Ядерно-магнитный измерительколичества протекшего вещества b mho-гофазных потоках

(72) Автор изобретения

С. С. Семенюта (71) Заявитель (54) ЯДЕРНО МАГНИТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЛИЧЕСТВА. ПРОТЕКШЕГО ВЕШЕСТВА В МНОГОФАЗНЫХ

ПОТОКАХ

Изобретение прецназначено цля измерения метоцом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) количества протекшей плотной фазы вещества многофаэного потока, например гаэожицкостного, или потоков с изменяющейся во времени плотностью рабочего продукта в однородном потоке.

Известны устройства цля измерения объемного расхода протекшего вещества, при многофаэном течении использующие явление ЯМР (1 l. В известных устройствах ядерно-магнитный расхоцомер меточного типа совместно с амплитуцным ЯМРплотномером позволяет одновременно измерять скорость и концентрацию плотной фазы многофазного потока и далее -с помощью аналоговых преобразователей определять объемный расход Q плотной фазы по формуле

î-v р s, (1) гце V — скорость плотной фазы;

p - концентрация плотной фазы в пото-

2 ке; 5.- площадь поперечного сечения потока.

Для определения же количества протекшей плотной фазы потока необходимо далее интегррировать данные об объемном расходе за время измерения.

Однако известные устройства не позволяют получать высокую точность измерений количества протекшего вещества, поскольку необходимо отдельно и достаточно точно измерять скорость и плотность потока, а потом испольэовать дополнительные аналоговые и интегрирующие схемы, которые вносят цопопнительную погрешность. Кроме того, в известном ЯМРизмерителе отсутствует функциональная связь межцу скоростемером и плотноме ром, что снижает надежность измерений.

Следует также учесть, что для повышения точности измерений скорости необхо димо разность катушки ЯМР скоростеме .ра, а для повышения точности измерния ; плотйости увеличивать длину катушки латчизс ЯМР - плотномера, что невозмож-. но в некоторых случаях выполнить из-оа ограничений на однородность магнитного

I поля плотномера и из-за времени спинрешеточной релаксации рабочего вещества, то есть метка цолжна сохраниться за время движения ее от катушки отметчика цо регистрирующей катушки ЯМР-скоростемера.

Наиболее близким техническим реше4 нием- явияется ядерно-магнитный измеритель количества протекающего вещества содержащий импульсный маточный ЯМРскоростемер, состоящий из двух катушек на трубопроводе с подсоециненными к ним детектором сигналов ЯМР, компаратором., электронным ключом и генератором деполяризации, амплитуцный ЯМРплотномер, состоящий из магнитной сис- темы с катушками модуляции и катушки датчика на трубопроводе, поцключенных к регистрирующему устройству.

На этом измерителе сигнал с выхода скоростемера преобразуется в последовательность коротких импульсов, управляю1 щих работой плотномера, а сумма амплитуд сигналов ЯМР,, пропорциональных количеству плотной фазы, находящейся в момент измерения в области катушки цатчика ЯМР-плотномера, позволяет непосI рецственно судить о количестве протекающего за время измерений вещества (21.

Однако устройство, реализующее с помощью ЯМР-измерителей скорости и плотности процесс измерения количества протекшего вещества известным способом, требует дополнительного преобразователя сигналов с выхоца ЯМР-скоростемера в послецовательность управляющих импульсов. Этот преобразователь вносит некоторую дополнительную погрешность. При больших скоростях движения потока уменьшается точность измерения количества в порциях, находящихся в области катушки

ЯМР- плотномера, так как при заданной длительности управляющих ЯМР- плотно мерам импульсов С ошибка в измерениях = Е, Где Фl - скорость пото . ка; g - длина катушки датчика ЯМРплотномера, то есть ошибка, пропорциональная скорости движения вещества потока. Кроме того, сам .процесс преобразования сигнала с выхода ЯМР- скоросте. мера вносит некоторое эапаэцывание, что приводит также к увеличению абсолютной погрешности измеряемого количества изза того, что часть вещества за времч запаздывания уйдет иэ ооласти катушки датчика ЯМР— плотномера и .не будет зафиксирована.

9657

Пелью изобретения является повыше; ние точности измерений количества про текшего вещества методом ЯМР.

Поставленная цель постигается тем, : что в известном ядерно-магнитном измерителе количества протекшего вещества в многофаэных потоках, содержащем импульсный меточный ЯМР-скоростемер, состоящий из двух катушек на трубопроводе с подключенными к ним цетектором сигналов ЯМР, компаратором, электронным ключом и генератором деполяризации, амплитудный ЯМР- плотномер, состоящий иэ магнитной системы с катушка15 ми модуляции и катушек датчика на трубопровоце, подключенных к регистрирующе му устройству, катушки ЯМР- скоростемера расположены цруг от друга на расстоянии 60, опрецеляемом из соотношения

20 а2 о (2) где d - диаметр трубопровода в месте расположения катушек ЯМР- скоростемера; с — диаметр трубопровода в месте расположения катушки датчика ЯМРплотномера; fq - алина катушки датчика а выхоц компаратора соединен с катушками моцуляции ЯМР-плотномера. Соотно30 шение диаметров ц /с)р равно 1,5-3,5.

На фиг. 1 изображена блок-схема ядерно-магнитного измерителя количества вещества в многофазном потоке; на фиг. 2условие наступления резонанса, а именно, когда напряжение ()„= О

Измеритель содержит магнит 1 для поляризации вещества потока, катушку 2 деполяризации, регистрирующую катушку 3, детектор сигналов ЯМР 4, компаратор 5

40 (сравнивающее устройство с заданным уровнем срабатывания), электронный ключ

6, генератор 7 деполяризации, катушки 8 модуляции, магнит 9 ЯМР-плотномера, катушку 10 датчика ЯМР-плотномера, цетек4 тор 11 сигналов ЯМР и сумматор 12 амп» литуд сигналов ЯМР.

Измеритель работает следующим образом.

Многофазный поток (например, газо50 жидкостный) поляризуется в зазоре сильного магнита 1 и поступает в участок трубопровода диаметром до, на котором размещены катушки деполяризации и регистрирующая ка ушка 3 импульсного ма точного ЯМР-скоростемера.Поляризованное аещество потока наводит сигнал ЯМР в катушке 3, который регистрируется цетекто ром 4 и подается на компаратор 5. Пос кольку сигнал ЯМР выше уровня срабатыф

919657 вещества в случаях, если время изменения плотности меньше нли равно време. ни прохождения вещества, потока через катушку ЯМР плотномера.

Формула изобретения

Ядерно-магнитный измеритель количества протекшего вещества в много- фазных потоках, содержащий ампульсный меточный ЯМР- скоростемер, состоящий из двух катушек на трубопроводе с подсоециненнымн к ним детектором сигналов

ЯМР, компаратором, електронным ключом и генератором деполяризации, амплитудный ЯМР плотномер, состоящий из магнитной системы с катушками модуляции и катушек датчика на трубопроводе, подключенййх к регистрирующему устройству, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, катушки

io

ЯМР» скоростемера расположены друг от друга на расстоянии t 0, определяемом .иэ соотношейия о где dq - диаметр трубопровода в месте расположения катушек ЯМР- скоростемера; (3< - диаметр трубопровода. в месте рас положения катушки датчика ЯМР- плотномера; . - длина катушки датчика ЯМРплотномера; а выхоц компаратора соединен с катушками модуляции ЯМР- плотномера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества. Л., 1975, с. 653.

2. Авторское свидетельство СССР № 625136, кл. G 01 F 1/00, 1977 (прототип) .

819657

> «Цу»

Составитель В. Покатилов

Редактор О. Филиппова Текред H.Ковалева Корректор Л. Иван

Закаэ 1256/21 Тираж 907 Подписное . ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушекая наб., д. 4/5

Филиал ЛПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4