Устройство для контроля двухфазных потоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН БРЕТЕНИ Н ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72)А. С. Кабанин, Э. Л. Калязин,А. Г. Медов, В. В. Нарышкин иН. И. Шуванов71)Московский ордена Ленина иордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(5 б)1. Авторское свидетельство СССРВ 97210, кл. 6 .01 й 1/10,.1954.2. Патент США М 3528440,кл. С 01 й 7/14, 1970.3. Авторское свидетельство СССРР 98359, кл. 6 01 Г 11/00, 1952,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯдВуКфАЗНЫК ПОТОКОВ, содержащее разделенный подпружиненным в осевом направлении поршнем на подпоршневую инадпоршневую камеры дозирующий ци"линдр, подпоршневая камера которого(50 С 01 й 1/10,Р С 01 М 7/1 связана гидромагистралью с трубопро-, водом анализируемого потока и со сборником .проб, и управляемые клапаны,подключенные к программно-регистрирующему блоку, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности определения соотношения, фаз . и расширения функциональной воэможности устройства, надпоршневая камера дозирующего цилиндра снабжена выходным патрубком, а устройство дополнительно содержит мерную емкость, подключенную через управляемый клапан к выходному патрубку надпоршневой камеры, расходомер, установленный на входе мерной емкости, датчик давления газа в подпоршневой камере щ и установленные последовательно по движению анализируемого потока датчик давления и датчик сплошности анализируемой среды, при этом все указанные датчики подключены к соответствующим входам программно-реги- Я стрирчющего блока.Изобретение относится к автоматическому контролю газожидкостных смесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности и внаучно-исследовательской практикепри изучении гидродинамнческих процессов в трубопроводах и емкостяхна лабораторных, стендовых и опытных установках.Известно устроиство для определения количества газа, находящегося 10в нерастворенном состоянии в жидкости путем сжатия ее в закрытом сосуде Г 13,Однако данное устройство не позволяет измерять.истинное газосодержание во время отбора пробы, а придвижении по трубопроводу или в емкости структура потока существенно изменяется, особенно в нестационарныхпроцессах, измерения проводятся только для конечного объема взятой пробы.20Известен указатель соотношениядвух фаз, содержащий клапанное устройство для подачи заданного объемажидкости в камеру, з которой распсц ожен вертикально перемещающийсяот парового газовой фазы )давленияэлемент 2 ).Недостатком этого указателя является значисепьная погрешность.Наиболее близким по технической 30сущности к изобретению является устройство для контролч двухфазных потоков, содержащее разделенный подпружиненным в осевом направлении порш-.нем на подпоршневую и надпоршневую 35камеры дозирующий цилиндр, подпоршневая камера которого связана гидромагие сралью с трубопроводом анализируемого потока и со сборникомпроб, и управляемые клапаны, подключенные к программно-регистрирующемублоку 3 ,Известное устройство характеризуется значительной погрешностью иограниченными функциональными воэможностями, не позволяющими определять текущие параметры двухфазныхпотоков во время отбора пробы.Целью изобретения является повышение точности определения соотношения фаз и расширение функциональ Оной возможности устройства.Указанная цель достигается тем,что в устройстве надпоршневая камера доэируюшего цилиндра снабженавыходным патрубком, а устройстводополнительно содержит мерную емкость, подключенную через управляемый клапан к выходному патрубку надпоршневой камеры, расходомер, установленный на входе мерной емкости,датчик давления газа в подпоршневойкамере и установленные последовательно по движению анализируемого потока датчик давления и датчик сплошности анализируемой среды, при этомвсе указанные датчики подключены 65 к соответствующим входам программнорегистрирующего блока,На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля двухфазных потоковустройство состоит иэ дозирующегоцилиндра 1, разделенного поршнем 2с возвратной пружиной 3 на подпоршневую 4 и надпоршневую 5 камеры.Подпоршне,вая камера 4 снабжена датчиком 6 давлеЧия газа и соединена с трубопроводом 7анализируемого потока и сборником 8проб гидромагистралью 9 с установленными в ней клапанами 10 и 11 управления, датчиком 12 давления и датчиком 13 сплошности анализируемойсреды. Надпоршневая камера 5, заполненная жидким рабочим телом, соединена с мерной емкостью 14 магистралью 15, в которой установленырасходомер 16 и клапан 17 управления;Программно-регистрирующий блок 18соединен с клапанами 10, 11 и 17управления и со всеми датчиками 6,12, 13 и расходомером 16, В мернойемкости установлен датчик 19 уровня.Устройство для контроля двухфазных потоков работает следующим образом.В исходном положении клапаны 10,11 и 17 управления закрыты, полостьнадпоршневой камеры 5 и магистраль15, соединяющая последнюю с мернойемкостью 14, заполнены жидким рабочим телом. Перед началом отборапробы с программно-регистрирующегоблока 18 подается команда на открытие клапанов 10 и 17. Анализируемаясреда иэ трубопровода 7 поступает вподпоршневую камеру 4 дозирующегоцилиндра 1, преодолевая усилиевозвратной пружины 3. При этом поршень 2 вытесняет иэ надпоршневой полости 5 жидкое рабочее тело черезмагистраль 15 с расходомером 16 иклапан 17 в мерную емкость 14.Показания датчика 6 давления газа Ргпр), датчика 12 давления анализируемой среды Р ), датчика,13сплошности потока сд и расходомера16 с)фиксируются записывающей аппаратурой программно-регистрирующего блока 18.Отбор пробы заканчивается подачей сигнала с программно-регистрирующего блока 18 на закрытие клапанов 10 и 17 управления.Затем измеряется общее количествогаза Ю пр и жидкости Щв подпоршневой камере 4 доэирующего цилиндра 1 и количество жидкого рабочего тела в мерной емкости 14 (Фг +Мфж = Мме), например, с помощью датчика 19 уровня, после чего с программно-регистрирующего блока 18 подается команда на открытие клапанов11 и 17, в результате чего поршень2 под действием возвратной пружины3 вытесняет пробу анализируемой сре1012078 Составитель Н. РоманниковаРедактор М. Бандура Техред С.Мигунова Корректор А.Дзятков вЗаказ 2748/51 Тираж 871 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5аВшчч Юв ЮВШ 4 ЮВ Пещ Ш ШШЯ та те шееШ филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 цы через магистраль 9 в сборник 8. Одновременно с этим жидкое рабочее тело из мерной емкости 14 поступает в надпоршневую камеру 5, полностью заполняя ее объем. После полного вытеснения пробы из подпоршневой камеры 4 с блока 18 подается команда на закрытие клапанов 11 и 17 управления, Далее рабочий цикл прс- боотборника повторяется.Эамерив параметры, определяют 1 О объем газа(Ф.м )в анализируемом двухфазном потоке за период отбора проб по следующей зависимости:РГпР, 15м гпту РГмгде Щ ; объем газа в дозирующемцилиндре 1;Рг - давление газа в доэирующемцилиндре по показанию датчика 6 давления;Р 1 - давление анализируемой среды по показанию датчика 12.Кроме того, используя показания датчика 13 сплошности потока (с)и расходомера 168), определяют текущее значение расхода объема кадой фазы по следующим зависимостямис =КсС, :К(1- ),где К - коэффициент пропорциональности (выбирается для каждого-датчика),Для введения поправочных коэффициентов сравнивают с(по показанию расходомера 16) с суммой, +;ВПрименение предлагаемого изобретения позволяет относительно прототипа значительно расширить функциональные воэможности, а именно в фиксированный момент времени определитьфазовый состав ( текущее значение) иэа весь период отбора (интегральноезначение ) при одновременном контролерасхода отбираемой пробы.В практике лабораторных и экспериментальных исследований устройствоможет быть использовано для тарировки датчиков сплошности и расходомеров двухфазных потоков,Наличие датчика сплошности и доэирующего цилиндра, заполненногожидким телом, позволяет повыситьдостоверность получаемых результатов.