RU2414686C2 - Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе - Google Patents

Abstract

Измерительная система, с впускным концом которой соединен подающий участок (400) технологического трубопровода, включает в себя измерительный преобразователь, содержащий служащую для переноса измеряемой среды измерительную трубку (2), в которой расположен датчик с по меньшей мере одним чувствительным элементом. С измерительным преобразователем связана измерительная электронная аппаратура. На впускном конце измерительной трубки расположен формирователь потока (300), имеющий просвет, сужающийся в направлении трубки (2). По меньшей мере одна замкнутая по окружности внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя (300), ограничивает поверхность соударения, расположенную в концевой области формирователя потока и обеспечивающую формирование, по меньшей мере, одного стационарного тороидального завихрения внутри среды, протекающей мимо указанной кромки. В качестве датчика могут быть использованы вихревой датчик расхода, магнитоиндуктивный датчик расхода, датчик расхода вибрационного типа (в частности, кориолисов преобразователь массового расхода), ультразвуковой датчик расхода, датчик плотности, датчик вязкости. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения в условиях возможных возмущений в текучей среде на подающем участке технологического трубопровода при минимальной монтажной длине измерительной системы. 3 н. и 39 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к измерительной системе для измерения при помощи измерительного преобразователя, по меньшей мере, одной измеряемой переменной, в частности, массового расхода, например, удельного массового расхода, плотности, вязкости, давления или подобных характеристик среды, протекающей в технологическом трубопроводе, а также к формирователю потока, занимающему промежуточное положение между измерительным преобразователем и технологическим трубопроводом.

В области технологии измерений производственного процесса, в частности, также в связи с автоматизацией химических или технологических процессов, для регистрации описывающих процесс измеряемых переменных и для генерирования сигналов измерения, представляющих эти переменные, используются измерительные системы, устанавливаемые вблизи процесса. Такие измерительные системы монтируются либо непосредственно на технологическом трубопроводе, либо в нем, например, в магистральной трубе, через которую протекает среда. Подлежащие измерению переменные могут включать в себя, например, массовый расход, объемный расход, скорость потока, плотность, вязкость, температуру, или подобные характеристики жидкости, порошкообразной, парообразной или газообразной технологической среды, передаваемой или содержащейся в таком технологическом трубопроводе.

Такие измерительные системы включают в себя, среди прочего, системы, в которых используются встроенные в трубопровод измерительные устройства с магнитоиндукционными преобразователями или преобразователями, которые оценивают время прохождения ультразвуковых волн, испускаемых в направлении потока, в частности, измерительными преобразователями, функционирующими на основе доплеровского принципа, или преобразователями вибрационного типа, в частности кориолисовым измерительным преобразователем массового расхода, измерительным преобразователем плотности, или тому подобным. Основные принципы конструкции и функционирования магнитоиндукционных датчиков в достаточной мере описаны, например, в ЕР - А 1 039 269, US - A 6,031,740, US - A 5,540,103, US - A 5,351,554, US - A 4,563,904; по ультразвуковым датчикам см., например, US - В 6,397,683, US - В 6,330,831, US - В 6,293,156, US - B,6 189,389, US - A 5,531,124, US - A 5,463,905, US - A 5,131,279, US - A 4,787,252. Кроме того, уровень техники по этим темам в достаточной мере известен специалистам в данной области техники, так что подробное объяснение здесь может быть опущено. Другие примеры таких измерительных систем, известных по своей сути специалистам в данной области техники, в частности, системы, состоящие из компактных, встроенных в трубопровод измерительных устройств, объясняются подробно, среди прочего, в ЕР - А 984 248, GB - А 21 42 725, US - A 4,308,754, US - A 4,420,983, US - A 4, 468,971, US - A 4,524,610, US - A 4,716,770, US - A 4,768,384, US - A 5,052,229, US - A 5,052,230, US - A 5,131,279, US - A 5,231,884, US - A 5,359,881, US - A 5,458,005, US - A 5,469,748, US - A 5,687,100, US - A 5,796,011, US - A 5,808,209, US - A 6,003,384, US - A 6,053,054, US - A 6,006,609, US - В 6,352,000, US - В 6,397,683, US - В 6,513,393, US - В 6,644,132, US - В 6,651,513, US - В 6,880,410, US - В 6,910.387, US - A 2005 / 0092101, WO - A 88 / 02,476, WO - A 88 / 02,853, WO - A 95 / 16,897, WO - A 00 / 36,379, WO - A 00 / 14,485, WO - A 01 / 02816 или WO - А 02 / 086 426.

Для того чтобы регистрировать соответствующие измеряемые переменные, измерительные системы рассматриваемого здесь типа включают в себя соответствующий преобразователь, который встраивается в трассу технологического трубопровода, передающего среду, для того, чтобы генерировать, по меньшей мере, один измерительный сигнал, в частности электрический сигнал, представляя первоначально измеряемую переменную настолько точно, насколько это возможно. Для этой цели измерительный преобразователь обычно включает в себя измерительную трубку, которая встраивается в трассу магистральной трубы и служит для передачи текущей среды, и соответствующее чувствительное приспособление для преобразования физического параметра в электрический. Чувствительное приспособление в свою очередь включает в себя, по меньшей мере, один чувствительный элемент, реагирующий главным образом на подлежащую измерению переменную, или на ее изменения, для того, чтобы генерировать в ходе своей работы, по меньшей мере, один измерительный сигнал, испытавший надлежащее влияние измеряемой переменной.

Для дальнейшей обработки или оценки, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, преобразователь дополнительно соединен с измерительной электронной аппаратурой, надлежащим образом приспособленной для этой цели. Измерительная электронная аппаратура, поддерживающая соответствующим образом связь с измерительным преобразователем, выдает во время работы измерительной системы, по меньшей мере, время от времени, используя, по меньшей мере, один измерительный сигнал, по меньшей мере, одно измеренное значение, являющееся мгновенным представлением измеряемой переменной, соответственно, например, измеренное значение массового расхода, объемного расхода, плотности, вязкости, давления, температуры, или тому подобного.

Для размещения измерительной электронной аппаратуры, такие измерительные системы дополнительно включают в себя соответствующий корпус электронной аппаратуры, который, как предложено, например, в US - А 6,397,683 или WO - А 00 / 36 379, может быть расположен на расстоянии от измерительного преобразователя и соединен с ним только посредством гибкого кабеля. Однако в качестве альтернативы, как также показано, например, в ЕР - А 903 651 или ЕР - А 1 008 836, для образования компактного встроенного в трубопровод измерительного устройства (например, кориолисова устройства измерения массового расхода/плотности, ультразвукового устройства измерения расхода, вихревого устройства измерения расхода, теплового устройства измерения расхода, магнитоиндукционного устройства измерения расхода, или тому подобного), корпус электронной аппаратуры может быть расположен непосредственно на измерительном преобразователе, или на корпусе-преобразователе, отдельно вмещающем измерительный преобразователь. В последнем случае корпус электронной аппаратуры, как показано, например, в ЕР - А 984 248, US - А 4,716,770, или US - А 6,352,000, часто также служит для того, чтобы вмещать некоторые механические компоненты измерительного преобразователя, такие как, например, деформируемые или вибрирующие тела, имеющие форму мембраны, стержня, втулки или трубки, которые во время работы деформируются под действием механических воздействий; в этой связи см. US - В 6,352,000, упомянутый выше.

Кроме того, измерительные системы описанного типа обычно соединены через систему передачи данных, связанную с измерительной электронной аппаратурой, друг с другом и/или с соответствующими компьютерами для управления технологическим процессом, которым они передают сигналы измеренного значения, например, посредством токовой петли (от 4 мА до 20 мА) и/или шины передачи цифровых данных. В таком случае в качестве систем передачи данных служат системы полевой шины, в частности, системы последовательной полевой шины, такие как, например. PROFIBUS-РА, FOUNDATION FIELDBUS, наряду с соответствующими протоколами передачи данных. Посредством компьютера для управления технологическим процессом, переданные сигналы измеренного значения могут быть далее обработаны и визуализированы в качестве соответствующих результатов измерения, например, на мониторах, и/или преобразованы в управляющие сигналы для элементов управления технологическим процессом, таких как, например, электромагнитные клапаны, электродвигатели, и т.д.

Как было также указано, помимо прочего, в GB - А 21 42 725, US - A 5,808,209, US - A 2005 / 0092101, US - В 6,880,410, US - В 6,644,132, US - A 6,053,054, US - В 6,644 132, US - A 5,052,229 или US - В 6,513,393, встроенные в трубопровод измерительные устройства и, в этом отношении, также измерительные системы описанного типа, могут с большой степенью вероятности иметь точность измерения, зависящую в большей или меньшей степени от типа потока. Особый интерес в этой связи представляет, в частности, мгновенный характер профиля потока в измерительной трубке. С учетом того, что турбулентные потоки, соответственно, потоки с числом Рейнольдса, большим чем 2300, в значительной степени подобны друг другу в широком диапазоне значений числа Рейнольдса, и в результате этого оказывают сопоставимое влияние на точность измерения, во многих измерительных системах часто желательна высокая скорость потока подлежащей измерению среды. Для того чтобы достигнуть достаточно высокого уровня точности измерения в случае вихревых устройств измерения расхода, обычно желательными являются потоки, которые имеют число Рейнольдса намного выше чем 4000.

Таким образом, в случае измерительных систем, относящихся к рассматриваемому типу, вполне обычным, по меньшей мере, в случае технологических трубопроводов сравнительно большего диаметра и/или в вариантах применения со сравнительно более медленно текущими средами, является, если это необходимо, такое выполнение измерительной трубки, чтобы она имела меньшее пропускное поперечное сечение, чем подающий участок технологического трубопровода, соединенный с впускной стороной измерительной системы. В результате этого, текущая среда испытывает ускорение в направлении потока, посредством чего, в свою очередь, увеличивается число Рейнольдса. Внедрение этого правила оправдало себя, в частности, также в случае измерительных систем, которые функционируют посредством ультразвукового измерительного устройства, и/или вихревого устройства измерения расхода, и/или которые предусматриваются для измерения, по меньшей мере, частично, а особенно преимущественно или полностью газообразных сред.

С учетом того, что, например, зависимость между скоростью распространения вихрей на противостоящем потоку теле обтекания и измеряемой переменной, подлежащей первичной регистрации, то есть объемным расходом или скоростью потока (эта зависимость формирует основу для работы вихревых расходомеров), можно в адекватной степени считать линейной только после того, как превышено число Рейнольдса 20000, возникает необходимость обеспечить довольно большую разность между пропускными поперечными сечениями технологического трубопровода и измерительной трубки.

Для того чтобы создать на наиболее коротком возможном расстоянии переходную зону, которая определена настолько четко, насколько это возможно, от подающего участка до измерительной трубки с меньшим пропускным поперечным сечением, обычной практикой является, как это также предлагается, помимо прочего, в GB - А 21 42 725, US - A 5,808,209 или US - A 2005 / 0092101, выполнять в измерительной системе формирователь потока, имеющий просвет, сужающийся по направлению к измерительной трубке. Во время работы среда протекает через такой просвет. Формирователь потока располагается на впускной стороне измерительной трубки и занимает промежуточное положение между измерительной трубкой и подающим участком технологического трубопровода. Впускной конец формирователя потока, обращенный к подающему участку технологического трубопровода, имеет пропускное поперечное сечение, которое больше чем пропускное поперечное сечение измерительной трубки, а выпускной конец формирователя потока, обращенный к измерительной трубке, имеет пропускное поперечное сечение, которое меньше, чем пропускное поперечное сечение на впускном конце.

В частности, в US - А 5,808,209, а также в US - А 2005 / 0092101, кроме того, указывается в связи с формирователями потока, что переход, реализованный между двумя имеющими различные размеры пропускными поперечными сечениями, должен поддерживаться непрерывным и абсолютно свободным от помех, таких как, например, вызывающие завихрения кромки.

Это может быть обеспечено во вполне удовлетворительной степени посредством довольно сложной обработки поверхностей формирователя потока и возможно присутствующих соединений во впускной области измерительной системы. Однако было обнаружено, что, несмотря на использование формирователей потока ранее названного типа, уже незначительные возмущения потока во впускной области измерительной системы, в частности, в подающем участке присоединенного технологического трубопровода, расположенном спереди по ходу потока от измерительной системы, или в области соединительного фланца на впускной стороне, который, если это необходимо, служит для соединения подающего участка и измерительной системы, вызывают значительные отклонения условий потока внутри просвета измерительной трубки и, следовательно, приводят к соответствующему снижению точности измерений.

В общих чертах, возможность для решения этой проблемы заключается в том, чтобы выполнить соответствующую обработку и впускной области измерительной системы, и подающего участка технологического трубопровода, или фланцевого соединения на входе. Эту обработку, однако, практически невозможно выполнить, во всяком случае без дополнительных требований к пользователю измерительной системы. Это особенно верно, по той причине, что выбор измерительной системы может проистекать из того факта, что на существующей установке имеется предварительно установленный D и измерительная система, возможно имеющая излишне большой по отношению к фактическим условиям потока размер D, должна быть специально для данного случая заменена. В этом отношении фактические условия установки измерительной системы следует рассматривать не только как непредсказуемые, но также, на практике, и как неадаптируемые, в результате, также и неуправляемые.

Другая возможность для устранения этой проблемы заключается в том, чтобы увеличить монтажную длину формирователя потока для того, чтобы достигать в формирователе потока большей степени стабилизации и успокаивания потока, как можно раньше, прежде чем поток войдет в измерительную трубку. Однако это может означать значительное увеличение монтажной длины всей измерительной системы. Если рассматривать ранее описанную ситуацию, в которой существующая, традиционная измерительная система должна быть заменена системой с формирователем потока, присоединяемым спереди по ходу потока, то монтажная длина для измерительной системы является более или менее заданной, и таким образом, увеличение монтажной длины формирователя потока возможно только в рамках этого довольно ограниченного контекста. При этих недостатках традиционных формирователей потока неудивительно, что диапазон применения измерительных систем рассматриваемого типа по-прежнему представляется довольно ограниченным.

Следовательно, задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить измерительную систему для текущей среды, которая, в контексте наиболее короткой возможной монтажной длины, позволяет увеличить число Рейнольдса потока от технологического трубопровода до измерительной трубки и которая, несмотря на это, имеет точность измерения, которая в значительной степени нечувствительна к возможным возмущениям в текущей среде спереди по ходу потока от измерительной системы, на подающем участке и/или в зоне непосредственного перехода между технологическим трубопроводом и фактической измерительной системой.

Изобретение для решения этой задачи заключается в создании измерительной системы, встраиваемой в линию технологического трубопровода, в частности, магистральной трубы, для регистрации, по меньшей мере одного, измеряемого переменного параметра, в частности, массового расхода, объемного расхода, скорости потока, плотности, вязкости, давления, температуры, и/или т.п. среды, протекающей в технологическом трубопроводе.

Измерительная система содержит:

- измерительный преобразователь, включающий в себя:

- измерительную трубку, в частности, прямую измерительную трубку, которая служит для переноса измеряемой среды и имеет меньшее пропускное поперечное сечение, чем подающий участок технологического трубопровода, соединенный с входом измерительной системы, и

- датчик,

- содержащий, по меньшей мере, один чувствительный элемент, реагирующий, главным образом, на регистрируемый переменный параметр, в частности на его изменение, и

- формирующий с помощью указанного, 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, с учетом указанного по меньшей мере одного измерительного сигнала, по меньшей мере, одно измеренное значение, являющееся мгновенным представлением измеряемого переменного параметра, в частности, измеренное значение массового расхода, измеренное значение объемного расхода, измеренное значение плотности, измеренное значение вязкости, измеренное значение давления, измеренное значение температуры; и

- формирователь потока, расположенный на входе измерительной трубки, занимающий промежуточное положение между измерительной трубкой и подающим участком технологического трубопровода, имеющий просвет, который сужается по направлению к измерительной трубке и через который во время работы протекает среда;

- при этом впускной конец формирователя потока, обращенный к подающему участку технологического трубопровода, имеет пропускное поперечное сечение, которое больше чем пропускное поперечное сечение измерительной трубки, а выпускной конец формирователя потока, обращенный к измерительной трубке, имеет пропускное поперечное сечение, которое меньше чем пропускное поперечное сечение впускного конца формирователя потока;

- при этом формирователь потока имеет расположенную спереди по ходу потока от выпускного конца, по меньшей мере, одну внутреннюю кромку, выступающую в просвет формирователя потока, в частности внутреннюю кромку, простирающуюся по окружности вдоль директрисы формирователя потока, или круговую внутреннюю кромку, мимо которой во время работы протекает среда, переносимая в формирователе потока.

Кроме того, изобретение заключается в создании способа регистрации, по меньшей мере, одного измеряемого переменного параметра, в частности, массового расхода, объемного расхода, скорости потока, плотности, вязкости, давления, температуры и/или т.п. среды, протекающей в технологическом трубопроводе, с помощью измерительной системы, встроенной в линию технологического трубопровода и имеющей формирователь потока, соединенный с подающим участком технологического трубопровода, и измерительный преобразователь, соединенный с формирователем потока.

Способ включает в себя нижеследующие этапы, на которых:

- обеспечивают вытекание измеряемой среды из подающего участка в формирователь потока;

- ускоряют текущую среду в направлении продольной оси формирователя потока, и вызывают формирование, по меньшей мере, одного по существу стационарного, в частности, фиксированного по местоположению, тороидального завихрения внутри среды, протекающей во впускной области формирователя потока, таким образом, что воображаемая главная ось инерции указанного, по меньшей мере, одного тороидального завихрения по существу совпадает с продольной осью формирователя потока, и/или продольной осью измерительной трубки измерительного преобразователя;

- обеспечивают протекание измеряемой среды мимо, по меньшей мере, одного тороидального завихрения и обеспечивают вытекание измеряемой среды из формирователя потока и в измерительную трубку измерительного преобразователя, и

- генерируют, по меньшей мере, один измерительный сигнал, зависящий от измеренного регистрируемого переменного параметра, с помощью, по меньшей мере, одного чувствительного элемента, который реагирует, главным образом, на измеряемый переменный параметр, в частности, на его изменение.

В первом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, выполнена и расположена в формирователе потока таким образом, что она направлена, по существу, поперек продольной оси формирователя потока и/или поперек продольной оси измерительной трубки.

Во втором варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, выполнена по окружности, в частности, круговым образом, и является замкнутой.

В третьем варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, расположена поблизости, в частности, в непосредственной близости от впускного конца формирователя потока.

В четвертом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, расположена непосредственно на впускном конце формирователя потока.

В пятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, имеет радиус, меньший чем 2 мм, в частности меньший чем 0,6 мм.

В шестом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что формирователь потока имеет по существу кругло-цилиндрическую форму, по меньшей мере, во впускной области.

В седьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительная трубка имеет по существу кругло-цилиндрическую форму, по меньшей мере, во впускной области.

В восьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что формирователь потока имеет по существу кругло-цилиндрическую форму, по меньшей мере, в выпускной области.

В девятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительная трубка, в частности, измерительная трубка, имеющая по существу кругло-цилиндрическую форму, является по существу прямой.

В десятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что отношение площадей поперечных сечений пропускного поперечного сечения подающего участка технологического трубопровода к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается большим чем 1,5.

В одиннадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что отношение площадей поперечных сечений пропускного поперечного сечения подающего участка технологического трубопровода к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается меньшим чем 10.

В двенадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что 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.

В тринадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поперечное сечение просвета формирователя потока, ограниченное внутренней кромкой, выступающей в просвет формирователя потока, меньше чем пропускное поперечное сечение подающего участка технологического трубопровода.

В четырнадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению подающего участка технологического трубопровода поддерживается меньшим чем 0,9.

В пятнадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению подающего участка технологического трубопровода поддерживается большим чем 0,1.

В шестнадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что 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.

В семнадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что разность между указанным отношением площадей поперечных сечений и указанной степенью сужения поддерживается большей чем 0,5.

В восемнадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается меньшей чем 10.

В девятнадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей чем 0,83 и меньшей чем 9,5.

В двадцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается большей чем 1,2.

В двадцать первом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается меньшей чем 5.

В двадцать втором варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается в диапазоне между 1,3 и 3.

В двадцать третьем варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей чем 0,2.

В двадцать четвертом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается меньшей чем 10.

В двадцать пятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей чем 0,25 и меньшим чем 8.

В двадцать шестом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительная трубка имеет меньший диаметр, чем подающий участок технологического трубопровода, соединенный с входом измерительной системы.

В двадцать седьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что впускной конец формирователя потока, обращенный к подающему участку технологического трубопровода, имеет диаметр, который больше чем диаметр измерительной трубки, а выпускной конец формирователя потока, обращенный к измерительной трубке, имеет диаметр, который меньше, чем диаметр впускного конца формирователя потока.

В двадцать восьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, выполнена таким образом, что внутренний диаметр впускного конца формирователя потока поддерживается меньшим, чем диаметр подающего участка технологического трубопровода.

В двадцать девятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что отношение диаметров подающего участка технологического трубопровода и измерительной трубки поддерживается большим чем 1,1.

В тридцатом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что отношение диаметров подающего участка технологического трубопровода и измерительной трубки поддерживается меньшим чем 5.

В тридцать первом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что отношение диаметров подающего участка технологического трубопровода и измерительной трубки поддерживается в диапазоне между 1,2 и 3,1.

В тридцать втором варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поперечное сечение просвета формирователя потока ограниченное, по меньшей, мере, одной внутренней кромкой, выступающей в просвет формирователя потока, имеет диаметр, который меньше, чем диаметр подающего участка технологического трубопровода.

В тридцать третьем варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительная трубка имеет монтажную длину, которая больше, чем монтажная длина формирователя потока, так что отношение монтажных длин монтажной длины формирователя потока к монтажной длине измерительной трубки поддерживается меньшим чем 1.

В тридцать четвертом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что отношение диаметров подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки соответствует, по меньшей мере, 10% отношения монтажной длины формирователя потока к монтажной длине измерительной трубки.

В тридцать пятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент, в частности, чувствительный элемент, погруженный во время работы в среду, расположен на расстоянии от впускного конца измерительной трубки в измерительной трубке и/или на ней, в частности непосредственно на измерительной трубке.

В тридцать шестом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент размещен таким образом, что отношение упомянутого расстояния к диаметру измерительной трубки поддерживается большим чем 1.

В тридцать седьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, ограничивает поверхность соударения, расположенную в пограничной области формирователя потока, в частности, простирающейся круговым образом по окружности, и служащую для того, чтобы вызывать завихрение протекающей среды.

В первом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она простирается, по меньшей мере, частями, по существу перпендикулярно продольной оси формирователя потока и/или продольной оси измерительной трубки.

Во втором дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения имеет в радиальном направлении высоту, составляющую, по меньшей мере, 1 мм.

В третьем дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения выполнена в виде кольцевой поверхности.

В четвертом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере частично, выступом, в частности круговым и/или замыкающимся на себя выступом, выполненным на входе формирователя потока.

В пятом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения выполнена, по меньшей мере, частями, по существу плоской.

В шестом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она частями лежит по существу в одной плоскости с поперечным сечением формирователя потока и/или поперечным сечением измерительной трубки.

В седьмом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения, по меньшей мере, секционно выполнена по существу конической.

В восьмом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения сужается по направлению к измерительной трубке.

В девятом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения выполнена расширяющейся по направлению к впускному концу формирователя потока.

В десятом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что поверхность соударения и внутренняя кромка, по меньшей мере, частично образованы внутренним конусом, выполненным во входе формирователя потока, в частности, внутренним конусом, простирающимся к впускному концу формирователя потока и сужающимся по направлению к измерительной трубке.

В одиннадцатом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что внутренний конус, образующий поверхность соударения формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший чем 45°, в частности больший чем 60°.

В двенадцатом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что внутренний конус, образующий поверхность соударения формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, меньший чем 90°, в частности меньший чем 88°.

В тринадцатом дальнейшем усовершенствовании тридцать седьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что внутренний конус, образующий поверхность соударения формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший чем 60° и меньший чем 88°.

В тридцать восьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, 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.

В первом дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что направляющая поверхность формирователя потока, в частности, направляющая поверхность, имеющая коническую форму, выполнена, по меньшей мере, частями, выпуклой.

Во втором дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что направляющая поверхность формирователя потока, в частности, направляющая поверхность, имеющая коническую форму, выполнена, по меньшей мере, частями, вогнутой.

В третьем дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что направляющая поверхность формирователя потока имеет по существу S-образный профиль.

В четвертом дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что направляющая поверхность формирователя потока сужается по направлению к измерительной трубке.

В пятом дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что направляющая поверхность формирователя потока выполнена по существу конической.

В шестом дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что направляющая поверхность и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере, частично внутренним конусом, в частности, внутренним конусом, простирающимся по направлению к выпускному концу формирователя потока от впускной области формирователя потока.

В седьмом дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший чем 2°, в частности больший чем 4°.

В восьмом дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, меньший чем 45°, в частности, меньший чем 10°.

В девятом дальнейшем усовершенствовании тридцать восьмого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший чем 4° и меньший чем 10°.

В тридцать девятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, ограничивает поверхность соударения, расположенную в пограничной области формирователя потока, в частности, простирающуюся круговым образом по окружности, и служащую для того, чтобы вызывать завихрение среды, протекающей в противоположном ей направлении, и ограничивает направляющую поверхность формирователя потока, простирающуюся по направлению к выпускному концу формирователя потока и служащую для направления среды, протекающей в формирователе потока.

В первом дальнейшем усовершенствовании тридцать девятого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что 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.

Во втором дальнейшем усовершенствовании тридцать девятого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что первый внутренний конус, образующий поверхность соударения, имеет угол наклона боковой поверхности, больший чем угол наклона боковой поверхности второго внутреннего конуса, образующего направляющую поверхность.

В третьем дальнейшем усовершенствовании тридцать девятого варианта реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что первый внутренний конус, образующий поверхность соударения формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший чем 45°, в частности больший чем 60° и меньший чем 90°, в частности меньший чем 88°, а второй внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности, больший чем 2°, в частности больший чем 4° и меньший чем 45°, в частности меньший чем 10°.

В сороковом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент образован с помощью, по меньшей мере, одного пьезоэлектрического элемента и/или, по меньшей мере, одного пьезорезистивного элемента.

В сорок первом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент образован посредством, по меньшей мере, одного соленоида, связанного с якорем.

В сорок втором варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент образован посредством, по меньшей мере, одного измерительного электрода, контактирующего со средой, протекающей в измерительной трубке, и измеряющего электрические потенциалы.

В сорок третьем варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент образован посредством, по меньшей мере, одного измерительного конденсатора, реагирующего на изменения измеряемого переменного параметра.

В сорок четвертом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент образован посредством, по меньшей мере, одного электрического сопротивления.

В сорок пятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент во время работы подвергается неоднократным механическим деформациям, вызванным влиянием среды, протекающей в измерительной трубке.

В сорок шестом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент во время работы неоднократно перемещается относительно положения статического равновесия под влиянием среды, протекающей в измерительной трубке.

В сорок седьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительный преобразователь включает в себя, по меньшей мере, одно тело обтекания, расположенное в измерительной трубке.

В сорок восьмом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что, по меньшей мере, один чувствительный элемент чувствительного приспособления, в частности, чувствительный элемент, выступающий, по меньшей мере, частично в измерительную трубку, расположен сзади по ходу потока от указанного, по меньшей мере, одного тела обтекания.

В сорок девятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительный преобразователь реализован как вихревой расходомер, в частности, датчик расхода с вихревой дорожкой.

В пятидесятом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительный преобразователь реализован как магнитоиндуктивный датчик расхода.

В пятьдесят первом варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительный преобразователь реализован как датчик расхода вибрационного типа, в частности, кориолисов преобразователь массового расхода, датчик плотности и/или датчик вязкости.

В пятьдесят втором варианте реализации измерительной системы по изобретению предусматривается, что измерительный преобразователь реализован как ультразвуковой датчик расхода.

В первом варианте реализации способа по изобретению этот способ дополнительно включает в себя этап, на котором вызывают формирование, по меньшей мере, одного дополнительного по существу стационарного, в частности, по существу фиксированного по местоположению, тороидального завихрения во впускной области формирователя потока таким образом, что воображаемые главные оси инерции, по меньшей мере, двух тороидальных завихрений по существу совпадают.

Во втором варианте реализации способ дополнительно включает в себя этап, на котором обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока, противостоящей текущей среде в концевой области формирователя потока, в частности концевой области, простирающейся по окружности вдоль образующей формирователя потока, для того, чтобы вызвать формирование по существу стационарного тороидального завихрения во впускной области формирователя потока.

В третьем варианте реализации способа по изобретению этап, на котором вызывают, по меньшей мере, одно по существу стационарное тороидальное завихрение во впускной области формирователя потока, включает в себя этапы, на которых обеспечивают протекание среды мимо внутренней кромки формирователя потока, выступающей в просвет формирователя потока, в частности, внутренней кромки, замкнутой по окружности вдоль образующей формирователя потока.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы улучшить точность измерения измерительных систем описанного вида путем достаточного ускорения потока и получения потока с благоприятным диапазоном чисел Рейнольдса, а также благодаря тому, что, с одной стороны, в значительной мере устраняют возмущения с помощью формирователя потока, размещенного перед фактическим измерительным преобразователем, такие, как, например завихрения, возможно наведенные в потоке спереди по ходу потока от измерительной системы и увлекаемые таким образом, что они перемещаются с потоком, в близких к стенкам областях, а с другой стороны, с помощью формирователя потока создают в значительной степени нечувствительный к возмущениям профиль потока для среды, втекающей в измерительный преобразователь, а именно, профиль потока, достаточно хорошо воспроизводимый для этого принципа измерения. Это достигается в измерительной системе по изобретению, в частности, путем создания в ее впускной области, по меньшей мере, одного, по существу тороидального завихрения, которое, по меньшей мере, в установившемся состоянии удерживается по существу фиксированным по местоположению. Это стационарное завихрение действует на протекающую мимо среду фактически в качестве дополнительного, расположенного в поперечном сечении, сужения и, в результате, в качестве "виртуального" сопла, по сути сформированного внутри текущей среды.

Характерной особенностью такого "виртуального" сопла является то, что оно в значительной степени устраняет возмущения, возможно вызванные в потоке спереди по ходу потока от впускной области. В результате этого сзади по ходу потока получают фактически новый, в значительной степени невозмущенный профиль потока. Размер и сила тороидального завихрения адаптируются к размеру и силе поступающего возмущения, так что полученное таким образом "виртуальное" сопло фактически является самоадаптируемым, в смысле того, что является эффективным средством устранения возмущений.

Изобретение в таком случае основывается на том удивительном открытии, что стационарное, в частности, по существу фиксированное по местоположению завихрение может быть получено с помощью создания препятствия на пути потока, размещенного во впускной области измерительной системы так, чтобы оно действовало в качестве заданного возмущения (здесь внутренней кромки, настолько острой, насколько это возможно, и простирающейся по окружности, в частности, по кругу, настолько замкнутой, насколько это возможно) в концевой области просвета, через который протекает среда.

Действие "виртуального" сопла, созданного посредством тороидального завихрения, может быть еще более улучшено, путем создания в формирователе потока спереди по ходу потока от завихрения, создаваемого посредством внутренней кромки, дополнительного завихрения, также фиксированного по местоположению, насколько это возможно, расположенного, насколько возможно, в самой непосредственной близости позади первого завихрения. Это может быть достигнуто в случае формирователя потока по изобретению конструктивно очень простым способом, с помощью выполнения четко проработанной поверхности соударения, ограниченной внутренней кромкой, в частности, поверхности соударения, простирающейся по окружности, в частности круговым образом, в значительной степени равномерно, таким образом, что она действует в качестве препятствия для текущей на нее среды, в той мере, в которой это достаточно для образования завихрения.

Формируя два таких тороидальных завихрения, в частности, завихрения, ориентированные в значительной степени концентрически по отношению друг к другу, можно, с одной стороны, лучше улавливать завихрения, приносимые с поступающей средой, и, таким образом, устранять их более эффективно. С другой стороны, посредством двух таких последовательно расположенных концентрических завихрений эффективно действующий контур образованного таким образом "виртуального" сопла фактически достигает S-образной формы, которая благоприятствует формированию хорошо воспроизводимого профиля потока, весьма хорошо подходящего для последующего измерения, также применимой и к широкому диапазону вариантов применения. Таким образом, имеется возможность, несмотря на возможно возмущенный поток в подающем участке, переносить в измерительный преобразователь через формирователь потока среду с профилем потока, который в значительной степени подобен эталонной ситуации.

Использование формирователя потока по настоящему изобретению имеет, например, в случае вышеописанных вихревых измерительных устройств, среди прочего также и то преимущество, что они, несмотря на относительно большие разности между диаметром подающего участка присоединенного технологического трубопровода и диаметром измерительной трубки, например, свыше двух номинальных диаметров, подходят также и для измерения относительно медленно протекающих газов.

Изобретение будет теперь разъяснено более подробно на основе чертежей:

фиг.1 - в перспективе, вид сбоку измерительной системы для среды, протекающей в технологическом трубопроводе;

фиг.2, 3 - измерительный преобразователь, работающий согласно вихревому принципу и подходящий для применения в измерительной системе, показанной на фиг.1; и

фиг.4-8 - показанные схематически в поперечном разрезе детали измерительной системы, показанной на фиг.1.

Фиг.1 показывает в схематичном виде измерительную систему, которая может быть, в требуемой степени, собрана по модульному принципу. Эта измерительная система подходит для измерения с высокой степенью надежности, по меньшей мере, одного измеряемого переменного параметра, в частности, массового расхода m, и/или объемного расхода v, и/или скорости потока u, и/или другого параметра потока среды, например, жидкости, газа, пара или т.п., протекающих в технологическом трубопроводе (не показанном на чертеже), и для преобразования такого переменного параметра в, по меньшей мере, одно соответствующее измеренное значение X_M. Для этой цели измерительная система включает в себя, по меньшей мере, одно встроенное в трубопровод измерительное устройство для текущих сред. Измерительное устройство образовано посредством измерительного преобразователя (100), подходящего для заданной цели, и измерительной электронной аппаратуры, электрически соединяемой с ним, по меньшей мере, время от времени. Таким образом, встроенное в трубопровод измерительное устройство включает в себя измерительный преобразователь (100), через который во время работы протекает среда, и корпус (200) электронной аппаратуры, в котором размещается измерительная электронная аппаратура. Измерительная электронная аппаратура электрически соединена с измерительным преобразователем (100). Конкретное средство для электрического соединения не рассматривается.

Измерительный преобразователь (100) включает в себя, по меньшей мере, одну измерительную трубку для введения в линию технологического трубопровода. Технологический трубопровод может быть в форме, например, магистральной трубы. Во время работы измерительной системы среде, подлежащей измерению, позволяют протекать, по меньшей мере, время от времени, через измерительную трубку. Встроенное в трубопровод измерительное устройство предусматривается специально для генерирования, по меньшей мере, время от времени, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, зависящего от, по меньшей мере, одного физического параметра, в частности, скорости потока, массового расхода m, объемного расхода v, плотности ρ и/или вязкости η среды, присутствующей в измерительной трубке, и, в этом отношении соответствующего измеряемому переменному параметру. Для генерирования, по меньшей мере, одного измерительного сигнала служит датчик, встроенный в трубопровод измерительного устройства. Датчик расположен на измерительной трубке и/или вблизи от нее, и реагирует, по меньшей мере, опосредствованно, на изменения, по меньшей мере, одного измеряемого переменного параметра среды таким образом, что влияет на, по меньшей мере, один измерительный сигнал.

В предпочтительном варианте реализации изобретения измерительная электронная аппаратура, кроме того, реализована таким образом, что она во время работы измерительной системы может осуществлять обмен данными измерения и/или другими рабочими данными, в частности, по меньшей мере, одним измеренным значением X_M, с блоком обработки измеренного значения, вышестоящим по отношению к измерительной системе, в частности, с программируемым логическим контроллером (PLC), персональным компьютером и/или рабочей станцией, через систему передачи данных, например систему полевой шины. Для вышеупомянутого случая, в котором предусматривается подсоединение измерительной системы к полевой шине или другой, системе связи, электронная аппаратура измерительного устройства имеет соответствующий интерфейс связи для передачи данных, например, для пересылки данных измерения упомянутому программируемому логическому контроллеру или вышестоящей системе управления технологическим процессом. С этой целью могут быть использованы соответствующим образом установленные стандартные интерфейсы, например, из области технологии измерений и автоматизации. Кроме того, с системой полевой шины может быть также соединен внешний источник энергии или питания, и измерительная система может снабжаться энергией вышеописанным образом непосредственно через систему полевой шины.

В примере показанного здесь варианта реализации изобретения в качестве встроенного в трубопровод измерительного устройства служит вихревой расходомер, который, как известно, хорошо подходит для измерения газов, и для высокоточной регистрации физического, измеряемого переменного параметра, в частности, массового расхода m, плотности ρ и/или вязкости η среды, подлежащей измерению. Однако могут также использоваться и другие встроенные в трубопровод измерительные устройства, также известные в области автоматизации технологических процессов, такие как например, магнитоиндуктивные расходомеры, устройства измерения расхода по перепаду давления, ультразвуковые устройства измерения расхода или т.п.

Общие виды в перспективе, приведенные на фиг.2 и 3, относятся к примеру варианта реализации вихревого измерительного преобразователя, работающего согласно вихревому принципу, и показывают измерительный преобразователь (1) вихревого расходомера, снабженного вихревым датчиком (3), присоединенным к стенке (21) измерительной трубки (2) и выступающим через отверстие (22) в направлении потока (фиг.2) и в направлении, противоположном направлению потока (фиг.3). Он может, например, представлять собой вихревой датчик с динамической компенсацией, оснащенный емкостным чувствительным элементом, таким как описанный в US - А 6,003,384.

Вдоль диаметра измерительной трубки (2) в ее внутренней части располагается тело (4) обтекания, которое жестко присоединено к измерительной трубке (2) с образованием проиллюстрированного на чертеже первого места (41) прикрепления и невидимого на чертеже второй места (41") прикрепления. Центр отверстия (22) и центр места (41) прикрепления лежат на элементе измерительной трубки (2).

Тело (4) обтекания имеет поверхность (42) соударения, противодействуя которой течет во время работы измеряемая среда, например, жидкость, газ или пар. В дополнение к этому тело (4) обтекания имеет две боковые поверхности, из которых на фиг.2 и 3 видимой является только одна (передняя) сторона (43). Поверхность (42) соударения и боковые поверхности образуют две вихреобразующие кромки. На фиг.2 полностью можно видеть только одну (переднюю) вихреобразующую кромку (44), а (задняя) вихреобразующая кромка (45) обозначена, но не показана полностью.

Тело (4) обтекания, показанное на фиг.2 и 3, имеет по существу форму прямого столбика треугольного поперечного сечения. Однако в изобретении также возможно использовать другие обычные формы для тела необтекаемой формы.

Поток среды, противодействуя поверхности (42) соударения, образует известным способом сзади по ходу потока от тела (4) обтекания вихревую дорожку Кармана, при этом с каждой вихреобразующей кромки попеременно срываются завихрения и увлекаются или уносятся текущей средой дальше. Эти завихрения порождают локальные изменения давления в текучей среде, и их привязанная ко времени частота срыва, так называемая частота завихрений, является мерой скорости потока и/или объемного расхода среды.

Изменения давления преобразуются посредством вихревого датчика (3) в сигнал завихрения, служащий в качестве электрического измерительного сигнала, который подается в измерительную электронную аппаратуру (не показана на чертеже), размещенную в корпусе электронной аппаратуры. Измерительная электронная аппаратура вычисляет на его основе, например, скорость потока и/или объемный расход текущей среды.

Вихревой датчик (3) вставлен сзади по ходу потока от тела (4) обтекания в отверстие (22) в стенке (21) измерительной трубки (2) и перекрывает отверстие (22), препятствуя вытеканию среды, для этого вихревой датчик (3) имеет винтовое соединение со стенкой (21). Для этой цели служат, например, четыре винта, винты (5), (6), (7) видны на фиг.2 и 3. Винты ввинчиваются в соответствующие отверстия (50), (60), (70), (80).

Вихревой датчик (3) включает в себя, как это показано на фиг.1 и 2, клиновидную лопатку (31) датчика, которая выступает через отверстие (22) в стенке (21) во внутреннюю часть измерительной трубки (2), и корпусный колпачок (32). Корпусный колпачок (32) заканчивается в удлиненном конце (322), между ними расположена промежуточная часть (323) с более тонкой стенкой, см. US - А 6,003,384.

Лопатка (31) датчика имеет главные поверхности, из которых на фиг.2 и 3 видна только главная поверхность (311). Главные поверхности выровнены с образующей или указанным элементом измерительной трубки (2) и формируют переднюю кромку (313). Лопатка (31) датчика может также иметь и другие подходящие пространственные формы; так, например, она может иметь, например, две параллельные главные поверхности, которые образуют две параллельные передние кромки. Лопатка (31) датчика короче, чем диаметр измерительной трубки (2); она, кроме того, является жесткой на изгиб и имеет глухое отверстие (314). Для того чтобы глухое отверстие (314) имело достаточный диаметр, с главных поверхностей выступают участки стенки. Один из этих участков стенки, участок (315) стенки, обозначен на фиг.2. Глухое отверстие (314) доходит до места вблизи передней кромки (313) и имеет там дно.

К вихревому датчику (3) относится также мембрана или диафрагма (33), покрывающая отверстие (22) и имеющая первую поверхность (331), обращенную к среде, и вторую поверхность (332), обращенную в направлении от среды. Лопатка (31) датчика присоединена к поверхности (331), а чувствительный элемент (36) присоединен к поверхности (332). Предпочтительно, лопатка (31) датчика, мембрана (33), ее кольцеобразная кромка (333) и часть (361) чувствительного элемента (36), прикрепленного к мембране (33), изготовлены из единого куска материала, например, металла, в частности нержавеющей стали. Чувствительный элемент (36) генерирует вышеупомянутый сигнал, частота которого пропорциональна объемному расходу текущей среды.

В измерительной системе по изобретению измерительная трубка, в частности прямая измерительная трубка, служащая для переноса измеряемой среды, имеет меньшее пропускное поперечное сечение (А1), чем подающий участок (400) технологического трубопровода, соединенный с впускным концом измерительной системы. По этой причине, измерительная система дополнительно включает в себя формирователь (300) потока, расположенный на впускном конце измерительной трубки и служащий связующим звеном между измерительной трубкой и подающим участком. Формирователь (300) потока имеет просвет, через который во время работы протекает среда, этот просвет сужается в направлении измерительной трубки (2). Впускной конец формирователя потока, обращенный по направлению к подающему участку технологического трубопровода, имеет пропускное поперечное сечение, которое больше, чем пропускное поперечное сечение (А1) измерительной трубки, а выпускной конец формирователя потока, обращенный к измерительной трубке, имеет пропускное поперечное сечение, которое меньше, чем пропускное поперечное сечение впускного конца формирователя потока. Кроме того, формирователь потока имеет, по меньшей, мере, одну внутреннюю кромку (К), расположенную выше по потоку от его выпускного конца и выступающую в просвет формирователя потока, в частности, простирающуюся по окружности вдоль образующей формирователя потока и/или являющуюся круговой. Во время работы среда, которая переносится в формирователе потока, течет мимо этой внутренней кромки (К).

Когда при работе среда протекает через формирователь потока, ниже по потоку от внутренней кромки (К) образуется по существу тороидальное первое завихрение (w1), которое, по меньшей мере, в установившемся состоянии является по существу фиксированным по местоположению. Внутренняя кромка (К) выполнена и расположена в формирователе потока таким образом, что она лежит по существу поперек продольной оси формирователя потока и/или поперек продольной оси измерительной трубки. Кроме того, внутренняя кромка простирается по окружности, в частности, круговым образом, и, в результате, является замкнутой. В показанном примере варианта реализации изобретения внутренняя кромка, кроме того, расположена поблизости, в частности в непосредственной близости, от впускного конца формирователя потока. Поскольку особенно хорошие результаты могут быть достигнуты со сравнительно острой внутренней кромкой, в предпочтительном варианте реализации изобретения она имеет радиус, меньший чем 2 мм, в частности меньший чем 0,6 мм.

В показанной конфигурации формирователя потока, перед поверхностью (Р) соударения, расположенной в концевой области формирователя потока, в частности, расположенной по окружности концевой области, ограниченной внутренней кромкой формирователя потока и служащей для того, чтобы вызывать завихрение соударяющейся с ней среды, образовано в дополнение к первому завихрению (w1), по существу тороидальное второе завихрение (w2), которое также является по существу фиксированным по местоположению, по меньшей мере, в установившемся состоянии. Второе завихрение (w2) образуется таким образом, что воображаемые главные оси инерции двух завихрений (w1), (w2) по существу совпадают друг с другом.

Поверхность (Р) соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она, по меньшей мере, секционно простирается по существу перпендикулярно продольной оси формирователя потока и/или подающего участка. Поскольку особенно хорошие результаты могут быть достигнуты с хорошо проработанной поверхностью (Р) соударения, она в предпочтительном варианте реализации изобретения имеет высоту (h2) в радиальном направлении, составляющую по меньшей мере 1 мм. Поверхность (Р) соударения может быть выполнена, например, по существу плоской кольцевой или даже конической так, что она сужается по направлению к измерительной трубке и расширяется по направлению к технологическому трубопроводу.

Как видно на фиг.4, порождающая завихрение внутренняя кромка (К) образована пересечением поверхности (Р) соударения с направляющей поверхностью (L), простирающейся в направлении выпускного конца формирователя потока и служащей для направления среды, протекающей в формирователе потока. Направляющая поверхность (L), в свою очередь, ограничена внутренней кромкой (К). Направляющая поверхность (L), сужающаяся по направлению к измерительной трубке, может, как показано на фиг.4-8, быть выполнена по существу конической, в частности такой, что она является, по меньшей мере, частями выпуклой и/или вогнутой, например, имеет по существу S-образной профиль (фиг.7).

В показанном примере варианта реализации изобретения поверхность (Р) соударения, а в результате, и внутренняя кромка (К), образуются путем поддержания внутреннего диаметра впускного конца формирователя потока меньшим, чем диаметр подающего участка технологического трубопровода.

Во время операции измерения обеспечивают вытекание среды из подающего участка в формирователь потока. Вследствие уменьшения пропускного поперечного сечения в направлении продольной оси формирователя потока среда ускоряется. Когда среда протекает мимо внутренней кромки (К), внутри среды во впускной области формирователя потока образуется, по меньшей мере, первое завихрение (w1) таким образом, что воображаемая главная ось инерции завихрения (w1) по существу совпадает с продольной осью формирователя потока и/или продольной осью измерительной трубки. На среду, протекающую мимо, завихрение (w1) оказывает действие, подобное дополнительно сужающемуся поперечному сечению, и обеспечивает создание промежуточного слоя в направлении направляющей поверхности (L) и, в результате, стабилизацию профиля потока.

Для показанного случая, когда во впускной области формирователя потока вызывают формирование, по меньшей мере, одного другого по существу стационарного, фиксированного по местоположению, тороидального завихрения, фактически имеет место дополнительное сужение поперечного сечения, и в результате, также увеличение ускорения потока.

Другие предпочтительные варианты реализации изобретения и его специальные усовершенствования, в частности, размеры, предпочтительные для отдельных элементов формирователя потока, представлены в таблицах 1, 2, а также в прилагаемой формуле изобретения, при этом используемые обозначения означают:

A1 - пропускное поперечное сечение измерительной трубки;

А2 - пропускное поперечное сечение подающего участка технологического трубопровода;

А2/А1 - отношение площадей поперечных сечений пропускного поперечного сечения (А2) подающего участка технологического трубопровода к пропускному поперечному сечению (A1) измерительной трубки;

а - поперечное сечение просвета формирователя потока, ограниченное внутренней кромкой (К);

а/А1 - степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к поперечному сечению (A1) измерительной трубки;

А2/А1 - а/А1 - разность между отношением (А2/A1) площадей поперечных сечений и степенью (а/А1) сужения;

а/А2 - степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению (А2) подающего участка технологического трубопровода;

А2/А1 - а/А2 - разность между отношением (А2/A1) площадей поперечных сечений и степенью (а/А2) сужения;

D1 - диаметр измерительной трубки;

D2 - диаметр подающего участка технологического трубопровода, соединенного с входом измерительной системы;

D2/D1 - отношение диаметра (D2) подающего участка технологического трубопровода к диаметру (D1) измерительной трубки;

d - диаметр поперечного сечения просвета формирователя потока, ограниченного внутренней кромкой (К);

L1 - монтажная длина измерительной трубки;

L2 - монтажная длина формирователя потока;

Lm - расстояние, отделяющее чувствительный элемент от впускного конца измерительной трубки;

α - угол наклона боковой поверхности внутреннего конуса, образующего поверхность соударения формирователя потока (α=90° - α₁); и

β - угол наклона боковой поверхности внутреннего конуса, образующего направляющую поверхность формирователя потока.

Claims (42)

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 по меньшей мере с одним чувствительным элементом, реагирующим, главным образом, на регистрируемый переменный параметр, причем
измерительная трубка служит для переноса измеряемой среды и имеет меньшее пропускное поперечное сечение, чем подающий участок технологического трубопровода, соединенный со 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 измеряемого 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 расположенную выше по потоку от выпускного конца, по меньшей мере, одну внутреннюю кромку, которая выступает в просвет формирователя потока, и во время работы переносимая в формирователе потока среда протекает мимо указанной кромки, преодолевая ее сопротивление,
причем по меньшей мере одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, простирается по окружности вокруг формирователя потока и является замкнутой.

2. Измерительная система по п.1,
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; и/или
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 вокруг формирователя потока и в результате является замкнутой; 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
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, имеет радиус меньший чем 2 мм; и/или
формирователь потока выполнен по существу круглоцилиндрическим, по меньшей мере, во впускной области; и/или
формирователь потока выполнен по существу круглоцилиндрическим, по меньшей мере, в выпускной области; и/или
измерительная трубка выполнена по существу круглоцилиндрической, по меньшей мере, во впускной области; и/или
измерительная труба является по существу прямой; и или
измерительная труба является по существу круглоцилиндрической; 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; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается большей чем 1,2; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается меньшей 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.

3. Измерительная система по п.2,
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 монтажной длины формирователя потока к монтажной длине 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, расположенную в концевой области 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 образующей формирователя потока; и/или
по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, имеет радиус меньший чем 0,6 мм.

4. Измерительная система по п.3, 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.

5. Измерительная система по п.4, в которой поперечное сечение просвета формирователя потока, ограниченное внутренней кромкой, выступающей в просвет формирователя потока, меньше чем пропускное поперечное сечение подающего участка технологического трубопровода.

6. Измерительная система по п.5,
в которой степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению подающего участка технологического трубопровода поддерживается меньшей чем 0,9; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению подающего участка технологического трубопровода поддерживается большей 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.

7. Измерительная система по п.6, 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.

8. Измерительная система по п.7,
в которой разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей чем 0,5; и/или
разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается меньшей чем 10; и/или
разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей чем 0,83 и меньшей 9,5.

9. Измерительная система по п.1,
в которой степень сужения поперечного сечения, ограниченного
внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению
измерительной трубки поддерживается большей чем 1,2; и/или
степень сужения поперечного сечения, ограниченного внутренней кромкой, по отношению к пропускному поперечному сечению измерительной трубки поддерживается меньшей 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.

10. Измерительная система по п.9, 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.

11. Измерительная система по п.10,
в которой разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается большей чем 0,2; и/или
разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается меньшей чем 10; и/или
разность между отношением площадей поперечных сечений и степенью сужения поддерживается в диапазоне между 0,25 и 8.

12. Измерительная система по п.1, в которой измерительная трубка имеет меньший диаметр, чем подающий участок технологического трубопровода, прикрепленный к впускному концу измерительной системы.

13. Измерительная система по п.12,
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
по меньшей мере одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, выполнена при поддержании внутреннего диаметра впускного конца формирователя потока меньшим, чем диаметр подающего участка технологического трубопровода; и/или
отношение диаметра подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки поддерживается большим чем 1,1; и/или
отношение диаметра подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки поддерживается меньшим чем 5; и/или
отношение диаметра подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки поддерживается в диапазоне между 1,2 и 3,1; 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.

14. Измерительная система по п.1, в которой измерительная трубка имеет монтажную длину, которая больше чем монтажная длина формирователя потока, так что отношение монтажной длины формирователя потока к монтажной длине измерительной трубки поддерживается меньшим чем 1.

15. Измерительная система по п.14, в которой отношение диаметра подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки соответствует, по меньшей мере, 10% отношения монтажных длин монтажной длины формирователя потока к монтажной длине измерительной трубки.

16. Измерительная система по п.15, в которой отношение диаметра подающего участка технологического трубопровода к диаметру измерительной трубки поддерживается большим чем 1,1, и/или меньшим чем 5, и/или в диапазоне между 1,2 и 3,1.

17. 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 указанного расстояния к диаметру измерительной трубки поддерживается большим чем 1.

18. Измерительная система по п.17, 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.

19. Измерительная система по п.1, в которой, по меньшей мере, одна внутренняя кромка, выступающая в просвет формирователя потока, ограничивает поверхность соударения формирователя потока, расположенную в концевой области формирователя потока.

20. Измерительная система по п.19,
в которой поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она является, по меньшей мере частями, по существу перпендикулярной продольной оси формирователя потока; и/или
поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она является, по меньшей мере частями, по существу перпендикулярной продольной оси измерительной трубки; и/или
поверхность соударения имеет в радиальном направлении высоту, составляющую 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 впускном конце формирователя потока; и/или
поверхность соударения является, по меньшей мере частями, по существу плоской; и/или
поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она частями лежит по существу в одной плоскости с поперечным сечением формирователя потока, и/или
поверхность соударения расположена и ориентирована в формирователе потока таким образом, что она частями лежит по существу в одной плоскости с поперечным сечением измерительной трубки; и/или
поверхность соударения, по меньшей мере частями, 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 концевой области формирователя потока.

21. Измерительная система по п.19, в которой поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере частично, круговым и/или замкнутым выступом, выполненным на входе формирователя потока.

22. Измерительная система по п.21, в которой поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере частично, внутренним конусом, выполненным во впускном конце формирователя потока.

23. Измерительная система по п.22,
в которой внутренний конус, образующий поверхность соударения, имеет угол наклона боковой поверхности больший чем 45°, в частности больший чем 60°; и/или
внутренний конус, образующий поверхность соударения, имеет угол наклона боковой поверхности, меньший чем 90°, в частности, меньший чем 88°; и/или
внутренний конус, образующий поверхность соударения, имеет угол наклона боковой поверхности больший чем 60° и меньший чем 88°; и/или
внутренний конус простирается к впускному концу формирователя потока и сужается по направлению к измерительной трубке.

24. Измерительная система по п.19, в которой поверхность соударения и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере частично, внутренним конусом, выполненным во впускном конце формирователя потока.

25. Измерительная система по п.24, в которой внутренний конус простирается к впускному концу формирователя потока и сужается по направлению к измерительной трубке.

26. Измерительная система по п.1, 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 и служащую для направления среды, протекающей в формирователе потока.

27. Измерительная система по п.26,
в которой направляющая поверхность формирователя потока выполнена, по меньшей мере, частями выпуклой; и/или
направляющая поверхность формирователя потока выполнена, по меньшей мере, частями 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 впускном конце формирователя потока.

28. Измерительная система по п.27,
в которой внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности больший чем 2°, в частности больший чем 4°; и/или
внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности меньший чем 45°, в частности меньший чем 10°; и/или
внутренний конус, образующий направляющую поверхность формирователя потока, имеет угол наклона боковой поверхности больший 4° и меньший чем 10°; и/или
направляющая поверхность формирователя потока выполнена, по меньшей мере, частями конической; и/или
направляющая поверхность и внутренняя кромка образованы, по меньшей мере, частично внутренним конусом, простирающимся к выпускному концу формирователя потока.

29. Измерительная система по п.19, в которой поверхность соударения образована первым внутренним конусом, выполненным во впускном конце формирователя потока и простирающимся по направлению к его впускному концу, а направляющая поверхность образована вторым внутренним конусом, выполненным во впускном конце формирователя потока и простирающимся по направлению к его выпускному концу.

30. Измерительная система по п.29,
в которой первый внутренний конус, образующий поверхность соударения, имеет угол наклона боковой поверхности больший 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°, и 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°.

31. 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, формируемое 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.

32. Измерительная система по п.1, в которой измерительный преобразователь содержит, по меньшей мере, одно тело обтекания, расположенное в измерительной трубке, и по меньшей мере один чувствительный элемент датчика расположен сзади по ходу потока от указанного по меньшей мере одного тела обтекания, в частности, таким образом, что по меньшей мере один чувствительный элемент датчика выступает, по меньшей мере частично, в измерительную трубку.

33. Измерительная система по п.1, в которой измерительный преобразователь содержит преобразователь, выбранный из группы преобразователей, состоящей из
вихревого датчика расхода, в частности датчика расхода с вихревой дорожкой, магнитоиндуктивного датчика расхода, датчика расхода вибрационного типа, в частности кориолисова преобразователя массового расхода, датчика плотности, датчика вязкости и ультразвукового датчика расхода.

34. Применение измерительной системы по любому из пп.1-33 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.

35. Способ регистрации по меньшей мере одного измеряемого переменного параметра среды, протекающей в технологическом трубопроводе, с помощью измерительной системы, встроенной в линию технологического трубопровода и содержащей 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;
ускоряют текущую среду в направлении продольной оси формирователя потока и вызывают формирование, по меньшей мере, одного по существу стационарного тороидального завихрения внутри среды, протекающей во впускной области формирователя потока, таким образом, что воображаемая главная ось инерции указанного, 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
генерируют, 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.

36. Способ по п.35, включающий в себя этап, на котором обеспечивают протекание среды мимо круговой внутренней кромки, выступающей в просвет формирователя потока, а также дополнительно содержащий один из следующих этапов, на которых
вызывают формирование, по меньшей мере, одного дополнительного по существу стационарного тороидального завихрения во впускной области формирователя потока таким образом, что воображаемые главные оси инерции указанных по меньшей мере двух тороидальных завихрений по существу совпадают;
обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока, противостоящей текущей среде в концевой области формирователя потока, для того, чтобы вызвать формирование по существу стационарных тороидальных завихрений во впускной области формирователя потока.

37. Способ по п.36, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока, противостоящей текущей среде в концевой области, замкнутой по окружности вдоль образующей 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 концевой области, замкнутой по окружности вдоль образующей формирователя потока.

38. Способ по п.35, 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 воображаемые главные оси инерции указанных, по меньшей мере, двух тороидальных завихрений по существу совпадают;
обеспечивают протекание среды, противодействуя поверхности соударения формирователя потока, противостоящей текущей среде в концевой области, замкнутой по окружности вдоль образующей формирователя потока.

39. Способ по п.38, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают протекание среды мимо круговой внутренней кромки, выступающей в просвет формирователя потока.

40. Способ по п.35, 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 воображаемые главные оси инерции указанных, по меньшей мере, двух тороидальных завихрений по существу совпадают, при этом на указанном этапе обеспечивают протекание среды мимо круговой внутренней кромки, выступающей в просвет формирователя потока.

41. Способ по п.40,
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.

42. Способ по п.35,
в котором, по меньшей мере, одно по существу стационарное тороидальное завихрение, вызываемое внутри среды, протекающей во впускной области формирователя потока, является по существу фиксированным внутри указанной впускной области формирователя потока; и/или
по меньшей мере, 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.

Images