УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В СРЕДАХ
MEASURING DEVICE OF CONCENTRATION OF MECHANICAL IMPURITIES IN MEDIA

Изобретение относится к технике измерения качественных параметров воздушных и жидких сред и может быть использовано для измерения содержания механических примесей как в жидких, так и в газообразных средах.
Известно устройство для измерения концентрации механических примесей в жидкости, основанное на ультразвуковом методе, в основу которого положено свойство фронта волны, проходящего через жидкость, отражаться при нарушении однородности жидкости (см., например, Беляков В.Л. Автоматизация промысловой подготовки нефти и воды - М.: Недра, 1988, с.158).
Недостаток - невозможность измерения концентрации механических примесей в газах.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для измерения концентрации механических примесей в жидких средах, содержащее трубопровод с контролируемой жидкостью, в который вмонтированы на некотором расстоянии друг от друга приемные пьезообразователи, выполненные в виде сплошных или разрезных колец с пьезочувствительными слоями, нанесенными на внутреннюю и наружную поверхность колец параллельно их центральной оси, электрически связанные с электронными блоками, излучающий пьезообразователь, соединенный с генератором электромагнитных колебаний, а также блок обработки и представления информации, связанный с выходами электронных блоков и генератором электромагнитных колебаний (см., например, RU 2105300, 20.02.98). Вследствие эффекта Доплера ультразвуковые волны, отражаясь от частиц соответствующих размеров, регистрируются соответствующими пьезоприемниками. Идентификация природы частиц производится по их положению в определенной части пространства трубопровода, фиксируемому соответствующими пьезоприемниками.
Недостаток - устройство обеспечивает измерение механических примесей только в жидких средах.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения содержания механических примесей в газе.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для измерения концентрации механических примесей в жидкости, содержащем трубопровод с контролируемой жидкостью, в который вмонтированы на некотором расстоянии друг от друга приемные пьезообразователи, выполненные в виде сплошных или разрезных колец с пьезочувствительными слоями, нанесенными на внутреннюю и наружную поверхность колец параллельно их центральной оси, электрически связанные с электронными блоками, излучающий пьезообразователь, соединенный с генератором электромагнитных колебаний, а также блок обработки и представления информации, связанный с выходами электронных блоков и генератором электромагнитных колебаний, дополнительно введены закрытая емкость для эталонной жидкости, емкость для улавливания твердых частиц с датчиком уровня и блок управления, при этом емкость для улавливания твердых частиц соединена трубопроводом через двухпозиционный электромагнитный клапан с закрытой емкостью для эталонной жидкости и трехпозиционным электрическим клапаном с трубопроводом с контролируемой жидкостью, на выходе которого установлен трехпозиционный электромагнитный клапан. Блок управления электрически соединен с электромагнитными клапанами, выходом блока обработки и представления информации и выходом датчика уровня. В блок обработки и представления информации введен датчик времени.
На фигуре приведена структурная схема устройства, где обозначено:
1 - трубопровод;
2 - контролируемая жидкость;
3, 4, 5 - приемные (сплошные или разрезные) пьезопреобразователи;
6 - излучающий пьезопреобразователь;
7, 8, 9 - электронные блоки;
10 - генератор электромагнитных колебаний;
11 - блок обработки и представления информации;
12 - трубопровод;
13.1 - двухпозиционный электромагнитный клапан;
13.2, 13.3 - трехпозиционные электромагнитные клапаны;
14 - закрытая емкость для эталонной жидкости;
15 - емкость для улавливания твердых частиц;
16 - датчик уровня жидкости;
17 - блок управления.
Трубопровод 12 предназначен для соединения закрытой емкости для эталонной жидкости 14, емкости для улавливания твердых частиц 15 с трубопроводом 1.
Двухпозиционный электромагнитный клапан 13.1 предназначен для распределения жидкости между закрытой емкостью для эталонной жидкости 14 и емкостью для улавливания твердых частиц 15.
Трехпозиционный электромагнитный клапан 13.2 предназначен для распределения жидкости в трубопроводах 1, 12.
Трехпозиционный электромагнитный клапан 13.3 предназначен для распределения жидкости в трубопроводе 1 и вывода жидкости с уловленными твердыми частицами из устройства.
Закрытая емкость для эталонной жидкости 14 предназначена для размещения эталонной жидкости.
Емкость для улавливания твердых частиц 15 предназначена для улавливания находящейся в ней жидкостью твердых частиц из газа, оседающих на ее поверхность.
Датчик уровня жидкости 16 предназначен для контроля уровня жидкости в емкости для улавливания твердых частиц 15.
Блок управления 17 предназначен для управления переключением положений электромагнитных клапанов 13.1, 13.2, 13.3.
Устройство работает следующим образом. В датчик времени блока обработки и представления информации 11 оператором задаются временные параметры измерения, при этом выходной сигнал подается на блок управления 17. Блок управления 17 формирует сигналы на открытие двухпозиционного электромагнитного клапана 13.1 и закрытие трехпозиционного электромагнитного клапана 13.2, трехпозиционный электромагнитный клапан 13.3 переводится в положение, позволяющее контролируемой жидкости 2 вытечь из трубопровода 1, после чего трехпозиционный электромагнитный клапан 13.3 закрывается. Жидкость из закрытой емкости для эталонной жидкости 14 через трубопровод 12 с открытым двухпозиционным электромагнитным клапаном 13.1 перетекает в емкость для улавливания твердых частиц 15. При наполнении емкости для улавливания твердых частиц 15 на необходимый уровень датчик уровня жидкости 16 подает сигнал на блок управления 17, который формирует сигнал на закрытие двухпозиционного электромагнитного клапана 13.1. По истечении заданного оператором отрезка времени в датчик времени блок обработки и представления информации 11 формирует сигнал на блок управления 17, который формирует сигнал на перевод трехпозиционного электромагнитного клапана 13.2 в положение, обеспечивающее перетекание жидкости из трубопровода 12 в 1. Жидкость с уловленными твердыми частицами из емкости для улавливания твердых частиц 15 по трубопроводу 12 через трехпозиционный электромагнитный клапан 13.2 перетекает в трубопровод 1, после чего при подаче напряжения от генератора 10 на излучающий преобразователь 6 в результате взаимодействия ультразвуковой волны с механическими примесями происходит отражение волн от механических примесей. Отраженные волны фиксируются приемными пьезопреобразователями 3, 4, 5, которые передают сигнал в электронные блоки 7, 8, 9, где фиксируются волны, пропорциональные определенной группе частиц определенного размера. После получения сигнала с электронных блоков 7-9 блок обработки и представления информации 11 подает сигнал на блок управления 17, который формирует сигнал на переключение трехпозиционного электромагнитного клапана 13.3 в положение, обеспечивающее вытекание контролируемой жидкости 2 из трубопровода 1. После вытекания контролируемой жидкости 2 блок управления 17 формирует сигнал на переключение трехпозиционных электромагнитных клапанов 13.2, 13.3 в положение, обеспечивающее перетекание жидкости по трубопроводу 1, и устройство переходит на работу в штатном режиме.
Таким образом, использование изобретения позволит обеспечить измерение концентрации уловленных твердых частиц из воздушной среды.
Устройство промышленно применимо, так как оно может быть выполнено на базе известных элементов. Так, например, блок управления может быть выполнен на базе интегральных микросхем, а электромагнитные клапаны на базе серийно выпускаемых электромагнитных клапанов «Burket». Емкость для улавливания твердых частиц и закрытая емкость для эталонной жидкости могут быть изготовлены с использованием электродуговой сварки.