УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ

Устройство для измерения плотиости газовых потоков.
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам (плотномерам) для измерения плотности газовых потоков и может найти применение в газодобьшающей, газоперерабатывающей, транспортирующей и других отраслях промьшшенности.
В практике измерения плотности газовых потоков напши применение плотномеры, в основу которых заложены следующие методы: преобразователи плотности с ареометрическим телом, вибрационно-частотные преобразователи плотности, аэростатические и гидростатические плотномеры. Из перечисленных методов наиболее широко применяются плотномеры с ареометрическим телом, вибращюнно-частотные и гидростатические плотномеры. Принцип действия гфеобразователя с ареометрическим телом 1 основан на измерении выталкивающей силы, действующей на тело в газовом потоке. В качестве ареометрического тела используются пустотелые шары из кварцевого стекла или металла. Вибрационно-частотные преобразователи плотности основаны на зависимости собственных колебаний вибрирующего элемента (камертон, тонкостенный цилиндр и др.) от плотности окружающего этот элемент газа. Недостатком этих преобразователей является :
необходимость защиты от внепгаей вибрации и загрязнения, ограничение применения в области высоких давлений и низких температур. Из известных конструкций наиболее близкой к предлагаемому устройству является измеритель плотности, основанный на сравнении гщфостатических давлений столбов измеряемого и эталонного газов одинаковой высоты, непрерывно подаваемых с очень малой скоростью в две одинаковые вертикальные трубки 2 .К основным недостаткам этой конструкции следует отнести необходимость в источнике эталонного газа и поддержание одинаковых условий прокачки эталонного и рабочего газов. Известны гидростатические плотномеры (Устройство для измерения плотности жидких и газообразных потоков. Св-во на полезную модель №11342 от 16.09.99г.Бюл. №9. Плотномер жидких сред. Св-во на полезную модель №15787 от 10.11.2000г. Бюл. .№31) , конструкции которых гфи соответствующей доработке измерителей разности давлений позволят производить измерение плотности газовых потоков в пшроком диапазоне давлений в рабочих условиях.
2Ш11ШШв
ftMllto-tiBii . -i-. -----,  . .-   : . If
1,/  --.n:
МКИ COIN9/26 Целью заявляемой полезной модели является обеспечение измерения плотаости газа в любых
рабочих условиях и с достаточно высокой точностью путём значительного снижения начальной разности давлений , действующей на дифференциальный манометр и использования его в наиболее чувствительной модификации. Заявляемое устройство для измерения плотности газовых потоков (см.фигЛ) содержит вертикальную трубу 1, соединённую с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. Импульсные трубки 4 (одна из которых расположена внутри трубы) , выходящие из преобразователя разности давлений 5, заполнены эталонной жидкостью и подсоединены к отборникам давления 6, разнесённым по длине трубы на расстояние is. Камера преобразователя , соединённая с нижним отборником давления , снабжена независимым от гидростатики источником добавочного давления 7 , основным элементом которого может бьггь герметичная гибкая перегородка 8, расположенная в эталонной жидкости, и нагруженная грузом 9 с расчётной массой т. На верхнем патрубке установлен преобразователь температуры 10 , а в верхней части трубы преобразователь абсолютного давления 11. Выходы электрических сигналов с щ)еобразователей 5,10,11 соединены с вторичным блоком обработки информации (БОИ) 12.
Устройство работает следующим образом: исследуемый поток газа с плотностью р через
патрубок 2 поступает в вертикальную трубу 1 и выходит через патрубок 3. При этом осуществляется измерение разности давлений А Р между отборниками 6 , давления Р , и температуры газа t .
Перепад давления А Р, измеряемый преобразователем 5будет определяться следующим выражением:
АР АР„-АРдоб-АРг(1)
ГдеАР„ (2)
АРд„б  т()В/8(3)
,(4)
А Р доб - перепад давления ,создаваемый независимым источником 7,(Па) А Р эт - перепад давления ,создаваемый эталонной жидкостью находящейся в импульсных трубках 4 ,(Па)
г
2 A P г - перепад давления ,создаваемый столбом газа высотой h, (Па)
плотность эталонной жидкости, (кг / м)
g- ускорение свободного падения , (м/с)
h- расстояние между точками отбора давления , (м)
S- площадь гибкой перегородки, (м)
m- масса груза на гибкой иерегородке , (кг)
о- средняя плотность материала груза , (кг/ м)
Подставляя в (1) значения ЛР „ и АРГ из (2), (4) можно получить следующее выражение для Ш1ОТНОСПН газа
АРдоб + АР
Рг  (5)
Из (5) видно , что в отличие от 2 сравнение давления измеряемого столба газа производится не с
давлением столба эталонного газа, а с разностью давлений столба эталонной жидкости и добавочного
давления независимого источника, что позволяет регулировкой добавочного давления изменять
диапазон измерений в зависимости от практически любых рабочих условий и соответственно выбирать
необходимый преобразователь разности давлений.
Приведение к рабочим условиям плотности эталонной жидкости осуществляется по следующей
формуле:
P(t)p( P(t  20°) + (6)
где р (20°) -плотность эталонной жидкости при 20°С , кг/м
ЦЗ - коэффициент зависимости плотности от температуры, кг/ (м   °С)
k р - коэффициент сжатия эталонной жидкости, Па  Р - давление, Па
Применение данного метода измерения плотности к при работе с взвесями позволит измерять содержание распьшённых в газовых средах веществ (например .содержание воды в газе при его добыче).
,
3 На основании изложенного считаем, что заявляемая конструкция устройства для измерения плотности
газовых потоков является новой, промьшшенно применимой, т. е. соответствует условиям патентоспособности полезной модели.
Источники информации.
1.«Контроль состава и качества природного газа В.М.ПлотЕ1иков, В.А.Подрешетников, В.В.Радкевич, Л.Н.Тетеревятников , Ленинград, «Недра 1983г.
2.«Измерение и учёт расхода газа. В.А.Динков, З.Т.Галиуллин, А.П.Подкопаев, B.C. Кондратьев, Москва, «Недра, 1979
((
4