Способ измерения плотности жидких сред и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХоааидпяеснипРЕСПУБЛИК А 5)4 Ь 01 И 9 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВУ СКОМУ СВИ А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЙТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ)ТИ(56) Авторское свидетельство СССР) 387260, кл, 0 01 11 9/24. 1975Автоматические приборы, регуля-торы и вычислительные системы. Справочное пособие под ред. Кошарского Б.Д, Л., "Машиностроение",197, с. 195,.рис. У 11, 14 в(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИ 1- КИУ. СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЯСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ измерения плотности жидких сред, включающий пропускание радиоактивного излучения через участок среды и емкость и измерение интенсивности ослабленного излучения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности измерений, дополнительно, одновременно с первым, пропускают радиоактивное излучение через второй участок среды, причем на этом участке в текущей жидкой среде устанавливают экран, а о плот- вР ности среды судят по разности- сигналов осл 3 фленного излучения от двухучастков:среды.1042446 2, Устройство измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивного излучения, установленные диаметрально противоположно с внешней стороны емкости .с текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно содержит второй источник и второй детектор радиоактивного излучения,Изобретение относится к способами устройствам для измерения плотности жидких сред с использованиему-излучения, в частности суспензий,вызывающих истирание внутренних поверхностей емкостей, трубопроводовили отложение на них инкрустаций,и может применяться в химической,металлургической, пищевой промьппленностях.Известен способ непрерывного измерения плотности жидких сред и устройство для его осуществления, согласно которому у-излучение пропускают через емкость, заполненную жидкостью. О ее плотности судят по степени поглощения у-излучения.Основным недостатком известногоспособа и устройства является относительно низкая точность измерений,обусловленная истиранием стенок емкости или отложением инкрустаций,Наиболее близким техническим решением для способа является способизмерения плотности жидких сред,включающий пропускание радиоактивного излучения через участок среды иемкость и измерение интенсивностиослабленного излучения,В данном способе используют гамма-излучение,Наиболее близким .техническим решением для устройства является устройство для измерения плотности жидких сред, содержащее источник и детектор радиоактивного излучения,установленные диаметрально противоположно с внешней стороны емкости с установленные аналогично первым источнику и детектору излучения, вто"рой преобразователь, соединенный совторым детектором, вычислительноеустройство, первый вход которого сое"динен с первым преобразователем, второй вход - со вторым преобразователем, а выход соединен с регистратором, и экран, размещенный в текущейжидкой среде на пути радиоактивногоизлучения второго источника. текущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, ирегистратор.Однако целый ряд жидкостей создают инкрустации на внутренних поверхностяхтрубопроводов, довольно значительные по толщине, или истираютвнутренние поверхности, трубопроводов.10Основным недостатком известного спо соба и устройства является возникно-.вение значительной погрешности измерения плотности10-152) в случаеотложения инкрустаций или истирания 15стенок емкостей.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставлейная цель достигаетсятем, что в способе измерения плотности жидких сред, включающем пропускание радиоактивного излучения черезучасток среды и емкость и измерениеинтенсивности ослабленного излучения,дополнительно, одновременно с пер 2 б вым, пропускают радиоактивное излучение через второй участок среды,причем на этом участке в текущейжидкой среде устанавливают экран,а о плотности среды судят по разности сигналов ослабленного излученияот двух участков среды.Устройство измерения плотностижидких сред, содержащее источники детектор радиоактивного излучения,установленные диаметрально противоЗ 5 положно с внешней стороны емкости стекущей жидкой средой, преобразователь, соединенный с детектором, ирегистратор, дополнительно содержит3 . 104244второй источник и второй детекторрадиоактивного излучения, установленные аналогично первым источнику ндетектору излучения, второй преобразователь, соединенный со вторым детектором, вычислительное устройство,первый вход которого соединен с первым преобразователем, второй входсо вторым преобразователем, а выход 10соединен с регистратором, и экран,размещенный в .текущей жидкой среде.на пути радиоактивного излучениявторого источника,Пропускание -излучения через 15среду одновременно по двум каналам,один из которых экранирован, позВоляет получить два сигнала, при этомсигнал в неэкранированном канале характеризует плотность жидкой среды 20с.погрешностью измерения, присущейпрототипу, а сигнал в экранированномканале, сформированный искуственно,путем внесения дополнительной погрешности вследствие образования с 25помощью экрана двух дополнительныхистирающих слоев или слоев инкруста-,;ций, позволяет при выполнении вычислительной операции получить сигнал.пропорциональный истинной плотности З 0исключив влияние истирания или инкрустаций стенок емкости с анализируемой средой или трубопровода.Изобретение поясняется чертежом,где представлена схема устройстваизмерения плотности, реализующегоданный способ измерения.Устройство для измерения плотности жидких сред содержит два источ- .ника радиоактивного излучения: первый 1 и второй 2. Диаметрально противоположно им установлены два де-.тектора радиоактивного излучения:первый 3 и второй 4. Источники и детекторы установлены с внешней стороны емкости с контролируемой средой,представляющей собой, в частности,трубопровод 5,Устройство имеет также два преобразователя, соответственно первый 6 50и второй 7, служащие для преобразования сигналов, поступающих с первого и второго источников радиоактивного излучения 1 и 2. Между втррцмисточником радвоактивного излучещия Бб2 и детектором радиоактивного излучения .4 внутри трубопровода 5 на неко-тором расстоянии отего стенок установлен экран 8, выполненный иэ мате-,6 4риала трубопровода 5. Для получения идентичных сигналов, поступающих от источников излучения как на первый,детектор излучения, так и на второй детектор, суммарную толщину стенок трубопровода 5 на пути радиоактивного излучения первого источника и экрана 8 выбирают равной суммарной толщине стенок трубопровода 5 на пути радиоактивного излучения второго источника. Такое уравнение толщины может быть достигнуто, в частности тем, что на внутренней стенке трубопровода 5 может быть установлена дополнительная пластина 9, аналогичная по тапщине, сечению и материалу экрану 8.Устройство содержит также вычислительное устройство 10 и регистратор 11. Первый детектор радиоактивного излучения 3 соединен со входом первого преобразователя 6, выход которого соединен с одним из входов вычислительного устройства 10, выход которого соответственно соединен со входом регистратора 11. Регистратор 11 градуируют дпя конкретной суспенэии в требуемых единицах, например, кг/м . Второй детектор радиоактивного излучения соединен со входом второго преобразователя 7, выход которого соединен с другим входом вычислительного устройства 10, Вычислительное устройство 10 представляет собой алгебраический сумматор.Способ осуществляют следующим образом.Поток у -излучения первого источника попадает в детектор излучения, пройдя через две стенки емкости, например трубопровода 5, и измеряемую жидкую среду, Одновременно у-излучение второго источника пропускают по второму каналу через две стенки емкости и также через слой измеряемой жидкой среды. Поток у излучения во втором канале экранируют с помощью экрана 8,выполненного из материала трубопровода 5 и установленного внутри трубопровода 5 на некотором расстоянии от его стенок.Дпя получения идентичных показаний по плотности измеряемой среды в обоих каналах длину их, в пределах измеряемой жидкой среды, принимают одинаковой. Кроме того, суммарная толщина стенок и экрана 8 во втором104244 канале должна соответствовать суммарной толщине стенок трубопровода 5первого канала.Устройство работает следующим об 5разом.При обычном измерении плотностисуспензий радиоиэотопным методом(например, с помощью устройства -прототипа) у -излучение от источщка проходит через две стенки трубопровода и среду, попадает в детектор,где вырабатывается соответствующийсигнал, который через преобразователь поступает на показывающий прибор. Часть излучения ослабляетсястенками трубопровода. Эта часть постоянна и компенсируется при установке нуля прибора. 0 плотности же самой среды судят по степени ослабления излучения средой, которая меняется в зависимости от изменения плотности,При "зарастании" трубопровода,т.е. при выпадании кристаллов, осадка 25на внутренних стенках, излучение дополнительно ослабляется слоем инкрус-.тации. Таким образом, в измерениевносится ошибка. Излучение ослабляется инкрустациями в двух слоях у З 0каждой иэ стенок То же самое происходит при уменьшении толщины стеноктрубопровода за счет их истирания.В предложенном устройстве в некотором сечении в середину потока жид"кой среды введен экран 8, у которогона, двух боковых поверхностях образуется еще два слоя инкрустаций, иорганизовано измерение плотности вэтом сечении. В первом канале, гдеведется измерение плотности, как впрототипе, для уравнивания толщиныконтролируемой среды введена пластина 9 такой же толщины и площади сечения, как и экран 8, но прикрепленнаяк одной из стенок трубопровода 5,Таким образом, получается, что суммарная толщина стенок трубопроводаи пластин в каждом сечении одинакова,толщина контролируемой среды тожеодинакова, Различной оказываетсятолько суммарная толщина слоев инкрустаций.В канале излучения первого источника два слоя, а в канале излучениявторого источника - четыре слоя,Аналогично можно проанализироватьситуацию, когда внутренняя поверхность трубопровода истирается, В этом 6 . еслучае в сечении истирается соответственно также два и четыре слоя.Для равномерного по толщине инкрустирования или равномерного исти"рания пластины выполнены из материала трубопровода.Пример реализации способа,Из отстойника жидкости по трубопроводу с внутренним диаметром 0,2 мнепрерывно откачивают шлам плотностью 1250 кг/м , Трубопровод изготов 2лен из стали плотностью 7800 кг/м.На стенках трубопровода со временемобразуются инкрустации, плотностью2000 кг/мСогласно способу, плотность измеряют по двум каналам, один из которыхне экраиирован, а другой экранирован.Каждый из преобразователей и вычислительное устройство имеют уни 4 дщированный выходной пневматический сигнал соответственно р р , р изменяющийся от 0,2 до 1,0 кг/см, ашкала регистратора 10, воспринимаю"щего выходной сигнал вычислительногоустройства, проградуирована в едини-.цах плотности с диапазоном измерениядЭ = 400 кг/м 1050-1450 кг/м ),т,е. выходному сигналу .0,2 кг/смпреобразователя или вычислительногоустройства соответствует плотность.,шлама 1050 кг/см начало шкалы)регистратора, а выходному сигналу1,0 кг/см - плотность 1450 кг/смконец шкалыРассмотрим момент времени, когдатолщина слоя инкрустаций на внутренних стенках трубопровода 5 и поверхностях экрана 8 достигла 0,006 м.После прохождения у-излучения пообоим каналам второй преобразователь .,й1 вырабатывает сигнал рд = 0,18 кг/см,.соответствующий фиктивной плотностир Ф1340 кг/см. Одновременно первый преобразователь 6,вырабатываетсигнал р0,69 кг/ м , соответствующий фиктивной плотности ра щ295 кг/мДалее выходные сигналыпреобразователей поступают в вычислительное устройство 10; где производится вычисление р" 2 РЙ Рл= 2.0,69-0,78 0,6 кг/см . Выходнойсигнал вычислительного устройствар = 0,6 кг/см соответствует плот"ности 1250 кг/см , которая и Фиксируется на шкале. регистратора.Таким образом, на регистраторенезависимо от возникновения инкрус1042446 Составитель АБыстров еРедактор Н.Сильнягина Техред П.Олийнык , Корректор Г.Решетник Заказ 6417 Тираж 76 : ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 . таций Фиксируется истинная плотность, в то время как при использо" вании одного канала, как у прототипа, возникла бы погрешность, равная 11,53,Главные технико-экономические преимущества устройства состоят в том, что при измерении плотности суспензий, образующих инкрустации на. внутренних поверхностях трубопроводов или истирающих их, не возникаетпогрешность измерения, что повышаетточность определения плотности суспензий.