RU2023985C1 - Liquid flow measurement method - Google Patents

Liquid flow measurement method Download PDF

Info

Publication number
RU2023985C1
RU2023985C1 SU4951033A RU2023985C1 RU 2023985 C1 RU2023985 C1 RU 2023985C1 SU 4951033 A SU4951033 A SU 4951033A RU 2023985 C1 RU2023985 C1 RU 2023985C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
coefficient
temperature
pump
flow rate
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.Н. Коуров
О.А. Гнездилов
Original Assignee
Коуров Георгий Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Коуров Георгий Николаевич filed Critical Коуров Георгий Николаевич
Priority to SU4951033 priority Critical patent/RU2023985C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2023985C1 publication Critical patent/RU2023985C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

FIELD: oil industry. SUBSTANCE: method involves measurement of drive motor input power, determination of constant values, liquid temperature measurement, and calculation of liquid flow rate using equation given in description of invention. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерениям расхода жидкостей и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства при измерении расхода жидкостей. The invention relates to measuring the flow of liquids and can be used in the oil and refining industries and other sectors of the economy when measuring the flow of liquids.

Известно устройство, реализующее способ измерения расхода жидкости по изменению скорости объемного заряда [1]. Недостаток указанного способа - низкая надежность измерений, не возможность работы с электропроводящими жидкостями, необходимость создания и установки специального оборудования. A known device that implements a method of measuring fluid flow by changing the speed of the space charge [1]. The disadvantage of this method is the low reliability of the measurements, the inability to work with electrically conductive liquids, the need to create and install special equipment.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ измерения расхода жидкости, реализованный в расходомере насосного агрегата, включающий измерение мощности приводного электродвигателя и определение расхода жидкости по измеренному значению [2]. К недостаткам способа относятся необходимость создания и установки дополнительной аппаратуры, узкий диапазон измерений. The closest in technical essence to the proposed one is a method of measuring fluid flow, implemented in the flow meter of the pump unit, including measuring the power of the drive motor and determining the flow of fluid from the measured value [2]. The disadvantages of the method include the need to create and install additional equipment, a narrow range of measurements.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение диапазона измерений расхода жидкости. The purpose of the invention is improving reliability and expanding the range of measurements of fluid flow.

Цель достигается тем, что перед определением расхода определяют значения постоянных величин (Nмeх, Z, r, у, е, m, v1, l, d, f, n), дополнительно измеряют температуру жидкости, а значение расхода определяют по формуле
Q=

Figure 00000001
, где No - полная мощность, потребляемая насосом;
Nмeх - мощность механических потерь; t - температура жидкости; Z - коэффициент сопротивлений элементов трубопровода; r - плотность жидкости; у - коэффициент локальных гидравлических сопротивлений; е - коэффициент магистральных гидравлических сопротивлений; m - коэффициент динамической вязкости; v1 - вязкость жидкости при t = 50o; l,d,f - длина, диаметр, площадь поперечного сечения проточной части трубопровода; n - показатель степени, зависящий от температуры (изменяется в пределах 2,66 - 2,77 во всем температурном диапазоне от +40 до -60oС).The goal is achieved in that before determining the flow rate, constant values are determined ( Nmex , Z, r, y, e, m, v 1 , l, d, f, n), the liquid temperature is additionally measured, and the flow value is determined by the formula
Q =
Figure 00000001
where N o is the total power consumed by the pump;
N мх - power of mechanical losses; t is the temperature of the liquid; Z is the coefficient of resistance of the elements of the pipeline; r is the density of the liquid; y is the coefficient of local hydraulic resistance; e is the coefficient of the main hydraulic resistance; m is the dynamic viscosity coefficient; v 1 - fluid viscosity at t = 50 o ; l, d, f - length, diameter, cross-sectional area of the flowing part of the pipeline; n is an exponent that depends on temperature (varies from 2.66 to 2.77 in the entire temperature range from +40 to -60 o C).

Сущность предложенного способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Полезная мощность, затрачиваемая насосом на перемещение жидкости, определяется зависимостью N = Q ˙P, (1) где N - полезная мощность, затрачиваемая насосом;
Р - давление в гидросистеме.The net power consumed by the pump to move the fluid is determined by the relationship N = Q ˙ P, (1) where N is the net power consumed by the pump;
P is the pressure in the hydraulic system.

Полезная мощность является составляющей полной мощности, потребляемой насосом, и связана с ней по формуле
N = No x η = No - Nп, (2) где No - полная мощность, потребляемая насосом;
η - КПД насоса;
Nп - мощность потерь.Net power is a component of the total power consumed by the pump and is related to it by the formula
N = N o x η = N o - N p , (2) where N o is the total power consumed by the pump;
η is the efficiency of the pump;
N p - power loss.

Мощность потерь складывается из двух составляющих
Nп = Nмeх + Nг, (3) где Nмeх - мощность механических потерь насоса;
Nг - мощность гидравлических потерь.The power of losses consists of two components
N p = N meh + N g, (3) where N meh is the power of mechanical losses of the pump;
N g - power hydraulic losses.

Мощность механических потерь - это мощность, которая затрачивается на преодоление трения в подшипниках. Потери от трения подшипников мало зависят от мощности, затрачиваемой насосом, и сам насос не подвержен влиянию температур. The power of mechanical losses is the power that is spent on overcoming friction in bearings. Losses due to friction of bearings depend little on the power consumed by the pump, and the pump itself is not affected by temperature.

Гидравлические потери энергии принято оценивать потерями давления, которые являются по существу потерями энергии, отнесенными к единице объема потока жидкости. Гидравлические потери делятся на путевые и местные. Общие гидравлические потери трубопровода определяются по формуле
Ртр = Рa + Рс = (у · (1/d) + e) · (r/2) · (Q/f)2, (4) Pтр - общие гидравлические потери давления в трубопроводе;
Ра - путевые потери;
Рс - сумма местных потерь давления;
e,у - коэффициенты путевых и местных сопротивлений;
l,d,f - длина, диаметр и площадь сечения проточной части трубопровода;
r - плотность жидкости.Hydraulic energy losses are commonly estimated to be pressure losses, which are essentially energy losses per unit volume of a fluid flow. Hydraulic losses are divided into track and local. The total hydraulic loss of the pipeline is determined by the formula
P Tr = P a + P c = (y · (1 / d) + e) · (r / 2) · (Q / f) 2 , (4) P Tr - total hydraulic pressure loss in the pipeline;
P a - travel losses;
P with - the sum of local pressure loss;
e, y are the coefficients of track and local resistances;
l, d, f - length, diameter and cross-sectional area of the flowing part of the pipeline;
r is the density of the liquid.

Гидравлические потери мощности вычисляются по формуле
Nг = Pтр x Q . (5)
Плотность жидкости связана с вязкостью жидкости и меняется в зависимости от температуры
r = m/v = (m/v1) · (t/50)n, (6)
где m - коэффициент динамической вязкости;
v - вязкость жидкости;
v1 - вязкость жидкости, измеренная при температуре +50oC;
t - температура жидкости;
n - показатель степени, зависящий от температуры.Hydraulic power losses are calculated by the formula
N g = P Tr x Q. (5)
Fluid density is related to fluid viscosity and varies with temperature
r = m / v = (m / v 1 ) (t / 50) n , (6)
where m is the dynamic viscosity coefficient;
v is the viscosity of the liquid;
v 1 - fluid viscosity, measured at a temperature of +50 o C;
t is the temperature of the liquid;
n is a temperature-dependent exponent.

Подставив в формулу (3) значения выражений (4) - (6), получим Nп= Nмeх+ (у · (1/d + e) х (m/(2·v1))·(t/50)n·(Q3/f2) (7)
Давление в трубопроводе также зависит от расхода жидкости и выражается следующей зависимостью:
Р = (Z х r х Q2)/(2·f2), (8) где Z - коэффициент сопротивлений элементов трубопровода.Substituting into the formula (3) the values of the expressions (4) - (6), we obtain N p = N mex + (y · (1 / d + e) x (m / (2 · v 1 )) · (t / 50) n · (Q 3 / f 2 ) (7)
The pressure in the pipeline also depends on the flow rate and is expressed by the following relationship:
P = (Z x r x Q 2 ) / (2 · f 2 ), (8) where Z is the coefficient of resistance of the pipeline elements.

Подставив в выражение (2) значения зависимостей (1), (7) и (8), получим результирующую зависимость:
N=Nмех+(y·(1/d)+e)·(m/2·V1))·(t/50)n·(Q3/f2) +

Figure 00000002

(9) Преобразовав выражение (9), выводим зависимость расхода жидкости от полной потребляемой мощности насосом в виде выражения
Q=
Figure 00000003
,
В процессе работы дополнительно измеряют температуру жидкости, а расход определяют по формуле (10).Substituting the values of dependences (1), (7) and (8) into expression (2), we obtain the resulting dependence:
N = N fur + (y · (1 / d) + e) · (m / 2 · V 1 )) · (t / 50) n · (Q 3 / f 2 ) +
Figure 00000002

(9) Transforming expression (9), we derive the dependence of the fluid flow on the total power consumption of the pump in the form of the expression
Q =
Figure 00000003
,
In the process, the temperature of the liquid is additionally measured, and the flow rate is determined by the formula (10).

На чертеже изображена блок-схема реализации способа. The drawing shows a block diagram of the implementation of the method.

Блок-схема содержит датчик 1 мощности, сумматор 2, второй вход которого связан с задающим элементом 3 значения механических потерь, выход сумматора 2 связан с входом усилителя 4 с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом первого элемента 5 с регулируемым коэффициентом нелинейности, выход которого связан с первым входом блока 6 вычислений, датчик 7 температуры, выход которого соединен с входом второго элемента 8 с регулируемым коэффициентом нелинейности, выход которого связан с вторым входом блока 6 вычислений. The block diagram contains a power sensor 1, an adder 2, the second input of which is connected to a driving element 3 of the mechanical loss value, the output of the adder 2 is connected to the input of an amplifier 4 with an adjustable gain, the output of which is connected to the input of the first element 5 with an adjustable nonlinearity coefficient, output which is connected to the first input of the computing unit 6, a temperature sensor 7, the output of which is connected to the input of the second element 8 with an adjustable non-linearity coefficient, the output of which is connected to the second input of the computing unit 6.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Датчик 1 выдает сигнал, пропорциональный потребляемой мощности приводного электродвигателя насоса, который поступает в сумматор 2, где из него вычитается сигнал с задающего элемента 3, пропорциональный механическим потерям насоса. Сигнал с выхода сумматора 2 преобразуется в усилителе 4 в соответствии с коэффициентом усиления, с выхода элемента 4 сигнал поступает в элемент 5, где изменяется по степенной зависимости. С датчика 7 сигнал, пропорциональный текущей температуре жидкости в трубопроводе, поступает на вход элемента 8, где преобразуется по степенной зависимости, с выхода элемента 8 сигнал поступает в блок 6 вычислений, где перемножается с сигналом, поступающим с выхода элемента 5. Выходной сигнал элемента 6 является выходным сигналом системы, который пропорционален расходу жидкости в трубопроводе. The sensor 1 generates a signal proportional to the power consumption of the pump drive motor, which enters the adder 2, where the signal from the master element 3 is subtracted from it, proportional to the mechanical losses of the pump. The signal from the output of the adder 2 is converted in the amplifier 4 in accordance with the gain, from the output of the element 4, the signal enters the element 5, where it varies in power dependence. From the sensor 7, a signal proportional to the current temperature of the liquid in the pipeline enters the input of element 8, where it is transformed according to a power law; from the output of element 8, the signal enters the block 6 of calculations, where it is multiplied with the signal from the output of element 5. The output signal of element 6 is the output signal of the system, which is proportional to the flow rate of the liquid in the pipeline.

Claims (1)

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ, заключающийся в измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем, и нахождении величины расхода с учетом измеренного значения, отличающийся тем, что с целью повышения надежности и расширения динамического диапазона, перед определением расхода определяют значения постоянных величин Nмех,z,r,y,e,m,v1,l,d,f,n, дополнительно измеряют температуру жидкости, а значение расхода находят по формуле
Q=
Figure 00000004

где Nо - полная мощность, потребляемая насосом;
Nмех - мощность механических потерь насоса;
t - температура жидкости;
z - коэффициент сопротивлений элементов трубопровода;
r - плотность жидкости;
y - коэффициент локальных гидравлических сопротивлений;
e - коэффициент магистральных гидравлических сопротивлений;
m - коэффициент динамической вязкости;
v1 - вязкость жидкости при t = 50oС;
l, d, f - длина, диаметр и площадь поперечного сечения проточной части трубопровода;
n - показатель степени, зависящий от температуры.METHOD FOR DETERMINING LIQUID CONSUMPTION, which consists in measuring the power consumed by the drive electric motor and finding the flow rate taking into account the measured value, characterized in that in order to increase reliability and expand the dynamic range, constant values of N mech , z, r are determined before determining the flow rate y, e, m, v 1 , l, d, f, n, additionally measure the temperature of the liquid, and the flow rate is found by the formula
Q =
Figure 00000004

where N about - the total power consumed by the pump;
N mech is the power of mechanical losses of the pump;
t is the temperature of the liquid;
z is the coefficient of resistance of the elements of the pipeline;
r is the density of the liquid;
y is the coefficient of local hydraulic resistance;
e is the coefficient of main hydraulic resistance;
m is the dynamic viscosity coefficient;
v 1 - fluid viscosity at t = 50 o C;
l, d, f - length, diameter and cross-sectional area of the flowing part of the pipeline;
n is a temperature-dependent exponent.
SU4951033 1991-04-18 1991-04-18 Liquid flow measurement method RU2023985C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4951033 RU2023985C1 (en) 1991-04-18 1991-04-18 Liquid flow measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4951033 RU2023985C1 (en) 1991-04-18 1991-04-18 Liquid flow measurement method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2023985C1 true RU2023985C1 (en) 1994-11-30

Family

ID=21582200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4951033 RU2023985C1 (en) 1991-04-18 1991-04-18 Liquid flow measurement method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2023985C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548948C1 (en) * 2014-01-09 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) Method to detect viscosity of non-newtonian liquids

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1296544, кл. G 01F 1/58, 1987. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1779938, кл. G 01F 1/58, 1990. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548948C1 (en) * 2014-01-09 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) Method to detect viscosity of non-newtonian liquids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Einstein et al. The viscous sublayer along a smooth boundary
RU2023985C1 (en) Liquid flow measurement method
Zheng et al. Fast dynamic liquid level sensor based on liquid resistance
SU1610281A1 (en) Device for measuring mass flow rate of liquid
RU93007357A (en) DEVICE FOR DETERMINING LIQUID FLOW AND METHOD OF ITS CALCULATION
RU2035698C1 (en) Device for measuring flow rate of fluid
SU646225A1 (en) Viscosimeter with automatic reduction of measuring viscosity to predetermined temperature
JPS57192872A (en) Eddy current type flow velocity meter
Chandler et al. Combined wave-current forces on horizontal cylinders
SU920524A1 (en) Device for determination of physical chemical parameters of various media
RU2006041C1 (en) Electrochemical method of determination of hydrodynamic parameters of motion of electricity conductive liquid and electrochemical device for its realization
SU1173207A1 (en) Method of determining heat inertia index of thermotransducers
SU1213236A1 (en) Method of cavitation investigation of hydraulic machine
RU2066000C1 (en) Method of predicting depth of cavitation erosion in pump components
SU1183869A1 (en) Method of determining length of initial section during medium flow in capillary
SU679860A1 (en) Device for measuring continuity of liquid flow
RU1789859C (en) Method of determining medium mass flow rate in pipeline
SU382961A1 (en) DEVICE FOR AUTOMATIC MEASUREMENT OF MOISTURE CONTROL
SU504163A2 (en) Well flow meter
SU498628A1 (en) Device for solving differential equations
RU94025668A (en) Method for measuring coefficient of thermal expansion of conducting liquids
RU5449U1 (en) HEAT METER
SU661343A1 (en) Device for measuring velocity and flow-rate of solid component in two-phase flows
SU1347052A1 (en) Device for determining static moment of d.c.electric motor shaft
RU93002408A (en) DEVICE FOR DETERMINING LIQUID FLOW