Способ определения расхода газа и жидкости

(56) Патент СШАкл, б 01 Р 1/42. В 4753114 А онтроле за расхов автоматических оцессе эксплуаизменно считаетс тации.а(ь 1 фМС) ения расходов описаны в раДля вспри помощлируемымобстоятельжающего у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ л. МЗЗектросварки им. Е.О,Пата пенко, П.М.Кавуненко(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЗА И ЖИДКОСТИ(57) Использование: при кдом газов и жидкостей Изобретение относится к способам контроля эа расходом газов и жидкостей в автоматических системах стабилизации и управления расходом газов и жидкостей с использованием расходомерных сужающих устройств.Измерение расхода при помощи сужаю- щего устройства, установленного на пути движения потока газа или жидкости, основано на измерении перепада давления на таком устройстве,Сужающее устройство представляет собой дроссельную шайбу, сечение просвета которой всегда меньше сечения просвета трубопровода.Способы и правила измергаза или жидкости подробноботах Кремлевского П,П. х способов измерения расхода сужающих устройств с нерегутверстием, общим является то тво, что площадь отверстия сутройства не контролируется, а системах стабилизации и управления расхода газов и жидкостей с использованием расходомерных сужающих устройств. Сущность изобретения; при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство определяют давление, температуру и одновременно формируют оптический поток, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади критического сечения сужающего устройства и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода, 1 ил. Более совершенным является способ определения расхода газа, проходящего по трубопроводу через сопла с критическим сечением, включающий определение давления датчиками, расположенными в потоке газа до его входа в сопла, а также измерение температуры блоком, установленным в критическом сечении, и вторым блоком. установленным в потоке газа за первым блоком, ниже его по течению. взятый в качестве прототипа к заявляемому изобретению.Существенным недостатком данного технического решения, с точки зрения решаемой авторами задачи, является невозможность проконтролировать изменение расхода газа (жидкости), вызываемое изменением площади критического сечения сопла, вследствие, например, засорения, эрозии, намораживания газа и т,д.Целью изобретения является повышение точности за счет контроля за изменени 1760333ем площади проходного сечения сужающего устройства.С этой целью в известном способе определения расхода газа и жидкости при котором определяют давление и температуру при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство и обрабатывают результаты измерений, одновременно формируют поток оптического излучения, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади его критического сечения, и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода О по формулегде Ро - давление на входе в сужающее устройство;Г - уточненная площадь критического сечения сужающего устройства;То - абсолютная температура потока на входе сужающего устройства;1 - функция связывающая параметры Ро, Ео, То потока с его расходом.На фиг,1 представлена схема устройства для определения расхода потока газа или жидкости, учитывающая изменение площади критического сечения сужающего устройства.Критическое сопло 1 как разновидность сужающего устройства расположено в трубопроводе 2, который имеет входной 3 и выходной патрубок 4, Источник светового излучения (лампа накаливания) 5 находится по одну сторону сопла 1, а приемник излучения 6 (фоторезистор) - по другую, В трубопроводе 2 установлен дополнительный такой же приемник излучения 7, Блок 8 мостового включения фоторезисторов соединен с обоими приемниками излучения и имеет выходной сигнал Чо, содержащий информацию Чо об изменении площади критического сечения сопла.Для прохождения излучения от источника 5 к приемнику 6 сквозь трубопровод 2 использованы прозрачные для света заглушки 9.Штуцеры 10 служат для подключения датчиков давления, а термодатчик 11 (термопары) служит для измерения температуры потока,При нормальном функционировании сопла, т,е, когда нет изменений критического сечения, расход вещества, поступающего из патрубка 3 по трубопроводу 2 сквозь сопло 1 к патрубку 4, определяется по известной методике на основании результатов изменения давлений и температур потока,проходящего сквозь сопло 1.Световой поток формируется источником излучения 5 интенсивностью 1, прохо 5 дит сквозь прозрачную заглушку 9 скоэффициентом пропускания излучения М,и попадает на сопло, перпендикулярно плоскости критического сечения.Часть светового потока проходит сквозь10 сечение сопла площадью Ро попадает наприемник излучения 6 и вызывает появление на выходе приемника 6 сигнала, соответствующего принимаемому световомупотоку, причем15 Ф 2= Го 126,гдето - поток излучения, попавший на приемник 6;12 - коэффициент прозрачности единицы длины потока вещества;20 Ь - расстояние от заглушки до приемника 6.Площадь поверхности приемника 6, чувствительной к данному излучению Яо больше площади критического сечения сопла 1.25 На приемник 7 попадаетсветовой потоквеличины Ф 1;с 1) = 1 Я, Е Е Ь,где Ь - расстояние от заглушки 9 до приемника 7,Фотоприемники 7 и 6 включены в мостовой детектор, изображенный на фиг,2, гдеприемник 7 по фиг,1 представлен как резистор Я 1, приемник 6 по фиг,1 представленкак резистор Й 2, Я 4 - балластный резистор;Йз регулировочный; Е 1 - источник стабилизированного напряжения; Ч - индикаторный прибор,Соп.ротивления резисторов Я 1 и Я 2 зависит от светового потока, попадающего на ихчувствительную поверхность, причем выбран рабочий участок данных фоторезисторов с прямопропорциональной зависимостью:Й 1= Я 1 Ф 1; Й 2 = Я 2 Ф 245Я и Я - соответственно чувствительностифоторезисторов Я и Яг.Выходной сигнал Чо мостовой системы(фиг,2) соответствует величине изменения50площади сечения сужающего устройства,при нормальном функционировании кото- рого о =055Неодинаковость чувствительностей Яи52, длин (1 и 5 сопротивлений Яз и Я 4 в мостовой схеме компенсируется регулировкой резистора ЯзМостовая схема включения фоторезисторов Й 1 и Й 2 позволяет исключить влияниенестабильности интенсивности излучения,коэффициентов прозрачности вещества К 2 изаглушки К 1,Выходной сигнал Чо - это ток через индикаторный прибор, который определяется 5по известной формуле для мостового датчика:Й 1 В 4 - Й 2 1 ЗЯ 1 Я 2 (ЯЗ + Я 4) + ЯЗ Я 4 (Я 1 -1- Я 2) 10При изменении площади критического сечения Ео сопла 1 на величину Ь Ео по одной или нескольким вышеуказанным причинам происходит изменение величины 15 потока Ф 2, попадающего на приемник 6:Ф 2 + ЛФ 2 = 1(Ео+ ЛЕо) 1(1 1(2 ЬоткудаЛ Ф 2 = 1 1(1 12 Ь Л ЕоПоскольку Ф 1 остается неизменным, то выходной сигнал Ч 1, сформированный на мостовом детекторе будет таким;Ч 1=Чо+б В 2.дЧ,25Разница Чо - Ч 1 пропорциональная изменению ЬЕ Величина 1 Чо - Ч 11= Ч 11 приЧо =О.Следовательно, Ч 1 является величиной,пропорциональной Ь Ео, значение которойслужит основанием для проведения коррекции результатов вычисления расхода.Изобретение может иметь более широкую область применения, так как введение дополнительного контролируемого параметра при вычислении распада жидкости или газа позволяет повысить точность измерения расхода расходомерного сужающего устройства за счет устранения погрешности измерения, возникающей во время эксплуатации,Формула изобретения Способ определения расхода газа и жидкости, при котором определяют давление и температуру при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство и обрабатывают результаты измерений, о тличающийся тем,что,сцелью повышения точности эа счет контроля за изменением площади проходного сечения сужающего устройства, одновременно формируют поток оптического излучения, принимают это излучение до и после сужающего устройства, определяют изменение площади его критического сечения и с учетом уточненной площади критического сечения определяют значение расхода 6 по формуле где Ро - давление на входе в сужающееустройство;Ео - уточненная площадь критическогосечения сужающего устройства;То - абсолютная температура потока навходе сужающего устройства;1 - функция, связывающая параметрыРо, Ео, То потока с его расходом.1760333г,1Составитель В,ЦивилТехред М.МоргенталедактКорректор Л,ФЗаказ 3178 ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10