ВИБРАЦИОННЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ
VIBRATORY PRESSURE GAUGE

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления контролируемой среды - жидкости, суспензии, газа. В частности, изобретение может быть использовано в нефтехимической, пищевой, химической промышленностях, тепловой и атомной энергетике, коммунальном хозяйстве и других производствах, где необходимо измерять давление различных жидких и газообразных сред.
Из патента РФ №988053 (МПК G01L 11/00, опубл. 10.06.2005) известен вибрационный датчик давления, состоящий из корпуса, чувствительного элемента в виде первичного преобразователя, расположенного внутри корпуса, принимающего давление измеряемой среды и выполненного в виде тонкостенного цилиндрического резонатора, датчика возбуждения колебаний и датчика съема колебаний. Недостатками являются недостаточный диапазон рабочих температур, отсутствие возможности измерять давление жидких сред, отсутствие стойкости к ионизирующему излучению.
Из а.с. СССР №658416 (МПК G01L 11/00, G01L 9/00, опубл. 25.04.1979) известен вибрационный датчик давления, состоящий из корпуса, чувствительного элемента в виде первичного преобразователя, расположенного внутри корпуса, принимающего давление измеряемой среды и выполненного в виде тонкостенного резонатора, образующего замкнутую механическую колебательную систему камертонного типа, датчика съема колебаний, датчика возбуждения колебаний и сильфонного блока. Недостатками являются недостаточная точность, отсутствие возможности измерять давление жидких сред, отсутствие стойкости к ионизирующему излучению.
Из а.с. СССР №1493895 (МПК G01L 11/00, G01L 7/12, опубл. 15.07.1989) известен вибрационный датчик давления, являющийся наиболее близким аналогом изобретения. Известный вибрационный датчик давления состоит из герметично перекрываемого корпуса, чувствительного элемента, расположенного внутри корпуса и принимающего давление измеряемой среды через мембранный блок, датчика съема колебаний, датчика возбуждения колебаний, усилителя. Чувствительный элемент образует замкнутую механическую колебательную систему камертонного типа. Усилитель соединен входом с датчиком съема колебаний, а выходом с датчиком возбуждения колебаний. Недостатками являются недостаточная точность и надежность, недостаточный диапазон рабочих температур (-60-70°С), отсутствие стойкости к ионизирующему излучению.
Целью настоящего изобретения является создание вибрационного датчика давления для эксплуатации в объеме гермозоны АЭС в условиях большой и малой течи теплоносителя.
Преимуществами изобретения являются.
- Отсутствие мембранных частей в конструкции первичного преобразователя как преобразовательного элемента, содержащегося в вибрационном датчике давления.
- Высокая температура эксплуатации - до 300°С.
- Стойкость к ионизирующему излучению.
- Большой срок эксплуатации - до 30 лет.
- Ремонтопригодность.
- Большой межповерочный срок - 10 лет и более.
- Стойкость к агрессивным средам.
- Высокая точность измерения - до 0,01%.
Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности измерения в условиях герметического объема АЭС.
Сущность изобретения заключается в том, что вибрационный датчик давления состоит из герметично перекрываемого корпуса, чувствительного элемента, мембранного блока, сильфонного блока, датчика возбуждения колебаний, датчика съема колебаний, усилителя, преобразователя и вторичного прибора. Чувствительный элемент, образующий замкнутую механическую колебательную систему камертонного типа, расположен внутри корпуса и принимает давление измеряемой среды через мембранный блок. Чувствительный элемент выполнен в виде первичного преобразователя, состоящего из двух соосных труб одинаковой высоты и разного диаметра, соединенных нижними основаниями друг с другом и верхними основаниями друг с другом, прикрепленных к корпусу через сильфонный блок. Во внешнюю трубу первичного преобразователя вкручены датчик съема колебаний и датчик возбуждения колебаний, сдвинутые относительно друг друга на 90 градусов. Усилитель соединен входом с датчиком съема колебаний, а выходом с датчиком возбуждения колебаний и преобразователем. Выход преобразователя подключен к вторичному прибору, отображающему величину давления измеряемой среды.
Изобретение иллюстрируется фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 изображена конструкция вибрационного датчика давления, на фиг.2 - регистрирующая часть вибрационного датчика давления. При этом: 1 - корпус вибрационного датчика давления; 2 - нижний вентильный блок; 3 - верхний вентильный блок; 4 - первичный преобразователь; 5 - мембранный блок; 6 - сильфонный блок; 7 - датчик съема колебаний; 8 - датчик возбуждения колебаний; 9 - усилитель; 10 - преобразователь; 11 - вторичный прибор.
Вибрационный датчик давления состоит из корпуса 1, выполненного в виде вертикального цилиндра (см. фиг.1). Нижнее основание корпуса 1 герметично перекрывается нижним вентильным блоком 2, верхнее основание - верхним вентильным блоком 3. Внутри корпуса 7 закреплен чувствительный элемент в виде первичного преобразователя 4, выполненного в виде двух соосных труб одинаковой высоты и разного диаметра (внешней и внутренней), в результате чего внешняя и внутренняя трубы расположены с зазором друг относительно друга. Верхние основания внешней и внутренней труб первичного преобразователя 4, также как и нижние основания внешней и внутренней труб первичного преобразователя 4, соединены друг с другом посредством соединительных элементов (соответственно, верхнего и нижнего), образуя в сечении замкнутый цилиндрический камертон. Нижние основания внешней и внутренней труб первичного преобразователя 4 своим нижним соединительным элементом прикреплены к нижнему вентильному блоку 2. Верхние основания внешней и внутренней труб первичного преобразователя 4 своим верхним соединительным элементом прикреплены к верхнему вентильному блоку 3 корпуса 1 через сильфонный блок 6. Над верхним соединительным элементом верхних оснований внешней и внутренней труб первичного преобразователя 4 закреплен мембранный блок 5, принимающий давление измеряемой среды. Во внешнюю трубу первичного преобразователя 4 вкручены датчик съема колебаний 7, равноудаленный от верхнего и нижнего оснований внешней трубы первичного преобразователя 4, и датчик возбуждения колебаний 8, равноудаленный от верхнего и нижнего оснований внешней трубы первичного преобразователя 4 (см. фиг.2). При этом датчик съема колебаний 7 и датчик возбуждения колебаний 8 сдвинуты относительно друг друга на 90 градусов. Датчик съема колебаний 7 подсоединен к входу усилителя 9, датчик возбуждения колебаний 8 подсоединен к выходу усилителя 9. Усилитель 9 подключен к преобразователю 10, который в свою очередь подключен к вторичному прибору 11. Вторичный прибор 11 отображает выходной сигнал, характеризующий величину давления измеряемой среды.
Вибрационный датчик давления работает следующим образом.
Через нижний вентильный блок 2 первичный преобразователь 4 заполняют спиртом, затем нижний вентильный блок 2 перекрывают. Образуется замкнутая механическая колебательная система камертонного типа. Измеряемое давление Р через верхний вентильный блок 3 и мембранный блок 5 воздействует на первичный преобразователь 4. Первичный преобразователь 4 с помощью датчика съема колебаний 7 и датчика возбуждения колебаний 8 возбуждается на собственной резонансной частоте. Частота колебаний определена конструкцией вибрационного датчика и величиной подаваемого давления. Сигнал с датчика съема колебаний 7 поступает на вход усилителя 9, сигнал с датчика возбуждения колебаний - на выход усилителя 9. После усиления сигнала на усилителе 9 он подается на преобразователь 10. Преобразователь 10 преобразует данные сигналы в сигнал, характеризующий давление измеряемой среды, и передает его на вторичный прибор 11, отображающий величину давления измеряемой среды.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с существующими устройствами возможность расположения вибрационного датчика давления в помещениях герметичного объема АЭС, исключает протяженные импульсные линии, повышает точность и надежность измерения давления в технологических системах АЭС. Точность измерения повышается за счет того, что оси колебаний проходят по стенкам труб и узлы колебаний удалены от точек крепления на расстояние не более половины величины зазора между трубами.
Устройство готовится к использованию на АЭС для измерения давления в технологических системах.