Устройство для измерения объемного расхода в цилиндрическом трубопроводе

О П И С А Н И Е 753367ИЗОБРЕТЕЙ Ия Союз Советских Социалистических Республик;51)1(" б 01 Г 16 7,77 (21) 2505406/18-1 (32) 23.07.76 (33) США Государственный коми СССРпо делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07.09.80(72) Автор изобретения Инастране Альвин Эдмунд1) Заявител Иностранная фирм он де Немур энд (США) Е, И. омпан(54) УСТРО ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪ В ЦИЛИНДРИЧЕС 1(ОМ 1 СТВОМНОГО РАСХОДАТРУБОПРОВОДЕ Д турбу- крат- трубоо- о Изобретение относится к ультразвуковым расходомерам и может быть использовано для определения объемного расхода текучей среды в цилиндрических трубопроводах. 5Известны устройства для измерения объемного расхода в трубопроводах 111, 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 об работки данных измерения скоростей.Для подсчета объемного расхода значения скоростей потока по отдельным траекториям складываются с весовыми множителями, значения которых зависят от дли 20 ны и расположения траекторий. Это усложняет устройство для обработки данных, так как траектории имеют различную длину и каждый весовой множитель нужно определять отдельно.25Наиболее близким из известных по технической сущности к изобретению является устройство для измерения объемного расхода в цилиндрическам прубопроводе 2, содержащее установленные на трубопро- ЗО воде ультразвуковые преобразователи, которые подкл 1 очаны к измерительной схеме. Акустические преобразователи содержат по паре датчиков, излучающих ультразвук по 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 ультразвука через поток по хордам одинаковой длины, кратчайшее расстояние которых по оси трубопровода равно 0,5 - 0,6 Р, где - Л радиус трубопровода.С целью измерения в потоках с лентностью и со структурным ядром чайшее расстояние от хорд до оси провода равно 0,54 Й.С целью измерения в ламинауных п токах кратчайшее расстояние от хорд д оси трубопровода равно 0,5 Р.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для измерения объемного расхода с четырьмя ультразвуковыми преобразователями; на фиг. 2 - отрезок цилиндрического трубопровода с расположенным на немультразвуковым 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 ламинарного потока - л. п.).На отрезке трубопровода 1 радиуса Я размещена пара датчиков ультразвукового преобразователя 2 с возможностью распространения ультразвука через поток по хорде 3, кратчайшее расстояние которой Х от оси трубопровода 1 равно 0,5 - О,б 1 с (фиг, 1 и 2), В случае потока с турбулентностью пли со структурным ядром оптимальным является расположение траектории на расстояние 0,54 Л, 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, включаюпей 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 3. Выходные сигналы измерителей 4 для каждой хорды одинаковой длины складываются в сумматоре Б,и подаются на вход перемножителя б, где производится операция перемножения этого сигнала, величин радиуса Р трубопровода 1, длины отрезков траектории ультразвука по хордам 3 и среднего весового коэффициента. Производится также деление на число траекторий. В результате па 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 Р, то в диапазоне знаХчений от 0,5 до О,б погрешность при определении объемного расхода будет невелика для потоков с различной турбулентпостью 1 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.5 пменьшая погрешность получается при знаХчении=-0,54. Для измерения и в ламинарных потоках нужно выбирать трае Оторию по хорде 3, находящейся на расстоянии 0,5 Л. Прп увеличении числа траекторий точность измерения объемного расхода увеличивается, но больше четырех траекторий выбирать нецелесообразно, так как точность в этом случае увеличивается незначительно и не оправдывает затраты на дополнительное оборудование.Предложенное устройство имеет высокую точность измерения для различных 20профилей потоков при упрощении блока обработки данных, что обусловлено выбором траекторий измерений на одинаковых радиальных расстояниях и одинаковых отрс., ов траекторий.25Формула изобретения 1, Устройство для измерения объемногорасхода в цилиндрическом трубопроводе,содержащее установленные на трубопроводе ультразвуковые преобразователи, которые подключены к измерительной схеме,отличающееся тем, что, с целью повышенпя точности измерения, ультразвуковые преобразователи расположены с воз 35можностью распространения ультразвукачерез поток по хордам одинаковой длины,кратчайшее расстояние которых до оситрубопровода равно 0,5 - О,б К где Л40 радиус трубопровода,2. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью измерения в потокахс турбулентностью и со структурным ядром,кратчайшее расстояние от хорд до оси тру 45 бопровода равно 0,54 Р.3. Устройство по п 1, отл и ч ающе ес я тем, что, с целью измерения в ламинарных потоках, кратчайшее расстояние отхопд до оси трубопровода равно 0,5 Я.50Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Патент США35 б 4912, кл. С 01 Р500, 1971.55 2, Патент США3780577, кл 6 01 Р5/00, 1973 (прототип) .753367 фиг. г фиг, 3 Составитель В. АнтиповТехред А. Камышникова Корректор И. Осиповская Редактор Н. Суханова Тнп. Харьк. фил. пред. сПатент Заказ 985/1118 Изд. Мг 415 Тираж 810 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5