СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗА ПРОХОЖДЕНИЕМ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В ТРУБОПРОВОДЕ

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой систему и способ учета расхода текучей среды. Изобретение может быть использовано при измерении расхода жидкостей и газов.
Известен датчик расходомера, описанный в патенте Украины №24284, опубликованном 07.07.1998. Согласно изобретению датчик расходомера содержит корпус с герметичным контактом, расположенную в корпусе крыльчатку с валом и постоянный магнит, причем постоянный магнит неподвижно закреплен напротив герметичного контакта соосно с валом, на котором соосно установлен полый цилиндр из магнитомягкого материала, при этом в полом цилиндре в зоне расположения постоянного магнита выполнены продольные пазы. При вращении крыльчатки напротив герметичного контакта и постоянного магнита поочередно оказываются пазы и цилиндрические стенки полого цилиндра. Это приводит к замыканию и размыканию герметичного контакта, включенного в цепь регистрирующего прибора. Частота коммутаций герметичного контакта пропорциональна объемному расходу контролируемой среды.
Недостатком описанного выше устройства является его сравнительно низкая надежность и сравнительно низкая точность измерений, а также невозможность считывания данных на удаленном от места расположения датчика расстоянии.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели и выбранной в качестве прототипа является система мониторинга протекания текучих сред через трубопровод, описанная в заявке на патент США №2008250869, опубликованной 16.10.2008. Согласно изобретению система включает, по меньшей мере, один датчик, расположенный внутри трубопровода, содержащий систему генерирования электроэнергии и, по меньшей мере, одно устройство измерения расхода, связанное с системой генерирования электроэнергии, при
этом указанное устройство измерения расхода обеспечивает информацию о потоке текучей среды в трубопроводе. Датчик может включать множество датчиков, расположенных на определенном расстоянии друг от друга вдоль трубопровода. Датчик содержит устройство связи, обеспечивающее передачу сигнала на приемное устройство. Система дополнительно может включать блок обработки данных и блок управления. Способ осуществляют посредством установки датчика расхода текучей среды в трубопровод, получения информации о потоке в трубопроводе посредством установленного датчика, генерирования сигнала, отражающего полученную информацию, и передачи сигнала посредством радиопередатчика на приемное устройство.
Недостатком системы по указанной выше заявке является сложность ее конструкции и, следовательно, высокие конструкционные затраты и сложность монтажа.
Задачей заявляемой полезной модели является создание такой системы контроля за прохождением текучей среды в трубопроводе, которая за счет оптимальной конструкции будет надежной в работе, простой в монтаже, позволит обеспечить высокую точность измерений и снизить эксплуатационные затраты. Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей системы контроля за прохождением текучей среды в трубопроводе за счет представления оператору системы дополнительной информации о состоянии контролируемого трубопровода.
Поставленная задача решается тем, что разработана система контроля за прохождением текучей среды в трубопроводе, содержащая, по меньшей мере, один датчик расхода текучей среды, установленный на трубопроводе, и приемно-регистрирующее устройство, связанное с датчиком по каналу радиосвязи, при этом датчик расхода текучей среды включает устройство измерения расхода текучей среды, соединенные с ним систему генерирования электроэнергии и радиопередатчик, причем радиопередатчик выполнен с возможностью передачи на приемно-регистрирующее устройство кода, идентифицирующего трубопровод, в котором установлен датчик, при прохождении через трубопровод заданного объема текучей среды.
Также поставленная задача решается тем, что разработан способ учета расхода текучей среды при помощи указанной системы, включающий установку датчика расхода текучей среды в трубопровод и установку приемно-регистрирующего устройства в месте приема и/или регистрации данных, определение факта прохождения заданного объема текучей среды через трубопровод, в котором установлен датчик, при помощи устройства измерения расхода текучей среды, передачу, прием и регистрирование факта прохождения заданного объема текучей среды через трубопровод, в котором установлен датчик, при этом передачу, прием и регистрирование факта прохождения заданного объема текучей среды через трубопровод осуществляют следующим образом: передают код, идентифицирующий трубопровод, через который прошел заданный объем текучей среды, при помощи радиопередатчика; принимают код, идентифицирующий трубопровод, переданный радиопередатчиком; определяют время приема кода, идентифицирующего трубопровод, переданного радиопередатчиком; регистрируют код, идентифицирующий трубопровод, переданный радиопередатчиком, и время приема кода.
Система может включать несколько датчиков расхода текучей среды, причем каждый датчик установлен в отдельном трубопроводе и передает код, идентифицирующий данный трубопровод, в котором он установлен, при прохождении через трубопровод заданного объема текучей среды.
Канал радиосвязи между датчиком и приемно-регистрирующим устройством является односторонним, при этом инициатором связи является датчик. За счет применения одностороннего канала радиосвязи и за счет того, что радиопередатчик всегда передает одно и то же значение - код, идентифицирующий трубопровод, упрощается его конструкция и конструкция приемно-регистрирующего устройства, принимающего переданный код, и, соответственно, повышается их надежность.
Приемно-регистрирующее устройство, принимающее переданный радиопередатчиком код, выполнено с возможностью регистрирования времени получения этого кода.
В предпочтительном варианте осуществления данная возможность реализуется за счет наличия в конструкции приемно-регистрирующего устройства таймера. Также приемно-регистрирующее устройство включает запоминающее устройство, посредством которого код, переданный радиопередатчиком, и время его получения сохраняются в приемно-регистрирующем устройстве.
В одном из вариантов осуществления приемно-регистрирующее устройство содержит устройство вывода для передачи кода, идентифицирующего трубопровод, и времени его получения на расчетно-вычислительное устройство для последующей обработки полученных данных.
В предпочтительном варианте осуществления заявляемого изобретения устройство измерения расхода текучей среды включает установленное на валу лопастное устройство, расположенное в текучей среде, магнитную муфту, редуктор, управляющий магнит, соединенный с магнитной муфтой посредством редуктора, выполненный с возможностью вращения, и герметичный контакт, статически установленный в непосредственной близости от области вращения управляющего магнита, выполненный с возможностью замыкания при полном обороте управляющего магнита. При прохождении текучей среды через трубопровод последняя вращает лопастное устройство, вращение которого посредством магнитной муфты и редуктора вызывает вращение управляющего магнита. Передаточное отношение редуктора подобрано таким образом, что полный оборот управляющего магнита соответствует прохождению через трубопровод заданного объема жидкости или газа. Установка заданного объема текучей среды, после прохождения которой замыкается герметичный контакт, может происходить как при изготовлении датчика, до его установки, так и в процессе эксплуатации. Лопастное устройство может представлять собой крыльчатку, турбину либо любое другое подобное устройство, пригодное для преобразования поступательного движения текучей среды во вращательное движение магнитной муфты. Использование магнитной муфты позволяет изолировать конструктивные элементы датчика от потока текучей среды, что полностью исключает помехи от загрязнений и повышает долговечность и надежность датчика. Такое выполнение устройства обеспечивает высокую точность измерений, является конструктивно простым и надежным.
В предпочтительном варианте осуществления система генерирования электроэнергии выполнена с возможностью питания радиопередатчика электроэнергией. При этом она включает установленную в непосредственной близости от магнитной муфты устройства измерения расхода текучей среды., по меньшей мере, одну катушку индуктивности, соединенную с устройством накопления электроэнергии. При протекании через трубопровод жидкости или газа вращается ответный магнит магнитной муфты устройства измерения расхода текучей среды, возбуждающий в катушке индуктивности электродвижущую силу. Возникший электрический ток заряжает устройство накопления электроэнергии. Датчик расхода текучей среды потребляет электроэнергию только в момент передачи на приемно-регистрирующее устройство кода, идентифицирующего трубопровод, и не требует питания в остальное время. Отсутствие необходимости в постоянном обеспечении канала радиосвязи электроэнергией и генерирование электроэнергии датчиком расхода текучей среды делает возможным автономную работу датчика и снижает требования к устройству накопления и хранения электроэнергии, что упрощает конструкцию датчика, облегчает его монтаж, повышает надежность и снижает стоимость.
При осуществлении способа учета расхода текучей среды при помощи заявленной системы, в которой устройство измерения расхода текучей среды включает установленное на валу лопастное устройство, расположенное в текучей среде, магнитную муфту, редуктор, управляющий магнит, соединенный с магнитной муфтой посредством редуктора, выполненный с возможностью вращения, и герметичный контакт, статически установленный в непосредственной близости от области вращения управляющего магнита, выполненный с возможностью замыкания при полном обороте управляющего магнита, определение факта прохождения заданного объема текучей среды через трубопровод, на котором установлен датчик, определяют посредством замыкания герметичного контакта. Лопастное устройство может представлять собой крыльчатку, турбину либо любое другое подобное устройство, пригодное для преобразования поступательного движения текучей среды во вращательное движение магнитной муфты.
В предпочтительном варианте осуществления при передаче кода питание радиопередатчика осуществляют при помощи системы генерирования электроэнергии.
Датчик расхода текучей среды дополнительно калибруют. Калибровку осуществляют любым способом, приемлемым для калибровки данного датчика, в любой момент времени, приемлемый для осуществления данного способа.
Заявляемое изобретение поясняется при помощи Фиг 1, на которой представлена система контроля за прохождением текучей среды в трубопроводе, включающая два датчика расхода текучей среды и приемно-регистрирующее устройство.
В общем виде заявляемая система поясняется при помощи Фиг.1. Система включает датчики 1 расхода текучей среды, установленные в трубопроводах, каждый из которых соединен посредством каналов радиосвязи 2 с приемно-регистрирующим устройством 3. Каждый датчик 1 расхода текучей среды включает устройство 4 измерения расхода текучей среды, соединенные с ним систему 5 генерирования электроэнергии и радиопередатчик 6. Устройство 4 измерения расхода текучей среды включает установленное на валу лопастное устройство 7, расположенное внутри трубопровода, по которому протекает текучая среда, магнитную муфту 8, соединенную с редуктором 9, который в свою очередь соединен с управляющим магнитом 10, и герметичный контакт 11, статически установленный в непосредственной близости от области вращения управляющего магнита 10 и соединенный с радиопередатчиком 6. Система 5 генерирования электроэнергии расположена в непосредственной близости от магнитной муфты 8 и включает катушку индуктивности 12 и соединенное с ней устройство 13 накопления электроэнергии, которое соединено с герметичным контактом 11.
Заявляемый способ учета расхода текучей среды осуществляют следующим образом.
Устанавливают датчик 1 расхода текучей среды в трубопровод. Устанавливают приемно-регистрирующее устройство 3 в месте приема и/или регистрации данных. Определяют факт прохождения заданного объема текучей среды через трубопровод, в котором установлен датчик 1, посредством замыкания герметичного контакта 11 при совершении управляющим магнитом 10 полного оборота. Передают код, идентифицирующий трубопровод, через который прошел заданный объем текучей среды, при помощи радиопередатчика 6. Принимают код, идентифицирующий трубопровод, переданный радиопередатчиком 6, посредством приемно-регистрирующего устройства 3. Определяют время приема кода, идентифицирующего трубопровод, переданного радиопередатчиком 6. Регистрируют код, идентифицирующий трубопровод, переданный радиопередатчиком 6, и время приема кода. Определение времени приема кода и регистрацию этого кода и времени его приема осуществляют посредством таймера и запоминающего устройства, установленных в приемно-регистрирующем устройстве 3.
Таким образом, заявляемое изобретение представляет собой систему контроля за прохождением текучей среды в трубопроводе, которая за счет оптимально подобранных элементов конструкции является надежной в работе, простой в монтаже, позволяет обеспечить высокую точность измерений и снизить эксплуатационные затраты, а также представляет собой способ учета расхода текучей среды, реализуемый при помощи данной системы.