УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НЕФТЕПРОВОДОВ

Полезная модель относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использована для измерения расхода жидкостей, плотности, вязкости нефтепродуктов в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен ультразвуковой расходомер RU 2264602 C1 G 01 F 1/66, содержащий контроллер, электрически связанный как минимум с двумя канальными приемопередатчиками, двумя АЦП, генератором импульсов, индикатором и узлом интерфейса. Недостаток данного устройства -невозможность измерения массового расхода жидкости.
Известно также устройство для определения плотности жидкости RU 2221234 С2 G 01 N 9/24, G 01 N 29/18, содержащее излучающий и приемный преобразователи, датчик температуры, электронную схему и вычислительное устройство.
Известно также устройство для определения физических параметров вещества, RU 2040789 C1 G 01 N 29/02, содержащее питаемый от генератора импульсов приемно-излучающий преобразователь, который с помощью элементов крепления жестко связан с пластиной, установленной соосно с ним.
Прототипом заявляемой полезной модели является ультразвуковой расходомер (см. Громов Г.В. Ультразвуковой накладной расходомер для гомогенных сред. «Приборы и системы управления», М., Машиностроение, 1997, 11, с.17-18), содержащий генератор, выход которого подключен ко входу делителя частоты, один выход которого подключен ко входу формирователя зондирующих импульсов, выход которого подключен ко входу коммутатора, к которому подключены два пьезоэлектрических
преобразователя, выход коммутатора подключен ко входу усилителя, выход которого подключен ко входу фазового детектора, ко второму входу которого подключен выход делителя частоты, выход фазового детектора подключен ко входу вычислительного устройства, к выходу которого подключено индикаторное устройство.
Недостатком известного устройства является необходимость использования дополнительных устройств для одновременного определения расхода и показателей качества нефтепродуктов.
Поставлена задача расширения функциональных возможностей прибора при использовании тех же датчиков, принципа измерения и при сохранении точности измерений.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в ультразвуковой расходомер, содержащий генератор, выход которого подключен ко входу делителя частоты, один выход которого подключен ко входу формирователя зондирующих импульсов выход которого подключен ко входу коммутатора, к которому подключены два пьезоэлектрических преобразователя, выход коммутатора подключен ко входу усилителя, выход которого подключен ко входу фазового детектора, ко второму входу которого подключен выход делителя частоты, выход фазового детектора подключен ко входу вычислительного устройства, к выходу которого подключено индикаторное устройство, согласно полезной модели, дополнительно введены устройство измерения коэффициента поглощения звука, температурный датчик и нормирующий усилитель, так, что вход устройства измерения коэффициента поглощения звука подключается к выходу фазового детектора, а выход подключается ко входу вычислительного устройства, выход датчика температуры подключен ко входу нормирующего усилителя, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на рис.1 изображена структурная схема предложенного устройства.
Схема содержит генератор 1, к которому подключен делитель частоты 2, к выходу которого подключен формирователь зондирующих импульсов 3, к выходу которого подключен управляемый вычислительным устройством 10 коммутатор 4, к которому подключены пьезоэлектрические преобразователи 5 и 6, усилитель 7, вход которого подключен к коммутатору 4, фазовый детектор 8, один вход которого подключен к выходу усилителя 4, второй вход подключен к выходу делителя частоты 2, устройство измерения коэффициента поглощения звука 9 вход которого подключен к выходу фазового детектора 8, а выход подключен ко входу вычислительного устройства 10, датчик температуры 11, выход которого подключен ко входу нормирующего усилителя 12, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства 10, индикаторное устройство 13, подключенное к выходу вычислительного устройства 10.
Пьезоэлектрические датчики установлены по периферии трубопровода диаметра D, по которому движется поток нефтепродуктов со скоростью ν. Оба датчика расположены на диаметрально противоположных сторонах и смещены вдоль образующей трубопровода. Длина линии, соединяющей центры двух датчиков, равна l, и эта линия образует с основной осью потока угол α.
1
Устройство работает следующим образом. Генератор 1 через делитель частоты 2 генерирует опорную частоту для формирователя зондирующих импульсов 3. По команде вычислительного устройства 10, зондирующий импульс через коммутатор 4 поступает на пьезоэлектрический преобразователь 5. Ультразвуковой импульс проходит сквозь жидкость и через время t улавливается датчиком 6. Электрический сигнал с преобразователя 6 усиливается усилителем 7 и поступает на вход фазового детектора 8. На другой вход фазового детектора поступает сигнал опорной частоты с делителя частоты. На выходе фазового детектора образуется число,
1
пропорциональное значению времени t, которое запоминается вычислительным устройством 10. При этом:
где с - скорость распространения ультразвука в жидкости.
2
2
После этого по команде вычислительного устройства 10, зондирующий импульс через коммутатор 4 поступает на пьезоэлектрический преобразователь 6. Ультразвуковой импульс проходит сквозь жидкость и через время t улавливается датчиком 5. Электрический сигнал с преобразователя 5 усиливается усилителем 7 и поступает на вход фазового детектора 8. На другой вход фазового детектора поступает сигнал опорной частоты с делителя частоты. На выходе фазового детектора образуется число, пропорциональное значению времени t, которое запоминается вычислительным устройством 10. При этом:
Из (1) и (2):
Подставив вычисленное значение ν в (1), вычисляется скорость звука в жидкости с.
A
Параллельно, с выхода усилителя 7 принятый сигнал поступает на вход устройства измерения коэффициента поглощения звука 9. С выхода 9 значение коэффициента поглощения звука α поступает в вычислительное устройство 10.
С датчика температуры 11 через нормирующий усилитель 12 в вычислительное устройство 10 поступает информация о температуре жидкости.
В вычислительном устройстве происходит вычисление плотности жидкости ρ:
β
где K - коэффициент связи между плотностью и сжимаемостью, зависящий от температуры жидкости.
k
Затем происходит вычисление коэффициента поглощения звука η:
M
h
Массовый расход жидкости G определится как произведение скорости жидкости, площади сечения трубопровода, плотности жидкости, учитывая корректировочный коэффициент K.
M
k
Далее, вычисленные значения G, ρ, η могут быть отображены индикаторным устройством 13.