (прототип) .

753367

o,уу фиг.г фиг. 3

Составитель В. Антипов

Техред А. Камышникова Корректор И. Осиповская

Редактор Н. Суханова

Заказ 985/1118 Изд. № 415 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Тнп. Харьк. фил. пред. <Патент>