Тепловой расходомер

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11970313(1)М Кт 3 С 01 Г 1/68 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30. 10.82 В,М,Торбенко, И.А.Спи С,Б.Шт(54) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР Изобретение относится к измерениюрасхода жидкости и газов и может быть использовано в химической, нефтяной, нефтегазовой и других отраслях промышленности.Известны тепловые расходомеры, содержащие трубопровод с расположенными на нем нагревателем и термочувствительными элементами, установленными до и после нагревателя, измерительную мостовую. схему. Измерение расхода в известных устройствах осуществляется с подводом к нагревателю постоянной мощности и измер нием разности температур термочувствительных элементов или с поддержанием постоянной разности температур и измерением мощности, расходуемой на нагрев 1 . Недостатком известных устройствявляется большая инерционность.Наиболее близким к предлагаемомуявляется тепловой расходомер, содержащий измерительньж участок трубопрвода с расположенными на нем двумянагреваемыми термочувствительнымиэлементами, включенными в мостовуюизмерительную схему. Измерительнаясхема включаЕт в себя усилитель, ре версивный двигатель, потенциал-регулятор и регистрирующий прибор 21,Известное устройство, охваченноеотрицательной обратной связью, обладает малой инерционностью, достигающей нескольких десятков секунд, однако выходная величина его (мощность)является квадратичной функцией тока или напряжения. Для получения вы.ходного сигнала расходомера в виделинейной функции необходимо использовать функциональные преобразователи, усложняющие устройство и снижающие его точность. Этот расходомер 15 позволяет измерять лишь величину,но не знак расхода, кроме того,измерительная цепь, содержащая элен".тромеханическое устройство, довольно громоздка. Все это приводит к 0 тому, что точность устройства иего быстродействие довольно низкие.Цель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия и.чувствительности.Указанная цель достигается тем,что в тепловой расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с расположенными на нем нагреваемыми термочувствптельыыми элеменЗ 0 тами, включенными в мостовую измери 970113тельную схему с источником напряжения, усилитель, подключенный к выходу мостовой измерительной схемы, и регистрирующий прибор с фильтром на входе, в измерительную схему введены дополнительный источник переменного 5 напряжения, два тиристора, две цепи управления тиристорами, подключенные к управлякщим электродам тиристоров, между термочувствительными элементами установлен дополнительный нагре ватель, а нагреваемые термочувствительные элементы выполнены с раздельными обмотками нагрева и измерения, при этом выход усилителя соединен последовательно с цепями управления тиристорами, общий выход которых подключен к выходу дополнительного источника переменного напряжения один из входов которого соединен с общей точкой нагревательных обмоток термочувствительных элементов и дополнительного нагревателя, - , другой - с дополнительным нагревателем, с вторым выходом источника переменного напряжения и среднйй точкой управляющих электродов тиристоров, а с другой стороны нагревательные обмотки термочувствительныхэлементов подключены к аноцам тиристоров и к регистрирующему прибору.На чертеже представлена схема теплового расходомера.На измерительном участке трубопровода 1 расположены нагреватель 2 и два термочувствительных элемента 3 и 4, выполненные в виде обмоток, и два дополнительных нагревателя 5 и б, также выполненные в виде обмоток, навитых поверх термочувствительных элементов 3 и 4. Термочувствительные элементы 3 и 4 являются 40 двумя плечами измерительной мостовой схемы 7, выход которой подсоединен к усилителю 8. Выход усилителя 8 соединен последовательно с выходом источника.9 переменного напряжения 45 и с цепями 10 и 11 управления тиристорами 12 и 13. Дополнительные нагреватели 5 и б включены в цепи анодов тиристоров 12 и 13. Вход фильтра 14 нижних частот подключен к анодам тиристоров 12 и 13, а его выход - к вторичному прибору 15 .Устройство работает следующим образом.При отсутствии расхода жидкости или газа по трубопроводу 1 сопротивления термочувствительных элементов 3 и 4 одинаковы, так как они расположены на одинаковом расстоянии от нагревателя 2. Мостовая схема 7 60 находится в равновесии, сигналы на входе и выходе усилителя 8 равны нулю, а тиристоры 12 и 13 источником 9 переменного напряжения через цепи 10 и 11 управления открыты на четверть периода. При этом напряжения на анодах тиристоров 12 и 13 одинаковы, а напряжение на входе фильтра 14 нижних частот равно нулю.Дополнительный источник литания в описываемом расходомере имеет на выходе напряжение, сдвинутое на 90 ф относительно выходного напряжения усилителя. Благодаря этому даже при отсутствий сигнала на выходе усилителя оба тиристора оказываются открытыми на четверть периода, и через дополнительные нагреватели про-" ходит половина максимального тока.При наличии расхода по трубопроводу 1 мостовая схема 7 выходит из равновесия, и на его выходе появляется сигнал. Выходной сигнал усилителя 8, складываясь с выходным напряжением источника 9, плавно открывает один из тиристоров раньше другого в зависимости от величины и знака расхода по трубопроводу 1. Напряжение на анодах тиристоров 12 и 13 становится не равным между собой, что приводит к появлению сигнала на входе и выходе фильтра 14 нижних частот, В широком диапазоне токов основного и дополнительных нагревателей в исходном состоянии напряжение на входе вторичного прибора 15 прямо пропорционально величине расхода по трубопроводу 1, а знак этого напряжения зависит от направления расхода. выходной сигнал расходомера,"коэффициенты пропорцио.нальности,- температуры дополнительных нагревателей; - мощности, рассеиваемыев дополнительных нагревателях,ф ХЭЫХТ и Т Р и Р Благодаря использованию предлагаемого устройства отпадает необходимость в использовании функциональных преобразователейБыстродействие его определяется лишь постоянными времени термочувствительных элементов 3 и 4 и дополнительных нагревателей 5 и б, Изменяя величину напряжения, питающего дополнительные нагреватели, можно изменять чувствительность расходомера, приводя ее в соответствие с требуемойВместе с изменением чувствительности при этом изменяется и линейность статической характеристики расходомера (из квадратичной она становится близкой к линейной в соответствии с формулой0,=(Т-т : (Р-Р )= =," МООРГ(1 о+д 1) - (1 о-д 1=2"ф 1 онагрдНИИП ираж лиал ППП "Патент",Ужгород, ул.Проектн 1, . - ток тиристоров придотсутствии расхода(при отсутствии напряжения на выходе усилителя),1, Ь 1 - токи тиристоров, вызываемые расходом (выход,ным напряжением) усилителя;Й, - сопротивление дополнительных нагревателейОднако величину тока можно изменять не только путем изменения величины напряжения, питающего дополнительного нагревателя, но и путем изменения сдвига фазы дополнительного источника питания. Это дает воэможность основной и дополнительные нагреватели питать от одного источника, что упрощает конструкцию расходомера и снижает число проводни-ков линии связи между датчиком и вторичным прибором.Выполнение устройства предлагаемой конструкции позволит повысить точность измерения, чувствительность и быстродействие прибора, обеспечить линейноств выходного сигнала и воэможность измерять расход реверсивных потоков. формула изобретения Тепловой расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с расположенными на нем двумя нагреваеьими .термочувствительными элементами, включенными в мостовую измерительную схему с источником напряжения, усилитель, подключенный к выходу мостовой измерительной схемы, и регистрирующий прибор с фильт ром на входе, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повыаения точности измерения, быстродействия и чувствительности, в измерительную схему введены дополнительный источник переменного,напряжения, два тиристора, две цепи управления тирнсторами, подключенные к управлякщим .электродам тиристоров, между термо чувствительными элементами установлен дополнительный нагреватель, а нагреваемые термочувствительные элементы выполнены с раздельными обмотками нагрева и измерения, при 35 этом выход усилителя соединен последовательно с цепями управления тиристорами, общий выход которых подключен к выходу дополнительного источника переменного напряжения, 20 один из входов которого соединен с "общей точкой нагревательных обмоток термочувствительных элементов и дополнительного нагревателя, другой - с дополнительным нагревателем, 25 с вторым выходом источника переменного напряжения и средней точкой управляющих электродов тиристоров, а с другой стороны нагревательные обмотки термочувствительных элеЗ 0 ментов подключены к анодам тиристоров и к регистрирующему прибору. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кремлевский П.П. Расходомерыи счетчики количества. М.-Л., "Ма-.шиностроение", 1975; глава 19.2. Рудный Н.М. и др. Бесконтактный тепловой расходомер с .постоявнымперепадом температур. - "ПрибОры 40 и системы управления", 1972, 9 б.