УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГАЗОВЫЙ РАСХОДОМЕР-СЧЕТЧИК

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расхода и скорости газа при помощи ультразвуковых волн. Известно устройство для измерения объемного расхода в цилиндрическом трубопроводе (по а.с. №753367, МПК G 01 F 1/66 от 22.07.77 г. опубл. 30.07.80 г. БИ №28), содержащий установленные на трубопроводе ультразвуковые преобразователи с возможностью распространения ультразвука через поток по хордам одинаковой длины, кратчайшее расстояние которых до оси трубопровода равно 0,5-0,6 радиуса трубопровода, подключенные к измерительной схеме. К недостатком данного устройства относится низкая надежность и ограниченный диапазон применения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является Счетчик газа ультразвуковой (по п.№32875 G 01 F 1/66 от 15.05.2003) копия прилагается), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, преобразователь расхода с ультразвуковыми датчикам на входе и выходе, закрепленного на глухой перегородке, проходящей по вертикали корпуса, выше оси входного и выходного патрубков и имеющей отверстие, ось которого совпадает с осью входного и выходного патрубков.
Данное устройство имеет ряд недостатков, обусловленных конструкцией мерного участка. Конструкция мерного участка такова что он имеет большое местное сопротивление которое складывается из Р1 сопротивления обусловленного тем что, поток газа многократно изменяет свое направление движения при движении от входного патрубка к мерному участку и Р2 сопротивления в мерном участке, которое растет пропорционально квадрату изменения скорости газа и следовательно квадрату изменения расхода газа, ГОСТ 15528-86 устанавливает ограничение на потерянное давления до и после расходомера значением 300 Па, при этом скорость в мерном участке ограничена значением 20 М/с в основном из за Р1 (Р2=0,35Р1) и для расширения динамического диапазона измерения необходимо
понижать потерянное давление за счет отверстия (байпаса)в перегородке которое создает большую нелинейность до момента пока сопротивление Р2 не сравняется с сопротивлением истечения потока через это отверстие,в результате измерение расхода газа при малых расходах газа имеет дополнительную погрешность связанную с тем что пока сопротивление Р2 не сравняется с сопротивлением истечения потока через это отверстие поток идет через отверстие в обход мерного участка. К недостаткам также следует отнести расположение ультразвукового датчика перпендикулярно потоку газа, в котором всегда присутствуют мелкие частички (для природного газа - парафиновые смолы) которые при ударе об мембрану ультразвукового датчика во первых разрушают согласующий подслой, во вторых налипают на поверхность мембраны, снижая тем самым ее чувствительность что в конечном итоге приводит к выходу из строя ультразвукового датчика
В основу изобретения положена задача создания устройства для измерения расхода газовой среды с повышенной надежностью измерения и широким диапазоном применения.
Поставленная задача решается тем, что ультразвуковой газовый расходомер-счетчик содержит: корпус с входным и выходным патрубками, мерный участок прямоугольного сечения расположенный соосно с входным и выходным патрубком; с площадью меньшей, чем площадь входного и выходного патрубков с ультразвуковыми датчиками которые вынесены из потока газа, Р1 исчезает т.к. мерный участок расположен соосно и на выходе из входного патрубка нет местного сопротивления связанного с «внезапным расширением» потому что при выходе газового потока из входного патрубка он сразу попадает в мерный участок. Следовательно можно расширить в сторону больших расходов (за счет увеличения скорости в мерном участке) динамический диапазон, без применения байпаса и при этом исчезает погрешность связанная с перетеканием газового потока через отверстие в обход мерного участка; т.к. датчик перекрывает все поперечное сечение по высоте то исчезает погрешность измерения связанная с тем что часть газа проходит мимо излучателя, а меньшую сторону расширение диапазона
U2>U1
измерения достигается тем что, площадь поперечного сечения мерного участка F1 меньше площади поперечного сечения входного патрубка F2, при этом по закону сохранения массы F1*U1*ρ=F2*U2*ρ где ρ - плотность газа, U1 и U2-скорость газа в сечениях F1 и F2 (фиг 2) U2=U1*(F1/F2), причем F1>F2 следовательно F1/F2>1 и  следовательно уменьшается U1 которую можно измерить, следовательно и минимальный расход газа который можно измерить тоже уменьшается.
На фиг.1 изображено устройство ультразвукового газового расходомера-счетчика. Счетчик содержит корпус 1, входной патрубок 2 и выходной патрубок 3, оси которых совпадают, перегородку 4,к которой крепится мерный участок 5 с ультразвуковыми датчиками по потоку 6 и против потока 7 Ультразвуковой газовый расходомер-счетчик работает следующим образом: поток газа через входной патрубок 2 попадает в мерный участок 5, (где измеряется время прохождения ультразвуковой волны от датчика 6 к датчику 7 и от датчика 7 к датчику 6) из которого попадает в корпус 1 и через выпускной патрубок 2 попадает снова в газопровод.
Устройство ультразвукового газового расходомера-счетчика прошло апробацию на 30 образцах, внедренных в различных отраслях промышленности.