ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОТЕКАЮЩЕЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАГИСТРАЛИ СРЕДЫ

1. Измерительная система, размещенная в технологической магистрали, в частности трубопроводе, для регистрации по меньшей мере одного параметра среды, протекающей в технологической магистрали, в частности массового расхода, объемного расхода, скорости течения, плотности, вязкости, давления, температуры и/или т.п., содержащая:
1
измерительный преобразователь, содержащий измерительную трубу, в частности, по существу, прямую измерительную трубу, для протекания измеряемой среды, причем измерительная труба имеет проходное сечение (A) меньшее, чем проходное сечение приточного сегмента технологической магистрали, присоединенного к измерительной системе на впускной стороне; и сенсорное устройство, содержащее по меньшей мере один сенсорный элемент (3), первично реагирующий на регистрируемый параметр, в частности на его изменение, при этом выполнено с возможностью формирования посредством по меньшей мере одного сенсорного элемента по меньшей мере одного измерительного сигнала, на который влияет указанный параметр;
измерительную электронику, связанную с измерительным преобразователем и выполненную с возможностью использования по меньшей мере одного измерительного сигнала для формирования по меньшей мере периодически по меньшей мере одного мгновенного измеренного значения по меньшей мере одного параметра, в частности измеренного значения массового расхода, измеренного значения объемного расхода, измеренного значения плотности, измеренного значения вязкости, измеренного значения давления, измеренного значения температуры;
кондиционер потока, расположенный на впускной стороне измерительной трубы между измерительной трубой и приточным сегментом технологической магистрали, причем кондиционер потока имеет канал, сужающийся в направлении измерительной трубы и обтекаемый средой в процессе работе;
1
при этом впускной конец кондиционера потока, обращенный к приточному сегменту технологической магистрали, имеет проходное сечение (а), которое больше проходного сечения (A) измерительной трубы, а выпускной конец кондиционера потока, обращенный к измерительной трубе, имеет проходное сечение (b), которое меньше проходного сечения его впускного конца;
1
2
1
причем кондиционер потока содержит по меньшей мере одну первую внутреннюю кромку (K), в частности огибающую вдоль образующей кондиционера потока и/или круговую, расположенную выше по потоку от выпускного конца кондиционера потока и направленную в канал кондиционера потока, а также по меньшей мере одну вторую внутреннюю кромку (К), в частности огибающую вдоль образующей кондиционера потока и/или круговую, расположенную ниже по потоку от первой внутренней кромки (K) и также направленную в канал кондиционера потока, при этом на каждую внутреннюю кромку при работе натекает среда, направляемая внутри кондиционера потока;
1
2
1
причем между первой и второй внутренними кромками (K, K), направленными в канал кондиционера потока, проходит первая направляющая поверхность (LF) кондиционера потока, имеющая, по существу, строго вогнутую форму по меньшей мере на отдельных участках по отношению к воображаемой продольной оси кондиционера потока;
2
при этом направленная в канал кондиционера вторая внутренняя кромка ограничивает, в частности, по существу, выпуклую вторую направляющую поверхность (LF) кондиционера потока, проходящую в направлении его выпускного конца и служащую для протекания в нем среды.
2
1
2
1
2. Система по п.1, в которой отношение (A/A) проходного сечения (А) приточного сегмента технологической магистрали к проходному сечению (A) измерительной трубы составляет больше 1,5 и/или меньше 10, в частности в диапазоне 1,66-9,6.
2
2
3. Система по п.1 или 2, в которой отношение (а/А) сужения, равное отношению сечения (а), ограниченного первой внутренней кромкой, к проходному сечению (А) приточного сегмента технологической магистрали, составляет меньше 0,9 и/или больше 0,1, в частности в диапазоне 0,25-0,85.
2
1
2
2
1
2
4. Система по п.3, в которой разность (A/A-a/A) между отношением (А/A) сечений и отношением (а/А) сужения составляет больше 0,5 и/или меньше 10, в частности больше 0,83 и меньше 9,5.
1
2
1
5. Система по п.1, в которой отношение (c/A) сужения, равное отношению сечения (с) канала кондиционера потока, ограниченного второй внутренней кромкой (К), к проходному сечению (A) измерительной трубы, составляет больше 0,9 и/или меньше 5, в частности в диапазоне 0,9-2,5.
1
2
1
2
1
1
2
1
2
1
1
6. Система по п.2, в которой отношение (c/A) сужения, равное отношению сечения (с) канала кондиционера потока, ограниченного второй внутренней кромкой (К), к проходному сечению (A) измерительной трубы, составляет больше 0,9 и/или меньше 5, в частности в диапазоне 0,9-2,5, при этом разность (A/A-c/A) между отношением (A/A) проходного сечения (А) приточного сегмента технологической магистрали к проходному сечению (A) измерительной трубы и отношением (c/A) сужения составляет больше 0,2 и/или меньше 10, в частности больше 0,4 и меньше 8.
1
1
1
7. Система по п.1, в которой отношение (a/A) сужения, равное отношению сечения (а), ограниченного первой внутренней кромкой (K), к проходному сечению (A) измерительной трубы, составляет больше 1,2 и/или меньше 5, в частности в диапазоне 1,3-3.
1
1
1
2
1
1
2
1
1
8. Система по п.2, в которой отношение (a/A) сужения, равное отношению сечения (а), ограниченного первой внутренней кромкой (K), к проходному сечению (A) измерительной трубы, составляет больше 1,2 и/или меньше 5, в частности в диапазоне 1,3-3, при этом разность (A/A-a/A) между отношением (A/A) сечений и отношением (a/A) сужения составляет больше 0,2 и/или меньше 10, в частности больше 0,25 и меньше 8.
1
9. Система по п.1, в которой измерительная труба имеет меньший калибр (D), чем приточный сегмент технологической магистрали, присоединенный к измерительной системе на впускной стороне.
1
2
2
1
2
2
1
10. Система по п.9, в которой впускной конец кондиционера потока, обращенный к приточному сегменту технологической магистрали, имеет калибр, который больше калибра (D) измерительной трубы, а обращенный к измерительной трубе выпускной конец кондиционера потока имеет калибр, который меньше калибра его впускного конца, и/или направленная в канал кондиционера потока первая внутренняя кромка образована за счет того, что внутренний диаметр впускного конца (d) кондиционера потока меньше калибра (D) приточного сегмента технологической магистрали, причем сечение, ограниченное направленной в канал первой внутренней кромкой канала кондиционера потока, имеет диаметр (d), который меньше калибра (D) приточного сегмента технологической магистрали, и/или отношение (D/D) калибра (D) приточного сегмента технологической магистрали к калибру (D) измерительной трубы составляет больше 1,1 и/или меньше 5, в частности в диапазоне 1,2-3,1.
1
2
2
1
11. Система по п.1, в которой измерительная труба имеет монтажную длину (L), которая больше монтажной длины (L) кондиционера потока, так что отношение монтажной длины (L) кондиционера потока к монтажной длине (L) измерительной трубы составляет меньше единицы.
1
2
2
1
2
2
1
2
1
2
1
12. Система по п.9, в которой измерительная труба имеет монтажную длину (L), которая больше монтажной длины (L) кондиционера потока, так что отношение монтажной длины (L) кондиционера потока к монтажной длине (L) измерительной трубы составляет меньше единицы, при этом отношение (D/D1) калибра приточного сегмента (D) технологической магистрали к калибру (D) измерительной трубы соответствует по меньшей мере 10% отношения (L/L) монтажной длины (L) кондиционера потока к монтажной длине (L) измерительной трубы.
m
13. Система по п.1, в которой по меньшей мере один сенсорный элемент, в частности погруженный при работе в среду, расположен на расстоянии (L) от впускного конца измерительной трубы и/или, в частности, расположен непосредственно на измерительной трубе.
1
m
1
14. Система по п.13, в которой измерительная труба имеет меньший калибр (D), чем приточный сегмент технологической магистрали, присоединенный к измерительной системе на впускной стороне, при этом по меньшей мере один сенсорный элемент расположен с возможностью поддержания отношения расстояния (L) к калибру (D) измерительной трубы больше единицы.
15. Система по п.1, в которой направленная в канал кондиционера потока первая внутренняя кромка ограничивает отражающую поверхность кондиционера потока, расположенную, в частности, в круговой огибающей краевой зоне кондиционера потока и служащую для подпора среды, натекающей на указанную кромку.
16. Система по п.15, в котором отражающая поверхность расположена и ориентирована в кондиционере течения так, что она по меньшей мере на отдельных участках проходит, по существу, перпендикулярно воображаемой продольной оси кондиционера потока, и/или она по меньшей мере на отдельных участках проходит, по существу, перпендикулярно воображаемой продольной оси измерительной трубы, и/или отражающая поверхность имеет в радиальном направлении высоту, составляющую по меньшей мере 1 мм, и/или отражающая поверхность выполнена в виде кольцевой круговой поверхности, и/или отражающая поверхность и первая внутренняя кромка по меньшей мере частично образованы, в частности, круговым и/или замкнутым заплечиком, выполненным на впускной стороне в кондиционере течения, и/или отражающая поверхность по меньшей мере на отдельных участках выполнена, по существу, плоской, и/или отражающая поверхность расположена и ориентирована в кондиционере течения так, что она на отдельных участках лежит, по существу, в одной плоскости с сечением кондиционера потока, и/или она на отдельных участках лежит, по существу, в одной плоскости с сечением измерительной трубы.
17. Система по п.15, в которой отражающая поверхность по меньшей мере на отдельных участках выполнена, по существу, конусообразной, и/или отражающая поверхность выполнена сужающейся в направлении измерительной трубы, и/или отражающая поверхность выполнена расширяющейся в направлении впускного конца кондиционера потока.
18. Система по п.15 или 17, в которой отражающая поверхность и первая внутренняя кромка по меньшей мере частично образованы внутренним конусом, выполненным на впускной стороне в кондиционере течения, проходящим, в частности, к впускному концу и сужающимся в направлении измерительной трубы.
19. Система по п.18, в которой внутренний конус, образующий отражающую поверхность кондиционера потока, имеет угол (α) наклона боковой поверхности больше 45°, в частности больше 60°, и/или внутренний конус, образующий отражающую поверхность кондиционера потока, имеет угол (α) наклона боковой поверхности меньше 90°, в частности меньше 88°.
20. Система по п.1, в которой вторая направляющая поверхность и вторая внутренняя кромка по меньшей мере частично образованы внутренним конусом, выполненным на впускной стороне в кондиционере течения и проходящим, в частности, к его выпускному концу.
21. Система по п.20, в которой внутренний конус, образующий вторую направляющую поверхность кондиционера потока, имеет угол (β) наклона боковой поверхности больше 2°, в частности больше 4°, и/или меньше 45°, в частности меньше 10°.
22. Система по п.18, в которой вторая направляющая поверхность и вторая внутренняя кромка по меньшей мере частично образованы внутренним конусом, выполненным на впускной стороне в кондиционере течения и проходящим, в частности, к его выпускному концу, при этом отражающая поверхность образована первым внутренним конусом, выполненным на впускной стороне в кондиционере течения и проходящим в направлении его впускного конца, а направляющая поверхность - вторым внутренним конусом, выполненным на впускной стороне в кондиционере течения и проходящим в направлении его выпускного конца.
23. Система по п.22, в которой первый внутренний конус, образующий отражающую поверхность, имеет угол наклона боковой поверхности больше угла наклона боковой поверхности второго внутреннего конуса, образующего направляющую поверхность.
24. Система по п.23, в которой образующий отражающую поверхность первый внутренний конус имеет угол (α) наклона боковой поверхности больше 45°, в частности больше 60°, но меньше 90°, в частности меньше 88°, а образующий вторую направляющую поверхность кондиционера потока второй внутренний конус имеет угол (β) наклона боковой поверхности больше 2°, в частности больше 4°, но меньше 45°, в частности меньше 10°.
25. Система по п.1, в которой по меньшей мере один сенсорный элемент образован по меньшей мере одним пьезоэлектрическим элементом и/или по меньшей мере одним пьезорезистивным элементом, и/или по меньшей мере один сенсорный элемент образован по меньшей мере одной взаимодействующей с якорем подвижной катушкой, и/или по меньшей мере один сенсорный элемент образован по меньшей мере одним измерительным электродом, выполненным с возможностью контакта с протекающей в измерительной трубе средой и съема электрического потенциала, и/или по меньшей мере один сенсорный элемент образован по меньшей мере одним измерительным конденсатором, выполненным с возможностью реагирования на изменения параметра, и/или по меньшей мере один сенсорный элемент образован по меньшей мере одним резистором, и/или по меньшей мере один сенсорный элемент под действием протекающей в измерительной трубе среды неоднократно подвержен при работе механическим деформациям, и/или по меньшей мере один сенсорный элемент установлен с возможностью неоднократного перемещения относительно неподвижного исходного положения под действием протекающей в измерительной трубе среды.
26. Система по п.1, в которой измерительный преобразователь содержит по меньшей мере одно подпорное тело, расположенное в измерительной трубе.
27. Система по п.26, в которой по меньшей мере один сенсорный элемент сенсорного устройства, по меньшей мере частично направленный в измерительную трубу, расположен ниже по потоку по меньшей мере относительно подпорного тела.
28. Система по п.1, в которой измерительный преобразователь выполнен в виде преобразователя расхода, в частности в виде преобразователя расхода с вихревой дорожкой.
29. Система по п.1, в которой измерительный преобразователь представляет собой один из следующих: магнитно-индукционный расходомер, расходомер вибрационного типа, в частности кориолисов преобразователь массового расхода, преобразователь плотности и/или преобразователь вязкости или ультразвуковой расходомер.
30. Система по п.1, в которой сечение (а) канала, ограниченное первой внутренней кромкой, направленной в канал кондиционера потока, больше сечения (с) канала, ограниченного второй внутренней кромкой, направленной в канал кондиционера потока.
2
2
2
2
2
31. Система по п.1, в которой сечение (с) этого канала, ограниченное второй внутренней кромкой (К), направленной в канал кондиционера потока, меньше проходного сечения (A) приточного сегмента технологической магистрали, в частности, меньше проходного сечения впускного конца кондиционера потока, и/или отношение (с/А) сужения сечения (с) канала кондиционера потока, ограниченного второй внутренней кромкой (К), к проходному сечению (А) приточного сегмента технологической магистрали составляет меньше 0,9 и/или больше 0,1, в частности в диапазоне 0,19-0,78.
2
32. Система по п.1, в которой внутренние кромки, направленные в канал кондиционера потока, выполнены и расположены в кондиционере течения так, что они ориентированы, по существу, поперек его воображаемой продольной оси и/или поперек воображаемой продольной оси измерительной трубы, и/или внутренние кромки, направленные в канал кондиционера потока, выполнены, в частности, круговыми, огибающими и, следовательно, замкнутыми, и/или каждая из внутренних кромок, направленных в канал кондиционера потока, имеет радиус менее 2 мм, в частности менее 0,6 мм, и/или сечение (а) канала, ограниченное второй внутренней кромкой, направленной в канал кондиционера потока, в частности также сечение (а) канала, ограниченное первой внутренней кромкой, направленной в канал кондиционера потока, меньше проходного сечения (A) приточного сегмента технологической магистрали, и/или первая внутренняя кромка, направленная в канал кондиционера потока, расположена, в частности, в непосредственной близости от впускного конца кондиционера потока, и/или первая внутренняя кромка, направленная в канал кондиционера потока, расположена непосредственно на впускном конце кондиционера потока, и/или кондиционер потока по меньшей мере во впускной зоне имеет, по существу, форму кругового цилиндра, и/или измерительная труба по меньшей мере во впускной зоне имеет, по существу, форму кругового цилиндра, и/или кондиционер потока по меньшей мере в выпускной зоне имеет, по существу, форму кругового цилиндра, и/или измерительная труба, в частности в форме кругового цилиндра, выполнена, по существу, прямой, и/или первая направляющая поверхность по меньшей мере частично образована желобком или пазом, выполненным в кондиционере течения, в частности круговым и/или огибающим, и/или первая направляющая поверхность образована выполненным в кондиционере течения кольцевым пазом, и/или первая направляющая поверхность образована выполненным в кондиционере течения внутренним конусом, и/или первая направляющая поверхность (L2) по отношению к воображаемой продольной оси кондиционера потока выполнена вогнутой, в частности преобладающим образом или полностью, и/или выполненная, в частности, конической, вторая направляющая поверхность кондиционера потока по меньшей мере на отдельных участках выполнена по отношению к его воображаемой продольной оси выпуклой, и/или выполненная, в частности конической, вторая направляющая поверхность кондиционера потока, по меньшей мере на отдельных участках выполнена вогнутой, и/или вторая направляющая поверхность кондиционера потока выполнена сужающейся в направлении измерительной трубы, и/или вторая направляющая поверхность кондиционера потока выполнена, по существу, конической.
33. Применение измерительной системы по одному из пп.1-32 для регистрации по меньшей мере одного параметра среды, протекающей в технологической магистрали, в частности массового расхода, объемного расхода, скорости течения, плотности, вязкости, давления, температуры и/или т.п.
34. Способ регистрации по меньшей мере одного параметра среды, протекающей в технологической магистрали, в частности массового расхода, объемного расхода, скорости течения, плотности, вязкости, давления, температуры и/или т.п., характеризующийся тем, что регистрацию осуществляют с помощью измерительной системы, помещенной в технологическую магистраль и содержащей кондиционер потока, присоединенный к приточному сегменту технологической магистрали, и измерительный преобразователь, присоединенный к кондиционеру течения, при этом способ регистрации включает этапы, на которых:
обеспечивают протекание измеряемой среды из приточного сегмента в кондиционер потока,
ускоряют протекающую среду в направлении воображаемой продольной оси кондиционера потока и создают по меньшей мере один, по существу, установившийся, в частности, по существу, неподвижный тороидальный вихрь внутри среды, протекающей во впускной зоне кондиционера потока, таким образом, что наибольшая воображаемая главная ось инерции по меньшей мере одного тороидального вихря, по существу, совпадает с воображаемой продольной осью кондиционера потока и/или воображаемой продольной осью измерительной трубы,
обеспечивают протекание измеряемой среды мимо по меньшей мере одного тороидального вихря и обеспечивают вытекание измеряемой среды из кондиционера потока в измерительную трубу присоединенного измерительного преобразователя,
формируют по меньшей мере один измерительный сигнал, зависящий от регистрируемого параметра, с использованием по меньшей мере одного сенсорного элемента, первично реагирующего на указанный параметр, в частности на его изменения,
причем на этапе создания по меньшей мере одного, по существу, установившегося тороидального вихря во впускной зоне кондиционера потока обеспечивают протекание среды мимо первой внутренней кромки, направленной в канал, замкнутой, огибающей, в частности, вдоль одной из образующих канала, а также обеспечивают протекание среды мимо второй внутренней кромки кондиционера потока, направленной в канал кондиционера потока, замкнутой, огибающей, в частности, вдоль одной из его образующих, расположенной ниже по потоку относительно первой внутренней кромки.
35. Способ по п.34, в котором создают по меньшей мере один дополнительный тороидальный вихрь во впускной зоне кондиционера потока, по существу, установившийся, в частности, по существу, неподвижный, таким образом, что наибольшая воображаемая главная ось инерции каждого из по меньшей мере двух тороидальных вихрей проходит, по существу, параллельно друг другу и/или по меньшей мере в осевом продолжении, по существу, они совпадают между собой.
36. Способ по п.35, в котором дополнительно обеспечивают натекание среды на отражающую поверхность кондиционера потока, встречную среде, протекающей в краевой зоне, замкнутой, огибающей, в частности вдоль образующей кондиционера потока, для создания, по существу, установившегося тороидального вихря во впускной зоне кондиционера потока.