Устройство для измерения истинного объемного газосодержания

) 2948878 18-2 О 1 И 9/36 оударетвеннмй комнтет СССР о делам нзооретенн) Авторыизобретения С. Фокин, Е. Н. Гольдберг, А. С. Солодов В. А.,Кратиров, А. Н. Казаков, А. В. Ко По исследованию -",:;ния им.И. И. Ползуновеской кибернетикиийОЮго института Научно-производстве и проектированию энергетии Особое конструктор Ленинградского орден ное объединение еского оборудов кое бюро техно Ленина политеха М, И. Калини 71) Заявители(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИСТИННОГО ОБЪЕМНОГО ГАЗ ОСОДЕРЖАНИ ЯИзвестное устройство позволяет определять лишь усредненное за различные промежутки времени значение истинного объемного газосодержания или средней плотности двухфазного потока и не дает оперативной информации о пульсациях измеряемых параметров, Последние данные необходимы, например, для контроля режима работы парогенерируюших каналов атомного реактора канального типа, для контроля различных технологических процессов, для преаемому по устройство плош ности Изобретение относится к измерительной технике, а именно к радиоизотопным приборам для измерения истинного объемного газосодержания или средней плотности двух фазных сред и может быть использовано для исследования гидродинамики двухфаз- ных потоков и для контроля работы промышленных установок в энергетике, химической,атомной, нефтяной и других отраслях про- мышленности.Известно устройство для измерения истинного объемного газосодержания или средней плотности двухфазных сред, содержащее источник ионизирующего излучения, помещенный в зашитно-коллимирующее устройство, детектор ионизирующего излучения и электронный блок обработки информа: 15 ции 11.Недостатком данного устройства явля-, ется тот факт, что оно дает информацию лишь о среднем значении истинного объемного газосодержания и не позволяет судить о пульсациях и структурной функции измеряемого параметра.Наиболее близким к предлагтехнической сущности являетсядля экспрессного определения с движушихся по трубопроводу жидкостеи, содержащее источник ионизирующего излучения, помещенный в зашитно-коллимируюшее устройство, и детектор ионизируюшего излучения, размешенные с противоположных сторон контролируемого объекта, формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом детектора, а также интенсиметр, вход которого соединен с выходом формирователя, пересчетные устройства, накопительный счетчик, коммутатор, счетчик результата, схемы совпадения, управляющие триггеры, делитель частоты, задающий генератор и формирователь опроса, выход интенсиметра соединен с перфоратором 12.здотвращения аварийных ситуаций в котлахи парогенераторах, . где пульсации газосодержания могут привести к кризису теплопередачи и разрушению конструкции.Кроме того, при исследовании газожидкостных потоков часто возникает необходимость в определении структурных функцийТ контролируемых параметров, которыев общем случае определяются следующим образом:Т(т,) = Р(1+ ) - Р(1),где р(1) - контролируемый параметр;- временной сдвиг.Структурные функции позволяют судитьо стационарности процесса и,выявлять егоскрытые периодичности. Для стационарныхпроцессов структурные, функции тесно связаны с корреляционными функциями.Известное устройство также не позволяетнепосредственно определить структурнуюфункцию пульсаций газосодержания.Целью изобретения является расширение20функциональных возможностей устройствапутем дополнительного определения дисперсии и структурной функции измеряемого параметра.Указанная цель доститается тем, что вустройство для измерения истинного объемного газосодержания, содержащее источникионизирующего излучения, помещенный взащитно-коллимирующее устройство, и детек.тор ионизирующего излучения, размещенные с противоположных сторон контролируемого объекта, формирователь импульсов,вход которого соединен с выходом детектора,а также интенсиметр, вход которого соединен с выходом формирователя, введены формирователь интервала, схема И, управляемый генератор тактовой частоты, схема за 35держки, схема усреднения и устройство индикации, при этом выход формирователяимпульсов соединен с первым входом схемы И и входом фор 1 иирователя интервала,выход которого через схему задержки подключен ко второму входу схемы И, выход 40которой через схему усреднения соединен сустройством индикации, а управляемый генератор тактовой частоты подключен к управляющим входам формирователя интервала и схемы задержки.Измерение интенсивности пульсаций га 45зосодержания или дисперсии средней плотности двухфазной среды основано на использовании экспоненциальной зависимости частоты следования импульсов на выходе формирователя от средней плотности Контролируемой среды. В частности, эта зависимостьимеет место в случае просвечивания последней узким пучком -излученияЬ = Ь,ехр( - М 1),55 где Ьо - частота следования импульсов в отсутствии контролируемой среды внутри контролируемого объекта; 4- коэффициент ослабления излучения;Р - средняя плотность контролируемойсреды.Рассмотрим отношение двух некоррелиро. ванных значений частоты следования импульсовЛ ххр ееех -Лххх ее ххххЬ(ф) Ь, ехр-Лу(ВЛ: ехр-Ау(1+ ,) -Р(ь)3 ) .Разложим экспоненту в степенной ряд и произведем временное усреднение. Пренебрегая членами ряда, начиная с пятого и учитывая, что среднее значение нечетных степеней этого ряда равно нулю, получим:с Ь(С+т) 1 ЛРВ+т -РИЦь(ц 3 =1+ко,2где к = - коэффициент пропорциональгНости;бр - дисперсия средней плотности,Средняя плотность двухфазной среды Ясвязана с истинным объемным газосодержанием Ч следующим выражениемР=Р - ч(У - У ),гдеУщ,у - плотности жидкости и газа соответственно, Тогда среднеквадратичные интенсивности пульсаций газосодержания иплотности связаны соотношением1(,-х,)Таким образом, измеряя среднее значение отношения частот следования импульсов на выходе формирователя, соответствующих некоррелированным значениям плотности, и вычитая постоянную составляющую, можно оценить среднеквадратичную интенсивность или дисперсию контролируемого параметра,На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство для измерения истинного объемного газосодержания двухфазных сред содержит источник ионизирующего излучения 1, помещенный в защитно-коллимирующее устройство 2, и детектор ионизирующего излучения 3, размещенные с противоположных сторон контролируемого объекта, формирователь импульсов 4, интенсиметр 5, формирователь интервала 6, схему задержки 7, управляемый генератор тактовой частоты 8, схему И 9, схему усреднения 10 и устройство индикации 11, Выход детектора ионизирующего излучения 3 через формирователь импульсов 4 соединен с входами интенсиметра 5 и формирователя интервала 6. Выход формирователя 4 соединен также с первым входом схемы И 9, второй вход которой через схему задержки 7 соединен с выходом формирователя интервала 6. Выход схемы И 9 через схему усреднения 10 сое-, динен с устройством индикации 11. Выход управляемого генератора тактовой частоты 8 подключен к управляющим входам фор5мирователя интервала 6 и схемы задержки 7.Поток у -квантов от источника ионизирующего излучения 1, сформированный защитно-коллимирующим устройством 2, послевзаимодействия с веществом контролируемой двухфазной среды поступает на детектор ионизирующего излучения 3, где преобразуется в последовательность электрических импульсов, поступающих на вход формирователя импульсов 4.Формирователь импульсов 4 представляет собой пороговое устройство, осуществляющее амплитудную дискриминацию входныхимпульсов в соответствии с энергией первичных у-квантов и формирование импульсовпо амплитуде и длительности. С выходаформирователя последовательность электрических импульсов поступает на входы интенсиметра 5, формирователя интервала 6 исхемы И 9.В интенсиметре 5, представляющем собой дискретное устройство и содержащем типовые функциональные узлы-счетчики, регистр, преобразователь код-напряжение,частота следования импульсов преобразуется в двоичный код и в постоянное напряжение, соответствующее значениям контролируемого параметра. Как двоичный код, таки постоянное напряжение могут быть использованы в качестве выходного сигнала.Формирователь интервала 6 запускаетсятактовым импульсом от управляемого генератора тактовой частоты 8 и формирует временной интервал, длительность которого обратно пропорциональна частоте входныхимпульсов, Этот интервал задерживается всхеме задержки 7 на такт работы и затемпоступает на вход схемы И 9, где заполняется входными импульсами, поступающими 35на первый вход этой схемы.Таким образом, сигнал на выходе схемы И 9 пропорционален отношению числаимпульсов, соответствующих значению контролируемого параметра в текущем такте раО40боты устроиства к числу импульсов, зарегистрированных в предшествующем такте,Формирователь интервала 6 содержитсхему И, делитель частоты и управляющийтриггер. В состав схемы задержки входятдва формирователя .интервала, аналогичныхописанному. Отличие состоит в том, что запуск нх поочередно осуществляется задним фронтом выходного импульса формирователя интервала 6, а на вход поступают импульсы непосредственно от задающего генерато 50 ра, входящего в состав управляемого генератора тактовой частоты 8.В схеме усреднения 10, включающей в себя накопительный счетчик и регистр памяти, происходит суммирование импульсов, прошедших через схему И 9 и вычитание ы постоянной составляющей.Сигнал на выходе схемы усреднения 1 О . соответствует среднему квадрату приращения контролируемого параметра за промежуток времени, длительность которого определяется величиной тактовой частоты, Минимальное значение промежутка времени выбирается из условия, чтобы разделенные им значения процесса изменения средней плотности не были бы коррелированы, и определяется по структурной или автокорреляционной функции процесса изменения средней плотности, измеренной при минимальной екорости исследуемого потока.С выхода схемы усреднения 10 код, соответствующий дисперсии контролируемого параметра, поступает в устройство индикации 11, представляющее собой трехдекадный двоично-десятичный счетчик импульсов с индикацией. Для определения среднеквадратичной интенсивности пульсаций истинного объемного газосодержания в состав устройства индикации 11 может быть введено устройство для извлечения корня.Изменяя частоту следования импульсов управляемого генератдра.тактовой частоты 8 и, тем самым, длительность промежутка времени, за который определяется средний квадрат приращений контролируемого параметра и регистрируя при этом показания устройства индикации 11, можно определить структурную функцию контролируемого параметра.Введение в известное устройство для измерения истинного объемного газосодержания новых отличительных признаков дает возможность, используя особенности радио- изотопных измерительных устройств, а именно, нелинейный, в частности, экспоненциальный характер основного уравнения измерения, определить дисперсию и структурную функцию измеряемого параметра, т.е. расширить функциональные возможности известного устройства.Применение данного устройства может быть полезно для контроля работы промышленных установок, в которых используются двухфазные потоки. Оперативная информация о пульсациях истинного объемного газо- содержания позволит предотвратить возмож. ные аварийные ситуации, связанные с изменением режима течения потока, приводящие к появлению вибраций, кризиса теплопередачи и разрушению конструкции.Определение структурной функции с помощью данного устройства может улучшить экономическую эффективность при исследовании двухфазных потоков за счет снижения затрат, связанных с обработкой результчтов измерений, полученных известными устройствами, средствами вычислительной техники. Формул изобретенияУстройство для измерения истинного объемного газосодержания двухфазных. сред,920465 Составитель М, Дан Техред А. Бойкас,Тираж 883 овКорректор О. БилакПодписноеСССРтийб., д. 4/5Проектная, 4 Редактор Н. Г Заказ 2322/43 ат ИИПИ Госупо, делам5, Москва,ППП Пате В дарственного комитет изобретений и откры Ж - 35, Раушская нант, г. Ужгород, ул. 3лиа содержащее источник ионизирующего излучения, помещенный в защитно-коллимирующее устройство, и детектор ионизирующего излучения, размещенные с противоположных сторон контролируемого объекта, формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом детектора, а также интенсиметр, вход которого соединен с выходом формирователя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем дополнительного определения дисперсии и структурной функции измеряемого параметра, в него введены формирователь интервала, схема И, схема задержки, управляемый генератор тактовой частоты, схема усреднения и устройство индикации при этом выход формирователя импульсов соединен с первым входом схемы И и входом формирователя интервала,выход которого через схему задержки подключен ко второму входу схемы И, выход которой через схему усреднения соединен с устройством индикации, а управляемый генератор тактовой частоты подключен к управляющим входам формирователя интервала и схемы задержки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Стырикович М. А., Резников М, И,О Методы экспериментального изучения процессов генерации пара. М., Энергия, 1977,с. 145.2, Лозовский Л. А. Установка для экспрессного определения сплошности движу 5щихся по трубопроводу жидкостей. Заводская лаборатория, 1978, т. 44,7 с. 830