ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СРЕДЫ, ПРОТЕКАЮЩЕЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ТРУБОПРОВОДЕ

1. Измерительная система для регистрации, по меньшей мере, одного измеряемого переменного параметра среды, протекающей в технологическом трубопроводе, содержащая
измерительный преобразователь, включающий в себя измерительную трубку и датчик с, по меньшей мере, одним чувствительным элементом, реагирующим, главным образом, на регистрируемый переменный параметр, причем
упомянутая измерительная трубка служит для переноса измеряемой среды, и упомянутая измерительная трубка имеет меньшее пропускное поперечное сечение, чем подающий участок технологического трубопровода, соединенного с входом измерительной системы,
упомянутый измерительный преобразователь генерирует с помощью, по меньшей мере, одного чувствительного элемента, по меньшей мере, один измерительный сигнал, зависящий от измеряемого переменного параметра;
измерительную электронную аппаратуру, связанную с измерительным преобразователем и формирующую, по меньшей мере, время от времени, учитывая, по меньшей мере, один измерительный сигнал, по меньшей мере, одно измеренное значение, являющееся мгновенным представлением измеренного переменного параметра; и
формирователь потока, расположенный на входе измерительной трубки, причем
упомянутый формирователь потока занимает промежуточное положение между измерительной трубкой и подающим участком технологического трубопровода и имеет просвет, который сужается по направлению к измерительной трубке, и через который во время работы протекает среда;
упомянутый формирователь потока включает в себя впускной конец, обращенный к подающему участку технологического трубопровода и имеющий пропускное поперечное сечение, которое больше чем пропускное поперечное сечение измерительной трубки, и
упомянутый формирователь потока включает в себя выпускной конец, обращенный к измерительной трубке и имеющий пропускное поперечное сечение, которое меньше чем пропускное поперечное сечение впускного конца формирователя потока;
при этом формирователь потока дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одну поверхность соударения, расположенную спереди по ходу потока от выпускного конца, которая выступает в просвет формирователя потока и противодействует протеканию среды, переносимой в формирователе потока, во время работы.
2. Измерительная система по п.1,
в которой поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока так, что она, по меньшей мере, секционно, по существу, перпендикулярна продольной оси формирователя потока; и/или
поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока так, что она, по меньшей мере, секционно, по существу, перпендикулярна продольной оси измерительной трубки; и/или
поверхность соударения имеет в радиальном направлении высоту, по меньшей мере 1 мм; и/или
поверхность соударения представляет собой кольцевую поверхность; и/или
поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере частично, выступом, выполненным на входе формирователя потока; и/или
поверхность соударения является, по меньшей мере секционно, по существу, плоской; и/или
поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она секционно является, по существу, копланарной поперечному сечению формирователя потока, и/или
поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она секционно является, по существу, копланарной поперечному сечению измерительной трубки; и/или
поверхность соударения, по меньшей мере, секционно является, по существу, конической; и/или
поверхность соударения сужается по направлению к измерительной трубке; и/или
поверхность соударения расширяется по направлению к впускному концу формирователя потока; и/или
поверхность соударения формирователя потока расположена в кольцевой пограничной области формирователя потока; и/или
формирователь потока выполнен по существу кругло-цилиндрическим, по меньшей мере, во впускной области; и/или
формирователь потока выполнен, по существу, кругло-цилиндрическим, по меньшей мере, в выпускной области; и/или
измерительная трубка выполнена, по существу, кругло-цилиндрической, по меньшей мере, во впускной области; и/или
измерительная труба является, по существу, прямой; и/или
измерительная труба является, по существу, кругло-цилиндрической; и/или
технологический трубопровод представляет собой магистральную трубу; и/или
отношение площадей поперечных сечений пропускного поперечного сечения подающего участка технологического трубопровода к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается большим, чем 1,5; и/или
отношение площадей поперечных сечений пропускного поперечного сечения подающего участка технологического трубопровода к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается меньшим, чем 10; и/или
отношение площадей поперечных сечений пропускного поперечного сечения подающего участка технологического трубопровода к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается в диапазоне между 1,66 и 9,6.
3. Измерительная система по п.2,
в которой, по меньшей мере, один чувствительный элемент погружен во время работы в среду; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент расположен непосредственно на измерительной трубке; и/или
поверхность соударения выполнена сферической формы и/или в виде расщепленной кольцевой поверхности; и/или
поверхность соударения выполнена в виде имеющей множество зубцов поверхности; и/или
поверхность соударения выполнена в виде волнообразной поверхности.
4. Измерительная система по п.1,
в которой, по меньшей мере, один чувствительный элемент содержит, по меньшей мере, один пьезоэлектрический элемент; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент содержит, по меньшей мере, один пьезорезистивный элемент; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент содержит, по меньшей мере, один соленоид, связанный с якорем; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент содержит, по меньшей мере, один измерительный электрод, контактирующий со средой, протекающей в измерительной трубке, и измеряющий электрические потенциалы; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент содержит, по меньшей мере, один измерительный конденсатор, реагирующий на изменения измеряемого переменного параметра; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент содержит, по меньшей мере, одно электрическое сопротивление; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент во время работы неоднократно подвергается механическим деформациям, зависящим от среды, протекающей в измерительной трубке; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент во время работы неоднократно перемещается относительно положения статического равновесия под влиянием среды, протекающей в измерительной трубке; и/или
измерительный преобразователь содержит, по меньшей мере, одно тело обтекания, расположенное в измерительной трубке; и/или
по меньшей мере, одно измеренное значение, сформированное упомянутой измерительной электронной аппаратурой, выбрано из группы, состоящей из: измеренного значения массового расхода, измеренного значения объемного расхода, измеренного значения плотности, измеренного значения вязкости, измеренного значения давления и измеренного значения температуры.
5. Измерительная система по п.1, в которой измерительный преобразователь содержит, по меньшей мере, одно тело обтекания, расположенное в измерительной трубке, и упомянутый, по меньшей мере, один чувствительный элемент датчика расположен сзади по ходу потока от указанного, по меньшей мере, одного тела обтекания, в частности, так, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент выступает, по меньшей мере, частично в измерительную трубку.
6. Измерительная система по п.1, в которой: измерительный преобразователь содержит преобразователь, выбранный из группы преобразователей, состоящей из: вихревого преобразователя расхода, в частности, преобразователя расхода с вихревой дорожкой, магнитоиндуктивного преобразователя расхода, преобразователя расхода вибрационного типа, в частности, кориолисова преобразователя массового расхода, преобразователя плотности, преобразователя вязкости и ультразвукового преобразователя расхода.
7. Измерительная система по п.1, в которой формирователь потока дополнительно включает в себя расположенную спереди по ходу потока от выпускного конца, по меньшей мере, одну внутреннюю кромку, выступающую в просвет формирователя потока, противодействующую протеканию среды, переносимой в формирователе потока во время работы.
8. Измерительная система по п.7,
в которой, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, выполнена и расположена в формирователе потока таким образом, что она ориентирована, по существу, поперечно к продольной оси формирователя потока;
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, выполнена и расположена в формирователе потока таким образом, что она ориентирована, по существу, поперечно к продольной оси измерительной трубки; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, простирается по окружности по формирователю потока и, в результате, замыкается на себя; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, расположена поблизости от впускного конца формирователя потока; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, расположена непосредственно на впускном конце формирователя потока; и/или
поперечное сечение просвета формирователя потока, ограниченное внутренней кромкой, выступающей в просвет формирователя потока, имеет диаметр, который меньше чем диаметр подающего участка технологического трубопровода; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, выполнена так, что внутренний диаметр впускного конца формирователя потока меньше чем диаметр подающего участка технологического трубопровода; и/или
внутренняя кромка имеет зубчатый контур; и/или
внутренняя кромка имеет волнообразный контур; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, имеет радиус, меньший, чем 2 мм; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается большим, чем 1,2; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается меньшим, чем 5; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается в диапазоне между 1,3 и 3.
9. Измерительная система по п.8,
в которой поперечное сечение просвета формирователя потока, ограниченное внутренней кромкой, выступающей в просвет формирователя потока, меньше чем пропускное поперечное сечение подающего участка технологического трубопровода; и/или
измерительная трубка имеет меньший диаметр, чем подающий участок технологического трубопровода, прикрепленный к впускному концу измерительной системы; и/или
измерительная трубка имеет монтажную длину, которая больше чем монтажная длина формирователя потока, так что отношение монтажных длин формирователя потока и измерительной трубки поддерживается меньшим, чем 1; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент расположен на расстоянии от впускного конца измерительной трубки в измерительной трубке и/или на ней; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, ограничивает поверхность соударения формирователя потока; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, ограничивает направляющую поверхность формирователя потока, простирающуюся в направлении выпускного конца формирователя потока и служащую для направления среды, протекающей в формирователе потока; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, расположена в непосредственной близости от впускного конца формирователя потока; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, простирается по окружности вдоль директрисы формирователя потока; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, имеет радиус, меньший, чем 0,6 мм.
10. Измерительная система по п.9, в которой поперечное сечение просвета формирователя потока, ограниченное внутренней кромкой, выступающей в просвет формирователя потока, меньше чем пропускное поперечное сечение подающего участка технологического трубопровода.
11. Измерительная система по п.7,
в которой степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению подающего участка технологического трубопровода поддерживается меньше чем 0,9; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению подающего участка технологического трубопровода поддерживается больше чем 0,1; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению подающего участка технологического трубопровода поддерживается в диапазоне между 0,25 и 0,85.
12. Измерительная система по п.11, в которой отношение площадей поперечных сечений пропускного поперечного сечения подающего участка технологического трубопровода к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается большим, чем 1,5 и/или меньшим, чем 10 и/или в диапазоне между 1,66 и 9,6.
13. Измерительная система по п.12, в которой разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей, чем 0,5 и/или меньшей чем 10, в частности, в диапазоне между 0,83 и 9,5.
14. Измерительная система по п.13, в которой степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается большим, чем 1,2 и/или меньшим чем 5, в частности, в диапазоне между 1,3 и 3.
15. Измерительная система по п.14, в которой разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей, чем 0,2 и/или меньшей чем 10, в частности, в диапазоне между 0,25 и 8.
16. Измерительная система по п.1, в которой измерительная трубка имеет меньший диаметр, чем подающий участок технологического трубопровода, прикрепленного к впускному концу измерительной системы.
17. Измерительная система по п.16,
в которой впускной конец формирователя потока, обращенный к подающему участку технологического трубопровода, имеет диаметр, больший, чем диаметр измерительной трубки, а выпускной конец формирователя потока, обращенный к измерительной трубке, имеет диаметр, меньший, чем диаметр впускного конца формирователя потока; и/или
отношение диаметра подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки поддерживается большим, чем 1,1, и/или меньшим чем 5, в частности, в диапазоне между 1,2 и 3,1.
18. Измерительная система по п.1, в которой измерительная трубка имеет монтажную длину, которая больше чем монтажная длина формирователя потока, так что отношение монтажных длин формирователя потока и измерительной трубки поддерживается меньшим, чем 1.
19. Измерительная система по п.18, в которой отношение диаметра подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки соответствует, по меньшей мере, 10% отношения монтажных длин формирователя потока и измерительной трубки и/или поддерживается большим, чем 1,1, и/или меньшим чем 5, в частности, в диапазоне между 1,2 и 3,1.
20. Измерительная система по п.1, в которой, по меньшей мере, один чувствительный элемент расположен на расстоянии от впускного конца измерительной трубки в измерительной трубке и/или на ней так, что отношение упомянутого расстояния к диаметру измерительной трубки поддерживается большим, чем 1.
21. Измерительная система по п.20,
в которой, по меньшей мере, один чувствительный элемент во время работы погружен в среду; и/или
по меньшей мере, один чувствительный элемент расположен непосредственно на измерительной трубке.
22. Измерительная система по п.7, в которой, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, ограничивает поверхность соударения формирователя потока.
23. Измерительная система по п.22, в которой поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере, частично, круговым и/или замыкающимся на себя выступом, выполненным на входе формирователя потока.
24. Измерительная система по п.23, в которой поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере, частично, внутренним конусом, выполненным во входе в формирователь потока.
25. Измерительная система по п.24,
в которой внутренний конус, образующий поверхность соударения, имеет угол наклона боковой поверхности, который больше чем 45° и/или меньше чем 90°, в частности, в диапазоне между 60° и 88°; и/или
внутренний конус простирается к впускному концу формирователя потока и сужается по направлению к измерительной трубке.
26. Измерительная система по п.7, в которой поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере, частично, внутренним конусом, выполненным во входе в формирователь потока.
27. Измерительная система по п.26, в которой внутренний конус простирается к впускному концу формирователя потока и сужается по направлению к измерительной трубке.
28. Измерительная система по п.7, в которой, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, ограничивает направляющую поверхность формирователя потока, простирающуюся в направлении выпускного конца формирователя потока, в частности, к выпускному концу формирователя потока, и служащую для направления среды, протекающей в формирователе потока.
29. Измерительная система по п.28,
в которой направляющая поверхность формирователя потока выполнена, по меньшей мере, секционно-выпуклой; и/или
направляющая поверхность формирователя потока выполнена, по меньшей мере, секционно-вогнутой; и/или
направляющая поверхность формирователя потока имеет, по существу, S-образный контур; и/или
направляющая поверхность формирователя потока сужается по направлению к измерительной трубке; и/или
направляющая поверхность формирователя потока выполнена, по существу, конической; и/или
направляющая поверхность и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере, частично, внутренним конусом, выполненным во входе формирователя потока, в частности, внутренним конусом, имеющим угол наклона боковой поверхности, больший, чем 2° и/или меньший чем 45° и/или в диапазоне между 4° и 10°.
30. Измерительная система по п.28, в которой поверхность соударения образована первым внутренним конусом, выполненным во входе формирователя потока и простирающимся по направлению к его впускному концу, а направляющая поверхность образована вторым внутренним конусом, выполненным во входе формирователя потока и простирающимся по направлению к его выпускному концу.
31. Измерительная система по п.30,
в которой первый внутренний конус, образующий поверхность соударения, имеет угол наклона боковой поверхности, который больше чем угол наклона боковой поверхности второго внутреннего конуса, образующего направляющую поверхность; и/или
первый внутренний конус, образующий поверхность соударения формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший, чем 45° и меньший чем 90°, в частности, больший, чем 60° и/или меньший чем 88°, при этом второй внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший, чем 2° и меньший чем 45°, в частности, больший, чем 4° и/или меньший чем 10°.
32. Применение измерительной системы по любому из пп.1-31 для регистрации, по меньшей мере, одного измеряемого переменного параметра среды, протекающей в технологическом трубопроводе, в частности, массового расхода упомянутой среды, объемного расхода упомянутой среды, скорости потока упомянутой среды, плотности упомянутой среды, вязкости упомянутой среды, давления упомянутой среды и/или температуры упомянутой среды.
33. Способ регистрации, по меньшей мере, одного измеряемого переменного параметра среды, протекающей в технологическом трубопроводе, с помощью измерительной системы, по меньшей мере, частично встроенной в линию технологического трубопровода и включающей в себя формирователь потока, соединенный с подающим участком технологического трубопровода, а также измерительный преобразователь, соединенный с формирователем потока, включающий в себя этапы, на которых
обеспечивают вытекание измеряемой среды из подающего участка в формирователь потока;
вызывают формирование, по меньшей мере, одного, по существу, стационарного тороидального завихрения внутри среды, протекающей во впускной области формирователя потока, таким образом, что главная ось наибольшего момента инерции, по меньшей мере, одного тороидального завихрения по существу совпадает с продольной осью формирователя потока и/или продольной осью измерительной трубки;
обеспечивают протекание измеряемой среды через, по меньшей мере, одно тороидальное завихрение и вытекание из формирователя потока в измерительную трубку соединенного с ним измерительного преобразователя; и
формируют, по меньшей мере, один измерительный сигнал, зависящий от измеряемого переменного параметра, подлежащего регистрации, с помощью, по меньшей мере, одного чувствительного элемента, реагирующего, главным образом, на измеряемый переменный параметр и/или на изменения указанного измеряемого переменного параметра.
34. Способ по п.33, дополнительно содержащий, по меньшей мере, один из этапов, на которых
вызывают формирование, по меньшей мере, одного дополнительного, по существу, стационарного тороидального завихрения во впускной области формирователя потока таким образом, что главная ось наибольшего момента инерции каждого из указанных, по меньшей мере, двух тороидальных завихрений, по существу, лежит на одной линии;
ускоряют среду, протекающую в формирователе потока в направлении продольной оси формирователя потока;
обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока, в пограничной области формирователя потока, для того, чтобы вызвать формирование, по существу, стационарных тороидальных завихрений во впускной области формирователя потока; и
обеспечивают протекание среды мимо круговой внутренней кромки, выступающей в просвет формирователя потока.
35. Способ по п.34, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока в пограничной области, замкнутой по окружности вдоль директрисы формирователя потока, для того, чтобы вызвать формирование по существу стационарных тороидальных завихрений во впускной области формирователя потока; при этом поверхность соударения формирователя потока противостоит текущей среде в указанной пограничной области, замкнутой по окружности вдоль директрисы формирователя потока.
36. Способ по п.33, дополнительно содержащий, по меньшей мере, один из следующих этапов, на которых
вызывают формирование, по меньшей мере, одного дополнительного, по существу, фиксированного по местоположению тороидального завихрения во впускной области формирователя потока таким образом, что главная ось наибольшего момента инерции каждого из указанных, по меньшей мере, двух тороидальных завихрений, по существу, лежит на одной и той же линии;
обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока, в пограничной области, замкнутой по окружности вдоль директрисы формирователя потока.
37. Способ по п.36, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают протекание среды мимо круговой внутренней кромки, выступающей в просвет формирователя потока.
38. Способ по п.33, дополнительно содержащий этап, на котором вызывают формирование, по меньшей мере, одного дополнительного, по существу, стационарного тороидального завихрения во впускной области формирователя потока таким образом, что главная ось наибольшего момента инерции каждого из указанных, по меньшей мере, двух тороидальных завихрений, по существу, лежит на одной и той же линии, при этом на указанном этапе обеспечивают протекание среды мимо круговой внутренней кромки, выступающей в просвет формирователя потока.
39. Способ по п.38,
в котором внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, замкнута по окружности вдоль директрисы формирователя потока; и/или
по меньшей мере, одно дополнительное по существу стационарное тороидальное завихрение является, по существу, фиксированным по местоположению во впускной области формирователя потока.
40. Способ по п.33,
в котором, по меньшей мере, одно, по существу, стационарное тороидальное завихрение, вызываемое внутри среды, протекающей во впускной области формирователя потока, является, по существу, фиксированным по местоположению внутри упомянутой впускной области формирователя потока; и/или
по меньшей один измеряемый переменный параметр выбирают из группы, состоящей из массового расхода упомянутой среды, объемного расхода упомянутой среды, скорости потока упомянутой среды, плотности упомянутой среды, вязкости упомянутой среды, давления упомянутой среды и температуры упомянутой среды.
41. Способ по п.33, дополнительно содержащий этап, на котором частично блокируют среду, втекающую в формирователь потока, для того, чтобы вызвать формирование указанного, по меньшей мере, одного тороидального завихрения.
42. Способ по п.41, в котором этап частичного блокирования среды, втекающей в формирователь потока, дополнительно включает в себя этап, на котором обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока в пограничной области формирователя потока.
43. Способ по п.39, в котором этап, на котором частично блокируют среду, втекающую в формирователь потока, дополнительно включает в себя этап, на котором обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока, противостоящей текущей среде в пограничной области, замкнутой по окружности вдоль директрисы формирователя потока, для того, чтобы вызвать формирование, по существу, стационарных тороидальных завихрений во впускной области формирователя потока; при этом поверхность соударения формирователя потока противостоит текущей среде в указанной пограничной области, замкнутой по окружности вдоль директрисы формирователя потока.