УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА

1. Ультразвуковое измерительное устройство (10), предназначенное для определения скорости потока текучей среды в трубопроводе и содержащее:
секцию (12) трубы, которая имеет центральную продольную ось (22) и поперечное сечение (24) с радиусом (R), причем центральная продольная ось (22) задает горизонтальную плоскость (26) отсчета;
по меньшей мере первую двухканальную измерительную систему, содержащую первый канал (30а) и второй канал (30b), заданные первой парой ультразвуковых преобразователей (32) и второй парой ультразвуковых преобразователей (32), закрепленных на стенке секции (12) трубы, причем ультразвуковые преобразователи (32) каждого канала (30а-b) установлены друг напротив друга на концах соответствующих каналов (30а-b), при этом каждый канал (30а-b) расположен параллельно горизонтальной плоскости (26) отсчета на расстоянии от нее и содержит составляющую, перпендикулярную центральной продольной оси (22);
первое расчетное устройство (38), предназначенное для определения первого значения скорости потока для первого канала (30а) путем сравнения времен прохождения ультразвукового сигнала по первому каналу (30а) в направлении по потоку и против потока текучей среды, а также для определения второго значения скорости потока для второго канала (30b) путем сравнения времен прохождения ультразвукового сигнала по второму каналу (30b) в направлении по потоку и против потока текучей среды; и первый интегратор (40), предназначенный для определения скорости потока на основании первого значения скорости потока и второго значения скорости потока,
отличающееся тем, что расстояние от каналов (30а-b) до горизонтальной плоскости (26) отсчета больше половины радиуса (R).
2. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, в котором первый канал (30а) и второй канал (30b) параллельны друг другу и/или расположены на одинаковом расстоянии от горизонтальной плоскости (26) отсчета и/или симметричны относительно горизонтальной плоскости отсчета, причем один канал (30а) расположен выше, а другой канал (30b) расположен ниже горизонтальной плоскости (26) отсчета.
3. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, в котором расстояние от каналов (30а-b) до горизонтальной плоскости (26) отсчета меньше 0,7 в единицах радиуса (R), в частности, в интервале от 0,55 до 0,65 в единицах радиуса (R).
4. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, в котором расстояние от каналов (30а-b) до горизонтальной плоскости (26) отсчета, по существу, составляет 0,6 в единицах радиуса (R).
5. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, в котором ультразвуковые преобразователи (32) установлены на секции (12) трубы заподлицо с внутренней стенкой секции (12) трубы или слегка утоплены в ней.
6. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, в котором в секции (12) трубы выполнены отверстия (42), предназначенные для установки в них ультразвуковых преобразователей (32), причем отверстия (42) имеют диаметр, превышающий размеры ультразвуковых преобразователей (32) в 1,5 или более раз, и формируют таким образом карманы во внутренней стенке секции (12) трубы.
7. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, в котором секция (12) трубы содержит подводящий участок (14), расположенный выше по потоку и выполненный с указанной секцией (12) за одно целое, причем длина указанного подводящего участка в продольном направлении равна по меньшей мере 10 в единицах радиуса (R), в частности, по меньшей мере 20.
8. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.7, в котором подводящий участок (14) содержит стабилизатор (18) потока.
9. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, в котором интегратор (40) выполнен с возможностью выявления ненадежного канала (30а-b) или неисправного канала (30а-b) путем сравнения первого значения скорости потока и второго значения скорости потока со значением, заданным по умолчанию, или друг с другом.
10. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.9, в котором интегратор (40) при выявлении ненадежности или неисправности канала (30а-b) вместо соответствующего значения скорости потока использует альтернативное значение скорости потока, которое представляет собой значение, заданное по умолчанию, или пересчитанное значение скорости потока в другом канале (30а-b) первой двухканальной измерительной системы.
11. Ультразвуковое измерительное устройство (10) по п.1, содержащее:
вторую двухканальную измерительную систему, содержащую третий канал (30с) и четвертый канал (30d), заданные третьей парой ультразвуковых преобразователей (32) и четвертой парой ультразвуковых преобразователей (32), закрепленных на стенке секции (12) трубы, причем ультразвуковые преобразователи (32) каждого канала установлены друг напротив друга на концах соответствующих каналов (30с-d), причем третий канал (30с) и четвертый канал (30d) являются зеркальным отображением первого канала (30а) и второго канала (30b) относительно вертикальной плоскости (28) отсчета, заданной центральной продольной осью (22);
второе расчетное устройство (38b), предназначенное для определения третьего значения скорости потока для третьего канала (30с) путем сравнения времен прохождения ультразвукового сигнала по третьему каналу (30с) в направлении по потоку и против потока текучей среды, а также для определения четвертого значения скорости потока для четвертого канала (30d) путем сравнения времен прохождения ультразвукового сигнала по четвертому каналу (30d) в направлении по потоку и против потока текучей среды;
второй интегратор (40b), предназначенный для определения скорости потока на основании третьего значения скорости потока и четвертого значения скорости потока; и
корректор (44), предназначенный для сравнения скоростей потока первой двухканальной измерительной системы и второй двухканальной измерительной системы, или для корректировки скорости потока на основе скоростей потоков, определяемых обеими двухканальными измерительными системами.
12. Способ определения скорости потока среды в трубопроводе, который имеет центральную продольную ось (22) и поперечное сечение (24) с радиусом (R), причем центральная продольная ось (22) задает горизонтальную плоскость (26) отсчета, причем способ содержит следующие этапы;
подают ультразвуковые сигналы по первому каналу (30а) и второму каналу (30b) в направлении по потоку и против потока текучей среды, причем каждый канал (30а-b) расположен параллельно горизонтальной плоскости (26) отсчета на расстоянии от нее и содержит составляющую, перпендикулярную центральной продольной оси (22);
определяют первое значение скорости потока для первого канала (30а) путем сравнения времен прохождения ультразвукового сигнала по первому каналу (30а) в направлении по потоку и против потока текучей среды и второе значение скорости потока для второго канала (30b) путем сравнения времен прохождения ультразвукового сигнала по второму каналу (30b) в направлении по потоку и против потока текучей среды; и
определяют скорость потока путем аппроксимации потока через сечение (24) на основании первого значения скорости потока и второго значения скорости потока,
отличающийся тем, что ультразвуковые сигналы подают по каналам (30а-b), расположенным на расстоянии от горизонтальной плоскости (26) отсчета, которое превышает половину радиуса (R).
13. Способ по п.12, при котором ультразвуковые сигналы подают по каналам (30а-b), расположенным на расстоянии от горизонтальной плоскости (26) отсчета, которое меньше 0,7, в частности, в интервале от 0,55 до 0,65 или, по существу, 0,6 в единицах радиуса (R).
14. Способ по п.12, при котором ненадежный канал (30а-b) или неисправный канал (30а-b) определяют путем сравнения первого значения скорости потока и второго значения скорости потока со значением, заданным по умолчанию, или друг с другом.
15. Способ по п.14, при котором при выявлении ненадежности или неисправности канала (30а-b) вместо соответствующего значения скорости потока используют альтернативное значение скорости потока, которое представляет собой значение, заданное по умолчанию, или пересчитанное значение скорости потока в другом канале (30а-b).