УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПОТОКА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТРУБЕ

1. Устройство, содержащее
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем первый и второй волноводы выполнены так, что, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой:
первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы, тем самым обеспечивая удержание рабочей температуры первого и второго преобразователей ниже первого порога, несмотря на то, что температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С, при этом при превышении первого порога рабочая температура может привести к отказу первого и второго преобразователей; и
первый и второй волноводы удерживают акустическое затухание сигналов ультразвуковых волн ниже второго порога, тем самым обеспечивая возможность прохождения сигналов ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, превышающей приблизительно 600°С, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн, при этом при превышении второго порога акустическое затухание может препятствовать прохождению сигналов ультразвуковых волн указанным образом.
2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее блок управления, выполненный с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями;
причем блок управления также выполнен с возможностью, во время осуществления связи с первым и вторым преобразователями, отправки управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, с возможностью приема данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями и с возможностью определения расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей.
3. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из высокотемпературного керамического материала.
4. Устройство по п. 3, в котором по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из технической керамики на основе силиката кальция.
5. Устройство по п. 1, в котором, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой, первый и второй волноводы служат опорой для первого и второго преобразователей с обеспечением возможности прохождения сигналов ультразвуковых волн через первый и второй волноводы под углом большим или равным приблизительно 40 градусов и меньшим или равным приблизительно 70 градусов к продольной оси трубы.
6. Устройство по п. 1, в котором каждый из первого и второго волноводов механически обработан с образованием поверхности, обеспечивающей возможность сопряженного соединения с наружной поверхностью трубы.
7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее трубу, в котором либо: наружная поверхность трубы механически обработана с образованием
поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами; либо
на наружную поверхность трубы нанесен дополнительный материал для формирования поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами.
8. Устройство, содержащее
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой:
первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и могут проводить сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн; причем каждый из первого и второго волноводов выполнен в форме призмы.
9. Устройство по п. 8, в котором каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся, так что зоны соприкосновения между каждым из первого и второго волноводов и трубой меньше зон соприкосновения между первым и вторым волноводами и первым и вторым преобразователями, соответственно.
10. Устройство, содержащее
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой:
первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и могут проводить сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн;
причем первый преобразователь соединен с первым волноводом соединительным кольцом;
причем углубление, в котором проходит соединительное кольцо,
сформировано в части первого волновода; причем соединительное кольцо:
выполнено из материала, более пластичного и/или менее хрупкого, чем материал, из которого выполнена указанная часть первого волновода; и/или
содержит соединение с внутренней резьбой с возможностью вхождения в резьбовое зацепление с первым преобразователем.
11. Устройство, содержащее
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой
первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и могут проводить сигналы ультразвуковых волн
между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн;
причем устройство дополнительно содержит трубу;
причем труба содержит U-образный изгиб, образующий противоположные первый и второй углы, в которых первый и второй волноводы, соответственно, соединены с трубой;
причем сигналы ультразвуковых волн могут проходить через текучую среду, протекающую в трубе, непосредственно от первой внутренней стенки трубы в первом углу ко второй внутренней стенке трубы во втором углу.
12. Устройство по п. 11, в котором сигналы ультразвуковых волн могут проходить параллельно потоку текучей среды в трубе на протяжении по меньшей мере части их пути между первой внутренней стенкой трубы в первом углу и второй внутренней стенкой трубы во втором углу.
13. Система, содержащая
долговременный машиночитаемый носитель; и
множество инструкций, сохраненных на долговременном машиночитаемом носителе и выполненных с возможностью исполнения их одним или несколькими процессорами, при этом множество инструкций включает в себя:
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к отправке управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн могут проходить через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к приему данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; и
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к определению расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем система дополнительно содержит
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно; причем первый и второй волноводы выполнены так, что, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой:
первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы, тем самым обеспечивая удержание рабочей температуры первого и второго преобразователей ниже первого порога, несмотря на то, что температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С, при этом при превышении первого порога рабочая температура может привести к отказу первого и второго преобразователей; и
первый и второй волноводы удерживают акустическое затухание сигналов ультразвуковых волн ниже второго порога, тем самым обеспечивая возможность прохождения сигналов ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, превышающей приблизительно 600°С, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн, при этом при превышении второго порога акустическое затухание может препятствовать прохождению сигналов ультразвуковых волн указанным образом.
14. Система по п. 13, дополнительно содержащая блок управления, содержащий долговременный машиночитаемый носитель и указанные один или несколько процессоров, при этом блок управления выполнен с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями.
15. Система по п. 13, в которой по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из высокотемпературного керамического материала.
16. Система по п. 15, в которой по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из технической керамики на основе силиката кальция.
17. Система, содержащая
долговременный машиночитаемый носитель; и
множество инструкций, сохраненных на долговременном машиночитаемом носителе и выполненных с возможностью исполнения их одним или несколькими процессорами, при этом множество инструкций включает в себя:
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к отправке управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн могут проходить через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к приему данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; и
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к определению расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей; причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем система дополнительно содержит
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно; причем первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и могут проводить сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн;
причем каждый из первого и второго волноводов выполнен в форме призмы.
18. Система по п. 17, в которой каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся, так что зоны соприкосновения между каждым из первого и второго волноводов и трубой меньше зон соприкосновения между первым и вторым волноводами и первым и вторым преобразователями, соответственно.
19. Система, содержащая
долговременный машиночитаемый носитель; и
множество инструкций, сохраненных на долговременном машиночитаемом носителе и выполненных с возможностью исполнения их одним или несколькими процессорами, при этом множество инструкций включает в себя:
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к отправке управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн могут проходить через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к приему данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; и
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к определению расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей; причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем первый преобразователь соединен с первым волноводом соединительным кольцом;
причем углубление, в котором проходит соединительное кольцо, сформировано в части первого волновода; причем соединительное кольцо:
выполнено из материала, более пластичного и/или менее хрупкого, чем материал, из которого выполнена указанная часть первого волновода; и/или
содержит соединение с внутренней резьбой с возможностью вхождения в резьбовое зацепление с первым преобразователем.
20. Система, содержащая
долговременный машиночитаемый носитель; и
множество инструкций, сохраненных на долговременном машиночитаемом носителе и выполненных с возможностью исполнения их одним или несколькими процессорами, при этом множество инструкций включает в себя:
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к отправке управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн могут проходить через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к приему данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; и
инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к определению расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей; причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем система дополнительно содержит трубу, причем труба содержит U-образный изгиб, образующий противоположные первый и второй углы, в которых первый и второй волноводы, соответственно, соединены с трубой;
причем сигналы ультразвуковых волн могут проходить через текучую среду, протекающую в трубе, непосредственно от первой внутренней стенки трубы в первом углу ко второй внутренней стенке трубы во втором углу.
21. Система по п. 20, в которой сигналы ультразвуковых волн могут проходить параллельно потоку текучей среды в трубе на протяжении по меньшей мере части их пути между первой внутренней стенкой трубы в первом углу и второй внутренней стенкой трубы во втором углу.
22. Способ, включающий в себя этапы, на которых
соединяют первый и второй преобразователи с первым и вторым волноводами, соответственно;
соединяют первый и второй волноводы с трубой; и
осуществляют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн проходят через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем способ дополнительно включает в себя этапы, на которых:
изолируют, посредством первого и второго волноводов, первый и второй преобразователи от трубы, тем самым обеспечивая удержание рабочей температуры первого и второго преобразователей ниже первого порога, несмотря на то, что температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С, при этом при превышении первого порога рабочая температура приведет к отказу первого и второго преобразователей; и
удерживают, посредством первого и второго волноводов, акустическое затухание сигналов ультразвуковых волн ниже второго порога, тем самым обеспечивая возможность прохождения сигналов ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с предотвращением отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, превышающей приблизительно 600°С, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн, при этом при превышении второго порога акустическое затухание будет препятствовать прохождению сигналов ультразвуковых волн указанным образом.
23. Способ по п. 22, дополнительно включающий в себя этапы, на которых
размещают блок управления с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями;
осуществляют отправку, посредством блока управления, управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие
сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями;
осуществляют прием, посредством блока управления, данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; и
определяют, посредством блока управления, расход текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей.
24. Способ по п. 22, в котором по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из высокотемпературного керамического материала.
25. Способ по п. 24, в котором по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из технической керамики на основе силиката кальция.
26. Способ по п. 22, дополнительно предусматривающий опирание первого и второго преобразователей с возможностью прохождения сигналов ультразвуковых волн через первый и второй волноводы под углом большим или равным приблизительно 40 градусов и меньшим или равным приблизительно 70 градусов к продольной оси трубы.
27. Способ по п. 22, в котором осуществляют механическую обработку первого и второго волноводов с образованием поверхности, обеспечивающей возможность сопряженного соединения с наружной поверхностью трубы.
28. Способ по п. 22, дополнительно включающий в себя этап, на котором либо
осуществляют механическую обработку наружной поверхности трубы с образованием поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами; либо
наносят дополнительный материал на наружную поверхность трубы для формирования поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами.
29. Способ, включающий в себя этапы, на которых
соединяют первый и второй преобразователи с первым и вторым волноводами, соответственно;
соединяют первый и второй волноводы с трубой; и
осуществляют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн проходят через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и проводят сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с предотвращением отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн;
причем каждый из первого и второго волноводов выполнен в форме призмы.
30. Способ по п. 29, в котором каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся, так что зоны соприкосновения между каждым из первого и второго волноводов и трубой меньше зон соприкосновения между первым и вторым волноводами и первым и вторым преобразователями, соответственно.
31. Способ, включающий в себя этапы, на которых
соединяют первый и второй преобразователи с первым и вторым волноводами, соответственно;
соединяют первый и второй волноводы с трубой; и
осуществляют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн проходят через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и проводят сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с предотвращением отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн;
причем при выполнении соединения первого и второго волноводов с трубой соединяют первый преобразователь с первым волноводом соединительным кольцом;
причем соединительное кольцо:
проходит в углублении, сформированном в первом волноводе, и
содержит соединение с внутренней резьбой с возможностью вхождения в
резьбовое зацепление с ним первого преобразователя; и/или
выполнено из материала, более пластичного и/или менее хрупкого,
чем материал, из которого выполнена указанная часть первого волновода.
32. Способ, включающий в себя этапы, на которых
соединяют первый и второй преобразователи с первым и вторым волноводами, соответственно;
соединяют первый и второй волноводы с трубой; и
осуществляют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн проходят через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;
причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С;
причем первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и проводят сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с предотвращением отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн;
причем при выполнении соединения первого и второго волноводов с трубой
соединяют первый и второй волноводы с трубой в противоположных первом и втором углах, соответственно, образованных U-образным изгибом трубы, так что сигналы ультразвуковых волн проходят через текучую среду, протекающую в трубе, непосредственно от первой внутренней стенки трубы в первом углу ко второй внутренней стенке трубы во втором углу.
33. Способ по п. 32, в котором сигналы ультразвуковых волн проходят параллельно потоку текучей среды в трубе на протяжении по меньшей мере части их пути между первой внутренней стенкой трубы в первом углу и второй внутренней стенкой трубы во втором углу.
34. Устройство, содержащее
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе, при этом температура указанной текучей среды превышает приблизительно 600°С;
причем первый и второй волноводы выполнены так, что, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой:
первый и второй волноводы изолируют первый и второй
преобразователи от трубы; при этом
первый и второй волноводы могут проводить сигналы ультразвуковых
волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно;
причем каждый из первого и второго волноводов выполнен в форме призмы.
35. Устройство по п. 34, в котором каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся, так что зоны соприкосновения между каждым из первого и второго волноводов и трубой меньше зон соприкосновения между первым и вторым волноводами и первым и вторым преобразователями, соответственно.
36. Устройство, содержащее
первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и
первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе, при этом температура указанной текучей среды превышает приблизительно 600°С;
причем первый и второй волноводы выполнены так, что, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой:
первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы; и
первый и второй волноводы могут проводить сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно;
причем зоны соприкосновения каждого из первого и второго волноводов, предназначенные для соприкосновения с трубой, меньше зон соприкосновения первого и второго волноводов, предназначенных для соприкосновения с первым и вторым преобразователями, соответственно.
37. Устройство по п. 36, в котором каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся.