RU2069314C1

RU2069314C1 - Method of measurement of flow rate of liquids with variable level and liquid flowmeter

Info

Publication number: RU2069314C1
Application number: RU93025610A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Поварницын; Александр Иванович Дыгай; Анатолий Андреевич Луконин; Владимир Андрианович Усольцев; Виктор Дмитриевич Соколов; Сергей Александрович Борисов; Сергей Павлович Тарасов
Original assignee: Александр Николаевич Поварницын; Александр Иванович Дыгай; Анатолий Андреевич Луконин; Владимир Андрианович Усольцев; Виктор Дмитриевич Соколов; Сергей Александрович Борисов; Сергей Павлович Тарасов
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1996-11-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention is meant for measurement of flow rates with variable level. Device for implementation of method has fluted body 1 with side walls 2, 3, receiving-transmitting transducers 4, 5, 6, 7, 10, 11, device 8 measuring rate and device measuring level, reflector 9, clamping fixture. EFFECT: simplified design, enhanced operational reliability. 7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам и устройствам для измерения расхода жидкостей с переменным уровнем как в открытых, так и в закрытых потоках. The invention relates to measuring equipment, in particular to methods and devices for measuring the flow rate of liquids with a variable level in both open and closed flows.

Известен способ измерения расхода жидкости в потоках с переменным уровнем, при котором измерение расхода производят с учетом как скорости, так и уровня жидкости [1]
Недостатком указанного способа является низкая точность измерения уровня переменного потока жидкости, обусловленная тем, что измерение уровня жидкости производят не непосредственно, а определяют косвенным образом из решения двух уравнений, описывающих распространение ультразвукового сигнала по потоку и против него.A known method of measuring fluid flow in flows with a variable level, at which the flow measurement is made taking into account both the speed and the fluid level [1]
The disadvantage of this method is the low accuracy of measuring the level of an alternating fluid flow, due to the fact that the measurement of the fluid level is not carried out directly, but is determined indirectly from the solution of two equations describing the propagation of the ultrasonic signal along the flow and against it.

Ближайшим аналогом изобретения является устройство для определения расхода жидкости в открытых потоках с переменным уровнем [2]
В указанном изобретении определение расхода осуществляется с помощью устройства, устанавливаемого над поверхностью жидкости. При этом скорость потока и уровень определяются путем измерения времени прохождения лучей по потоку, против потока и перпендикулярно потоку.The closest analogue of the invention is a device for determining fluid flow in open flows with a variable level [2]
In the specified invention, the flow rate is determined using a device mounted above the surface of the liquid. In this case, the flow velocity and level are determined by measuring the time the rays travel through the flow, upstream and perpendicular to the flow.

Недостатком данного способа является то, что он не может быть применен для измерения потоков, уровень которых превышает уровень расположения прибора, поскольку измерение производится по лучам, распространяемым из зоны, расположенной выше уровня жидкости вниз и отражаемым от ее поверхности. The disadvantage of this method is that it cannot be used to measure flows, the level of which exceeds the level of the device, since the measurement is made by rays propagating from the zone located above the liquid level down and reflected from its surface.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение универсальности и точности измерения расхода жидкости с постоянным и переменным уровнем как в открытых, так и в закрытых потоках. The technical result from the use of the invention is to increase the versatility and accuracy of measuring fluid flow with constant and variable levels in both open and closed flows.

Это достигается тем, что в способе, включающем измерение ультразвукового сигнала под углом к направлению потока жидкости и против направления потока, измерение времени прохождения ультразвукового сигнала по указанным направлениям, измерение уровня жидкости и вычисление скорости и расхода, излучение ультразвукового сигнала производят в горизонтальной плоскости в измерительном канале трубопровода, а при измерении уровня ультразвуковой сигнал излучают в горизонтальной плоскости на отражатель и далее снизу к поверхности жидкости и измеряют время прохождения по этому пути, при этом, излучение ультразвукового сигнала производят одновременно по двум акустическим лучам, либо по одному. This is achieved by the fact that in a method including measuring an ultrasonic signal at an angle to the direction of fluid flow and against the direction of flow, measuring the transit time of the ultrasonic signal in the indicated directions, measuring the liquid level and calculating the speed and flow rate, the ultrasonic signal is emitted in a horizontal plane in the measuring the channel of the pipeline, and when measuring the level, the ultrasonic signal is emitted in a horizontal plane to the reflector and then from below to the surface of the liquid and The transit time along this path is lost, while the ultrasonic signal is emitted simultaneously by two acoustic rays, or one at a time.

Технический результат в расходомере достигается тем, что приемопередающие датчики установлены в измерительном канале, ограниченном стенками корпуса в горизонтальной плоскости, при этом приемопередающие датчики устройства измерения скорости установлены либо на противоположенных стенках корпуса либо на одной стенке на расстоянии друг от друга, устройство измерения уровня снабжено отражателем, установленным на противоположной от приемопередающего датчика стенке корпуса под углом 45^o.The technical result in the flowmeter is achieved by the fact that the transceiver sensors are installed in the measuring channel bounded by the housing walls in a horizontal plane, while the transceiver sensors of the speed measuring device are installed either on opposite walls of the housing or on one wall at a distance from each other, the level measuring device is equipped with a reflector mounted on the opposite from the transceiver sensor wall of the housing at an angle of 45 ^o .

Устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1 показан измеритель расхода с двумя парами приемопередающих датчиков (вид сверху); на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг. 3 то же, вид сбоку; на фиг. 4 вариант выполнения измерителя расхода жидкости с одной парой приемопередающих датчиков; на фиг. 5 установка измерителя расхода жидкости на объекте. The device is shown in the drawing, where in FIG. 1 shows a flow meter with two pairs of transceiver sensors (top view); in FIG. 2 same front view; in FIG. 3 same side view; in FIG. 4 embodiment of a liquid flow meter with one pair of transceiver sensors; in FIG. 5 installation of a liquid flow meter at the facility.

Расходомер жидкости (фиг. 1 и 2) содержит желобчатый корпус 1, в боковых стенках 2 и 3 которого закреплены две пары датчиков 4, 5 (передающие) и 6 и 7 (принимающие), служащие для определения скорости жидкости по потоку и против потока путем приема и передачи импульсов энергии, например, ультразвуковых волн. Направление потока показано стрелкой. The liquid flow meter (Fig. 1 and 2) contains a grooved housing 1, in the side walls 2 and 3 of which are fixed two pairs of sensors 4, 5 (transmitting) and 6 and 7 (receiving), which serve to determine the liquid velocity in the flow and against the flow by receiving and transmitting energy pulses, for example, ultrasonic waves. The direction of flow is indicated by an arrow.

Для измерения уровня жидкости служит установленный в боковой стенке 3 приемопередающий датчик 8 (фиг. 1 и 3), взаимодействующий с отражателем 9, закрепленным в боковой стенке 2 корпуса 1. To measure the liquid level is a transceiver sensor 8 installed in the side wall 3 (Fig. 1 and 3), interacting with the reflector 9, mounted in the side wall 2 of the housing 1.

Для формирования ультразвуковых импульсов в датчик, а также для вычисления и отображения информации служит электронный прибор (не показан). An electronic device (not shown) is used to form ultrasonic pulses into the sensor, as well as to calculate and display information.

В варианте выполнения изобретения (фиг. 4) расходомер оснащен одной парой приемопередающих датчиков 10, 11. In an embodiment of the invention (Fig. 4), the flowmeter is equipped with one pair of transceiver sensors 10, 11.

Для крепления расходомера, например, на открытом конце трубопровода, его корпус 1 оснащен крепежным приспособлением 12 (фиг. 5). For mounting the flowmeter, for example, at the open end of the pipeline, its body 1 is equipped with a mounting device 12 (Fig. 5).

Расходомер работает следующим образом. The flow meter operates as follows.

Корпус 1 с датчиками 4, 5, 6, 7 и 8 устанавливают в поток жидкости на дно. Для определения скорости жидкости от датчика 5 к датчику 7 под углом к направлению движения жидкости по потоку посылают ультразвуковой импульс и с помощью электронного прибора определяют время распространения импульса между датчиками. The housing 1 with sensors 4, 5, 6, 7 and 8 is installed in the fluid flow to the bottom. To determine the fluid velocity from the sensor 5 to the sensor 7, an ultrasonic pulse is sent at an angle to the direction of the liquid flow and the pulse propagation time between the sensors is determined using an electronic device.

От датчика 4 к датчику 6 посылают ультразвуковой импульс также под углом к направлению потока жидкости, но уже против потока, и определяют время распространению импульса и с помощью опять же электронного прибора вычисляют усредненную скорость движения жидкости. An ultrasonic pulse is also sent from the sensor 4 to the sensor 6 also at an angle to the direction of the liquid flow, but already against the flow, and the propagation time of the pulse is determined and, again using an electronic device, the average liquid velocity is calculated.

Для определения уровня жидкости от приемопередающего датчика 8 посылают ультразвуковой импульс, который распространяется по следующему пути: от датчика 8 к отражателю 9, а от него снизу вверх к поверхности жидкости. Отразившись от поверхности жидкости, ультразвуковой импульс возвращается обратно через отражатель 9 к датчику 8. To determine the liquid level, an ultrasonic pulse is sent from the transceiver sensor 8, which propagates along the following path: from the sensor 8 to the reflector 9, and from it from the bottom up to the surface of the liquid. Reflected from the surface of the liquid, the ultrasonic pulse returns back through the reflector 9 to the sensor 8.

При этом определяется время прохождения ультразвукового импульса и вычисляется уровень жидкости. In this case, the transit time of the ultrasonic pulse is determined and the liquid level is calculated.

В варианте измерения скорости жидкости с помощью двух приемопередающих датчиков 10, 11 ультразвуковой импульс посылают от датчика 10 под углом к направлению жидкости по потоку таким образом, что он отражается от противоположной стенки 2 корпуса 1 и попадает на датчик 11. При этом электронным прибором измеряют время прохождения импульса. Затем аналогичным образом измеряют время прохождения импульса от датчика 11 к датчику 10 против потока. По полученным результатам с помощью электронного прибора вычисляют скорость движения жидкости. In the embodiment of measuring the liquid velocity using two transceiver sensors 10, 11, an ultrasonic pulse is sent from the sensor 10 at an angle to the direction of the liquid in the flow so that it is reflected from the opposite wall 2 of the housing 1 and falls on the sensor 11. In this case, the time is measured by an electronic device passage of momentum. Then, the pulse propagation time from the sensor 11 to the sensor 10 against the flow is measured in a similar manner. According to the results obtained using an electronic device calculate the velocity of the fluid.

На основе полученных данных, с помощью того же электронного прибора, определяют расход жидкости и отображают полученные результаты. Based on the data obtained, using the same electronic device, determine the flow rate and display the results.

Применение данного способа и устройства позволяет с высокой точностью определять объем сточных вод, на основе чего производить расчет мощности очистных сооружений. The application of this method and device allows with high accuracy to determine the volume of wastewater, based on which to calculate the capacity of treatment facilities.

Claims

1. A method of measuring the flow rate of fluid liquids with a variable level, including the emission of an ultrasonic signal at an angle to the direction of the liquid flow and against the direction of flow, measuring the transit time of the ultrasonic signal in the direction of the liquid flow and against the direction of flow, measuring the liquid level, calculating the average flow rate liquid, the calculation of the flow rate, characterized in that the radiation of the ultrasonic signal is produced in a horizontal plane in the measuring channel of the pipeline, in measuring the level of ultrasonic signal emitted in the horizontal plane to the reflector and then from the bottom to the liquid surface and measure the time of passage along that path.

2. The method according to claim 1, characterized in that the radiation and reception of the ultrasonic signal is produced simultaneously with two acoustic rays using two pairs of sensors.

3. The method according to claim 1, characterized in that the radiation and reception of the ultrasonic signal is carried out using one pair of transceiver sensors, and receive an ultrasonic signal reflected from the opposite wall of the measuring channel.

4. A liquid flow meter comprising a speed measuring device including at least one pair of transceiver sensors, a liquid level measuring device including at least one transceiver sensor associated with an apparatus for generating ultrasonic pulses in the sensors and calculating and displaying flow information, characterized the fact that it contains a measuring channel bounded by the walls of the housing, in which the sensors are placed in a horizontal plane, and the level measuring device is equipped with a reflector we have ultrasonic signals mounted on the opposite wall of the measuring channel from the transceiver sensor at an angle of 45 ^o .

5. The liquid flow meter according to claim 4, characterized in that the speed measuring device comprises a second pair of transceiver sensors mounted on opposite walls of the measuring channel.

6. The liquid flow meter according to claim 4, characterized in that in the speed measuring device containing one pair of transceiver sensors, the sensors are located on one wall of the housing at a distance from each other.