ВИХРЕВОЙ СЧЕТЧИК РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Вихревой счетчик расхода жидкости .
Предлагаемая полезная модель относится к индикации или регистрации объема жидкости в сочетании с измерениями вообще, а именно к техническим средствам для измерения объема жидкости, закачиваемой в нагнетательные скважины систем поддержания пластового давления на нефтяных месторождениях, а также в коммунальном хозяйстве и для учета использования воды на промышленных предприятиях.
Известен вихревой электромагнитный расходомер, (См. например. Патент РФ №2137094, М.кл. G 01F 1/32, опубл. 10.09.99 ), содержащий трубопровод, внутри которого перпендикулярно его продольной оси расположен вихреобразующий элемент, два электрически изолированных от трубопровода электрода, расположенных последовательно за передней кромкой вихреобразующего элемента в плоскости, проходящей через ось трубопровода, третий электрод, соединенный с трубопроводом, и магнитную систему вектор индукции магнитного поля которой параллелен оси вихреобразующего элемента при этом электроды параллельны вектору магнитной индукции и пересекают ось трубопровода, а неизолированная часть измерительных электродов симметрична относительно оси трубопровода и имеет длину «а, выбранную из соотношения: а (0,1 - 0,5)0, где D - внутренний диаметр трубопровода, расстояние 1 между измерительными электродами выбрано из соотношения: I  (0,4 - 0,45)0 .
Однако такой вихревой электромагнитный расходомер, имеет высокую себестоимость, низкие эксплуатационные качества, надежность и долговечность. Данный недостаток обусловлен влиянием на прибор измерения свойств рабочей среды, а именно нефтепродуктов и моющих жидкостей, обеспечивающих удаление нефтепродуктов, а также природные условия (наледь, замерзание).
Известен также, принятый за прототип вихревой расходомер (см. например, описание к заявке на изобретение РФ №98102950, М.кл. G 01F 1/32, опубл. 20.02.99, бюл. №5),содержащий расположенное поперек потока тело обтекания, два пьезоэлемента, установленных диаметрально противоположно за телом обтекания, генератор ультразвуковых колебаний и фазовый детектор, а также второй генератор ультразвуковых колебаний с частотой, близкой, но не равной частоте первого генератора, второй фазовый детектор, формирователь сигнала разностной частоты, два амплитудных детектора и сумматор, причем выходы первого и второго генераторов соединены, соответственно, с первым и вторым пьезоэлементами, а также с входами первого и второго амплитудных детекторов и входами формирователя сигнала разностной частоты, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены соответственно с одним из входов первого и второго фазовых детекторов, другой вход каждого, из которых соединен с выходом формирователя сигнала разностной частоты, а выходы фазовых детекторов соединены с входом сумматора, выход которого соединен с блоком преобразования в выходной сигнал.
МПК6С01Р 1/32
Недостатком известного счетчика воды является низкая долговечность и надежность в загрязненных средах, т.е. надежность, долговечность Данный недостаток обусловлен особенностью конструкции.
Техническая задача на решение которой направлена заявляемая полезная модель - повышение эксплуатационных качеств, точности измерения, надежности и долговечности в любых средах и климатических условиях.
Технический результат достигается тем, что известный вихревой счетчик расхода жидкости, содержащий расположенное поперек потока тело обтекания и пьезоэлементы, генератор ультразвуковых колебаний, фазовый детектор, формирователи сигнала, ограничители амплитуды, сумматор, блок преобразования в выходной сигнал, согласно полезной модели, выполнен в виде датчика расхода счетчика, состоящего из преобразователя расхода и преобразователя нормирующего передающего, содержащего установленные на его плате, соответственно соединенные, первый ограничитель амплитуды, первый формирователь сигнала и фазовый детектор, оснащенный, соответственно связанными, фильтрами нижних и верхних частот и узлом автоматической регулировки усиления, который соединен с оснащенным резистором вторым формирователем сигнала, связанным со вторым ограничителем амплитуды, выход которого соединен с входом сумматора, при этом питание вышеупомянутых элементов осуществляется от внешнего источника питания через стабилизирующий преобразователь, входящий в состав платы преобразователя нормирующего передающего, причем преобразователь расхода содержит тело обтекания и оснащенные согласующими трансформаторами пьезоэлементы в виде пьезоприемника и пьезоизлучателя, связанного с генератором ультразвуковых колебаний, посредством одного из упомянутых согласующих трансформаторов, выходы которого связаны также с входами фазового детектора и оснащенного наборными полями и устройством коррекции сумматора, соединенного своим выходом с входом блока преобразования в выходной сигнал, кроме того, вихревой счетчик расхода жидкости дополнительно содержит преобразователь измерительный интегрирующий и суммирующий, связанный посредством четырехжильного кабеля с датчиком расхода счетчика, отличием также является то, что преобразователь измерительный интегрирующий и суммирующий может быть связан, как минимум с двумя, максимум четырьмя датчиками расхода счетчика;
Применение преобразователя нормирующего передающего, содержащего установленные на его плате, соответственно соединенные, первый ограничитель амплитуды, первый формирователь сигнала и фазовый детектор, оснащенный, соответственно связанными, фильтрами нижних и верхних частот и узлом автоматической регулировки усиления, который соединен с оснащенным резистором вторым формирователем сигнала, связанным со вторым ограничителем амплитуды, выход которого соединен с входом сумматора, при этом питание вышеупомянутых элементов осуществляется от внешнего источника питания через стабилизирующий преобразователь, входящий в состав платы преобразователя нормирующего передающего, обеспечивает преобразование объема проходящей измеряемой жидкости, в выходной сигнал, представленный пропорциональным числом электрических импульсов. Применение преобразователя расхода, который содержит тело обтекания и оснащенные согласующими трансформаторами пьезоэлементы в виде пьезоприемника и пьезоизлучателя, связанного с генератором ультразвуковых
,woc-f -ff
колебаний, посредством одного из упомянутых согласующих трансформаторов обеспечивает устойчивость датчика расхода счетчика и вихревого счетчика расхода жидкости в целом к воздействию загрязнений нефтепродуктами, а также к моющим жидкостям, обеспечивающим удаление нефтепродуктов, а также обеспечивает точность измерения счетчика независимо от свойств рабочей среды и климатических условий (замерзание, наледь), что повышает надежность счетчика и его долговечность.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию новизна.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве с получением технического результата, заключающегося в надежной эксплуатации в течении длительного времени в различных средах.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где :
на фиг. 1 - изображена блок-схема вихревого счетчика расхода жидкости;
на фиг. 2 - общий вид датчика расхода счетчика;
на фиг.З - структурная схема датчика расхода счетчика;
Вихревой счетчик расхода жидкости выполнен в виде датчика расхода счетчика 1, состоящего из преобразователя расхода 2 и преобразователя нормирующего передающего 3, содержащего установленные на его плате 4, соответственно соединенные, первый ограничитель амплитуды 5, первый формирователь сигнала 6 и фазовый детектор 7, оснащенный, соответственно связанными, фильтрами нижних частот 8 и верхних частот 9 и узлом автоматической регулировки усиления 10, который соединен с оснащенным резистором 11 вторым формирователем сигнала 12, связанным со вторым ограничителем амплитуды 13, выход 14 которого соединен с входом 15 сумматора 16, при этом питание вышеупомянутых элементов осуществляется от внешнего источника питания ( на схеме не показан ) через стабилизирующий преобразователь 17, входящий в состав платы 4 преобразователя нормирующего передающего 3, при этом преобразователь расхода 2 содержит тело обтекания 18 и оснащенные согласующими трансформаторами 19 и 20 пьезоэлементы в виде пьезоприемника 21 и пьезоизлучателя 22, связанного с генератором ультразвуковых колебаний 23, посредством согласующего трансформатора 19, выход 24 которого связан также с входом 25 фазового детектора 7 и входом 26 оснащенного устройством коррекции 27 и наборными полями 28 и 29 сумматора 16, соединенного своим выходом 30 с входом 31 блока преобразования в выходной сигнал 32, который состоит из соответственно соединенных делителя частоты 33, усилителя 34 и узла гальванической развязки 35. Вихревой счетчик расхода жидкости дополнительно содержит преобразователь измерительный интегрирующий и суммирующий 36, связанный посредством четырехжильного кабеля 37 с датчиком расхода счетчика 1. Датчик расхода счетчика, предназначенный для преобразования проходящей через него объема
измеряемой жидкости, в выходной оигнал, представлен пропорциональным числом электрических импульсов и может работать, как в комплекте с преобразователем измерительным интегрирующим суммирующим 36, так и отдельно от него в составе информационно - интегрирующих систем. Датчик расхода счетчика 1 устанавливается в помещениях насосных блоков кустовых насосных станций, блоков распределительных гребенок, пунктов учета воды. С преобразователем измерительным интегрирующим суммирующим 25 могут быть соединены от одного до четырех датчиков расхода счетчика 1.
Вихревой счетчик расхода жидкости работает следующим образом.
Набегающий поток жидкости образует за телом обтекания 18 вихревую дорожку, состоящую из двух цепочек ветвей, образующихся на верхней и нижней кромках тела обтекания и перемещающихся вместе с потоком. Датчик расхода счетчика 1 регистрирует каждый из вихрей путем просвечивания потока ультразвуковым лучом, направленным перпендикулярно оси тела обтекания 18. После взаимодействия ультразвуковых колебаний с цепочкой вихрей, так называемой «вихревой дорожкой, сигнал, принятый пьезоприемником 21, модулируется по фазе. Модулированный сигнал с выхода пьезоприемника 21 через согласующий трансформатор 20 поступает на ограничитель амплитуды 5 и далее на формирователь сигнала 6 с выхода которого импульсы прямоугольной формы поступают на вход фазового детектора 7, работа которого основана на преобразовании фазового сдвига между напряжением, поступающим с генератора ультразвуковых колебаний 23 и напряжением сигнала, поступающим с выхода формирователя сигнала 6 в последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна разности фаз между указанными сигналами. Сигнал с выхода фазового детектора 7 поступает на фильтр нижних частот 8, где подавляется несущая частота и другие высокочастотные несущие составляющие сигнала. Окончательная частотная селекция производится дв звенным фильтром верхних частот 9. Узел автоматической регулировки усиления 10 обеспечивает стабилизацию входного напряжения формирователя сигнала 12 в рабочем диапазоне расходов. Формирователь сигнала 12 с помощью резистора 11 формирует импульсы прямоугольной формы. Напряжение сигнала с выхода формирователя сигнала 12 поступает на вход ограничителя амплитуды 13 и далее на вход сумматора 16, который с приходом каждого очередного импульса сигнала вырабатывает пачку импульсов опорной частоты, поступающих с генератора ультразвуковых колебаний 23. Число импульсов в каждой пачке задается с помощью диодов наборного поля 29 и выключателя ( на схеме не показан). С выхода 30 сумматора 16 импульсы поступают на вход 31 блока преобразования в выходной сигнал 32, который состоит из соответственно соединенных делителя частоты 33, усилителя 34 и узла гальванической развязки 35. Устройство коррекции 27 через фиксированные промежутки времени блокирует работу сумматора 16. Преобразователь измерительный интегрирующий и суммирующий 36 обеспечивает преобразование и передачу в систему телемеханики сигналов с датчика расхода счетчика ( с одного или с нескольких), а также может обеспечивать питание датчика расхода счетчика нестабилизированным напряжением.