Способ измерения расхода жидкости и устройство для его осуществления
METHOD OF MEASUREMENT OF LIQUID FLOW RATE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения расхода жидкости путем пропускания ее через измерительное устройство и может быть использовано в машиностроении в стендах для проведения пневмогидравлических испытаний различных технических объектов.
Известен способ измерения расхода жидкости (RU патент №2152128, МПК Н03М 1/24, G01F 1/, G01F 1/34 (2000.01) путем пропуска ее через измерительные устройства непрерывным потоком с помощью вращающихся лопаток и устройство для его осуществления.
Указанный способ заключается в том, что поток жидкости направляют на крыльчатку счетчика и заставляют ее вращаться вместе с закрепленным на ней магнитом, вращающимся магнитным полем воздействуют на счетный геркон, с помощью вычислительного устройства фиксируют замыкания контактов геркона, определяют их частоту, пересчитывают ее в расход жидкости. Устройство для измерения расхода жидкости содержит корпус датчика, имеющий входное и выходное отверстия, крыльчатку, по меньшей мере один магнит, установленный в верхней части крыльчатки, счетное устройство, содержащее счетный геркон, взаимодействующий источник электропитания и вычислительное устройство.
Известен способ измерения расхода жидкости (RU патент №2505788, МПК G01F 11/02 (2006.01), основанный на определении массы жидкости, вытесняемой из мерной емкости за время вытеснения. Он характеризуется тем, что используют дополнительную сравнительную емкость, которую заправляют рабочей жидкостью, взятой из мерной емкости, до достижения ее верхнего уровня, создают и поддерживают в течение всего времени вытеснения одинаковое давление газа вытеснения в обеих емкостях, а в течение времени вытеснения жидкости из мерной емкости измеряют разность давлений жидкости у основания емкостей, преобразуют эту разность в выходной сигнал, который регистрируют, обрабатывают и отображают измеренный расход жидкости в реальном масштабе времени.
Известен способ измерения массового расхода жидкости и устройство для его осуществления (RU заявка №2003104073, МПК G01F 1/06, G01F 1/06 (2000.01)), согласно которому для определения массового необходимо произвести калибровку, определить центробежный перепад давления и период вращения потока жидкости. При этом используется устройство, в состав которого входят цилиндрический корпус, входные и выходные патрубки которого расположены тангенциально корпусу, установленная в корпусе крыльчатка с лопатками и измерительный узел.
Известен также способ определения расхода рабочей жидкости по магистрали подачи и система для определения расхода (RU патент №2462691 МПК G01F 1/34 (2006.01)). В этом способе рабочую жидкость пропускают по магистрали подачи через измерительное устройство непрерывным потоком с измерением давления или перепада давления, при этом вход и выход участка магистрали подачи сообщают с герметичными емкостями, заполненными газом, измеряют статическое давление на входе и выходе участка магистрали подачи при ее тарировке, а в последующем определение расхода рабочей жидкости осуществляют в герметичных емкостях после частичного заполнения их рабочей жидкостью.
Известен способ определения расхода измеряемой среды расходомерами переменного перепада давления с сужающими устройствами (RU патент №2126140, МПК G01F 1/34 (1995.01)). При данном способе определяют внутренний диаметр сужающего устройства расходомера при выбранном значении его относительного диаметра и заданном диаметре трубопровода. Экспериментально определяют гидродинамические характеристики сужающего устройства с выбранным значением относительного диаметра. По полученным гидродинамическим характеристикам и внутреннему диаметру сужающего устройства при фиксированных значениях верхнего предела измерения расходомера и состава измеряемой среды определяют верхний предел измерения дифманометра. Полученные значения используют для определения расхода среды (жидкости, газа, пара).
Известен принятый за прототип способ измерения расхода жидкости и устройство для его осуществления (RU патент №2481559, МПК G01F 1/075 (2006.01). Указанный способ включает создание вращения крыльчатки счетчика с закрепленными на ней постоянными магнитами потоком жидкости. Формирование под воздействием вращающегося магнитного поля сигнала, частота которого пропорциональна линейной скорости потока, вычисление, интегрирование по времени текущего расхода жидкости и визуальное отображение результатов интегрирования по времени текущего расхода жидкости. Устройство для измерения расхода жидкости содержит крыльчатку счетчика с закрепленными на ней постоянными магнитами, измерительный блок, блок индикации, генерирующий блок, зарядный блок, блок коррекции, аккумулирующий блок и интерфейсный блок.
Недостатком прототипа является то, что при истечении жидкости из напорной емкости через пусковой клапан и пустой трубопровод с дросселирующим устройством измерение расхода турбинным расходомером находится вне диапазона оптимального режима работы:
- в случае, когда расходомер установлен по потоку после дросселирующего устройства, он находится в зоне кавитационного течения, т.е. вне рабочего диапазона работы;
- в случае, когда расходомер установлен по потоку перед дросселирующим устройством, он незащищен в начальный период от ударного воздействия, разогнанной перед ним в пустом трубопроводе жидкости. При этом в процессе этого воздействия расход жидкости значительно превышает заданный оптимальный диапазон измерения и может привести к поломке турбины расходомера.
Задачей изобретения является защита турбины расходомера от ударного воздействия разогнанной в пустом трубопроводе жидкости при сохранении оптимального режима измерения расхода.
Поставленная цель достигается тем, что жидкость из напорной емкости в пустой трубопровод пропускают через пусковой клапан и дроссельное устройство, состоящее из двух частей, последовательно разделяющих поток жидкости на бескавитационный и кавитационный режимы течения, а измерение расхода жидкости проводят расходомером, установленным между ними.
В устройстве для измерения расхода жидкости, включающем расходную магистраль, сужающее устройство и расходомер турбинного типа, расходная магистраль выполнена в виде пустого трубопровода, на входе в который установлен пусковой клапан, а сужающее устройство выполнено в виде дроссельного устройства, состоящего из двух частей, между которыми установлен расходомер.
Отличительными признаками способа измерения расхода жидкости являются: пропускание жидкости из напорной емкости в пустой трубопровод через пусковой клапан и дроссельное устройство, последовательно разделяющее поток на бескавитационный и кавитационный режимы течения, а измерение расхода жидкости производят расходомером, установленным между ними.
Отличительными признаками устройства для измерения расхода жидкости являются:
- расходная магистраль выполнена в виде пустого трубопровода, на входе в который установлен пусковой клапан, сужающее устройство выполнено в виде дроссельного устройства, состоящего из двух частей, разделяющих поток жидкости на бескавитационный и кавитационный режимы течения, а расходомер установлен между этими частями.
Совокупность отличительных признаков обеспечивает решение поставленной задачи.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для осуществления предложенного способа измерения расхода.
Устройство для измерения расхода жидкости включает в себя дросселирующее устройство, состоящее из двух частей 1, 2 и турбинного расходомера 3, установленного между ними.
Работа устройства
При срабатывании пускового клапана 4 жидкость из напорной емкости 5 выдавливается под давлением в пустой трубопровод 6, где разгоняется до величины, значительно превышающей заданный расход. Но далее, проходя первую часть 1 дросселирующего устройства, снижается до заданной величины и измеряется расходомером 3. На выходе из него жидкость проходит через вторую часть 2, которая, работая в кавитационном режиме, обеспечивает стабильность течения жидкости.
На предприятии изготовлен опытный образец предложенного устройства для измерения расхода жидкости, на котором проведена экспериментальная поверка предложенного способа. Эксперименты подтвердили защищенность турбины расходомера от ударного воздействия разогнанной в пустом трубопроводе жидкости, при этом обеспечивается стабильность течения жидкости и измерение расхода с заданной точностью.
Предложение рекомендуется к внедрению на предприятии.