УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ТРУБОПРОВОДАМ

Полезная модель относится к технике измерения, контроля и мониторинга основных параметров потока жидкости при движении по трубопроводу: скорости (м/с) и давлению (МПа), позволяющих обеспечить требуемый расход жидкости (охлаждающей воды, подаваемой от системы оборотного водоснабжения) через теплообменные аппараты с различной величиной гидравлического сопротивления, используемые в компрессорных станциях (воздуха, гелия) и системах термостатирования, входящих в состав стартовых комплексов. Предлагаемая полезная модель может также использоваться в атомной, химической и других отраслях промышленности, коммунальном водоснабжении потребителей горячей и холодной водой.
Известны манометры показывающие сигнализирующие типа ДМ2010-СрТ2-1,5, применяемые во многих технологических системах различных отраслей промышленности для контроля давления рабочих жидкостей в диапазоне давлений от 0 до 40 МПа и выдачи токового сигнала на дистанционный пульт управления технологической системой при достижении требуемой величины давления жидкости. Недостатком этих манометров является то, что контроль давления можно осуществлять только по показаниям на шкале манометра визуально в месте его установки на трубопроводе, что не позволяет осуществлять постоянный мониторинг величины давления с дистанционного пульта управления технологической системой, а также производить запись величины давления на магнитную ленту.
Известны также микропроцессорные интеллектуальные датчики давления Метран-150, внесенные в Госреестр средств измерения под №32854-09, работающие в диапазоне давлений от 0 до 68 МПа, и малогабаритные датчики давления Метран-55, внесенные в Госреестр средств измерения под №18375-08, работающие в диапазоне давлений от 0 до 100 МПа, которые применяются в различных отраслях промышленности, системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами для обеспечения непрерывного преобразования измеряемых величин избыточного или абсолютного давления жидкости в унифицированные токовые выходные сигналы, выдаваемые на дистанционные пульты управления технологическими системами.
Преимуществом этих датчиков является возможность работы в двух диапазонах величин тока выходного сигнала (от 4 до 20 мА или от 0 до 4 мА). Недостатком датчиков является отсутствие возможности настройки их на конкретную величину давления, при достижении которой необходимо дать токовый сигнал в систему управления на отключение (включение) технологического оборудования (компрессора, насоса, и т.п.) системы.
Для измерения расхода жидкости в трубопроводах известны крыльчатые счетчики жидкости по ГОСТ Р 50601-93, обеспечивающие измерение суммарного количества жидкости, израсходованной потребителем. Недостатком этих счетчиков является невозможность получения от них токового выходного сигнала для постоянного дистанционного контроля (мониторинга) расхода жидкости с пульта управления технологической системой, а также сигнала об уменьшении расхода жидкости ниже допустимой величины для отключения технологического оборудования.
Известны также датчики-реле потока жидкости типа ДР-П и ДР-П-М, предназначенные для контроля наличия потока жидкости в трубопроводе. Датчик-реле настраивается на величину расхода, при достижении которой производится отключение (включение) технологического оборудования при срабатывании контактов датчика, размыкающих (соединяющих) электросеть питания оборудования. Недостатком этих датчиков является отсутствие возможности получения токового выходного сигнала на дистанционный пульт управления технологической системой для контроля (мониторинга) текущей величины расхода жидкости в трубопроводе.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является ультразвуковой расходомер жидкости Portaflow 220 А или 220 В, выбранный в качестве прототипа.
Преимуществом этих расходомеров является размещение датчиков скорости на наружной поверхности трубопровода. Скорость жидкости измеряется ультразвуком, передаваемым от одного датчика к другому. Результат измерения в диапазоне от 0,1 до 20 м/с индицируется на индикаторе, что позволяет вести контроль и мониторинг реальной скорости потока жидкости в трубопроводе.
Недостатком расходомеров является отсутствие возможности получения токового сигнала при уменьшении скорости потока ниже допустимой величины для автоматического отключения технологического оборудования.
Задачей создания предлагаемой полезной модели является улучшение технико-эксплуатационных характеристик существующих средств контроля параметров потока жидкости, а именно, обеспечение постоянного мониторинга величин скорости и давления потока жидкости с пульта дистанционного управления технологической системой и выдачи токового сигнала на автоматическое отключение технологического оборудования при уменьшении скорости или давления потока жидкости ниже допустимой величины.
Требуемый технический результат достигается благодаря наличию в предлагаемой полезной модели отличительных от прототипа и аналогов признаков. Предлагаемое устройство для контроля параметров жидкости при движении по трубопроводу, содержащее установленные на трубопроводе два ультразвуковых датчика скорости потока и микропроцессорный датчик давления жидкости внутри трубопровода с унифицированными токовыми выходными сигналами, электронный блок с цифровыми индикаторами величин скорости и давления, блок питания и соединительные кабели, дополнительно снабжено электронным модулем управления с цифровыми индикаторами для задания уставок по скорости и давлению потока жидкости и двухконтактным реле выдачи токового выходного сигнала при срабатывании индикаторов уставок, при этом выходные токовые сигналы датчиков скорости и давления находятся в разных диапазонах величин тока.
Автору не известны технические решения с признаками, приведенными в отличительной части формулы полезной модели.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом. На прямом участке магистрального трубопровода 1, по которому движется поток жидкости установлен микропроцессорный датчик давления 2 и два ультразвуковых датчика скорости потока 3. Датчики кабелями соединены с электронным блоком 4, токовые выходные сигналы от датчиков 3 в диапазоне от 4 до 20 мА индицируются в величину скорости в м/с на индикаторе 5, а от датчика 2 в диапазоне от 0 до 4 мА индицируются в величину давления в МПа на индикаторе 6, входящих в состав электронного блока 4. Сигналы от датчиков 2 и 3 поступают из электронного блока 4 в электронный модуль управления 7 для сравнения с величинами уставок индикаторов 8 и 9, входящих в состав модуля управления 7, который кабелями соединен с двухконтактным реле 10, сигналы от которого поступают в систему управления технологической системой. Электропитание для работы датчиков 2, 3, электронного блока 4, электронного модуля управления 7 и реле 10 подается от специального блока питания 11.
Устройство работает следующим образом.
Производят задание величин уставок скорости и давления потока жидкости на индикаторах 9 и 8, при достижении которых необходимо отключить (включить) технологическое оборудование, включают блок питания 11 и оборудование для подачи жидкости, например, насос для подачи охлаждающей воды в компрессорную станцию. При этом по сигналам датчиков 2 и 3 контролируется величина скорости и давления потока жидкости по индикаторам 5, 6 электронного блока 4, в котором производится автоматический пересчет выходных токовых сигналов от датчиков 2, 3 в цифровые значения скорости потока в м/с и давления в МПа. Модуль управления 7 производит автоматическое сравнение показаний индикаторов 5, 6 со значениями величин уставок на индикаторах 9 и 8 и в случае совпадения сравниваемых величин выдает соответствующий токовый сигнал на замыкание соответствующих контактов реле 10, которые замыкаются в зависимости от величин токового сигнала: от 0 до 4 мА для давления и от 4 до 20 мА для скорости и выдают соответствующий сигнал в систему управления для отключения (включения) технологического оборудования (в нашем примере - электродвигателя компрессорной станции).
Предлагаемое устройство может быть использовано для контроля параметров охлаждающей воды, подаваемой системами оборотного водоснабжения для охлаждения компрессорных станций воздуха и гелия, а также воздухоохладителей и холодильных машин систем термостатирования, входящих в состав как существующих стартовых комплексов для ракетоносителей типа «Союз», «Союз-2», «Протон-М», «Зенит», так и для вновь создаваемого ракетоносителя «Ангара», а также перспективных ракетоносителей для вновь создаваемого космодрома «Восточный».
Источники информации:
1. Руководство по эксплуатации манометра показывающего сигнализирующего типа ДМ2010-СрТ2-1,5, аналог.
2. Малогабаритные датчики давления Метран-55, Код ОКП 42 1200, www.metran.ru, РФ, Челябинск, аналог.
3. Интеллектуальные датчики давления Метран-150, Код ОКП 42 1200, www.metran.ru, РФ, Челябинск, аналог.
4. ГОСТ Р 50601-93 Счетчики питьевой воды крыльчатые. Общие технические условия, аналог.
5. Датчики-реле потока ДР-П и ДР-П-М. Руководство по эксплуатации V.2009-12-03, аналог.
6. Ультразвуковой расходомер любой чистой жидкости. Partaflow 220, Руководство по эксплуатации, прототип.