RU2492427C1 - Массовый расходомер - Google Patents
Массовый расходомер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492427C1 RU2492427C1 RU2012110955/28A RU2012110955A RU2492427C1 RU 2492427 C1 RU2492427 C1 RU 2492427C1 RU 2012110955/28 A RU2012110955/28 A RU 2012110955/28A RU 2012110955 A RU2012110955 A RU 2012110955A RU 2492427 C1 RU2492427 C1 RU 2492427C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass flow
- inclusions
- flow rate
- adapters
- correction
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относиться к устройствам для измерения массового расхода жидкостей и газов, в том числе жидкостей с газовыми и другими включениями (имеющими плотность, отличающуюся от плотности жидкости). Массовый расходомер содержит корпус с колеблющимися трубками, на которых расположен узел возбуждения колебаний и узлы адаптеров. При этом в качестве сигнала коррекции используется отношение амплитуды напряжения на адаптерах к амплитуде напряжения возбуждения колебаний. Технический результат - возможность коррекции массового расхода жидкости с газовыми или другими включениями, то есть повышение точности массового расходомера. 1 табл.
Description
Изобретение относиться к устройствам для измерения массового расхода жидкостей и газов, в том числе жидкостей с газовыми и другими включениями, и может быть применено в различных областях промышленности.
Известны вибрационные массовые расходомеры, действие которых основано на измерении усилий Кориолиса, возникающих при колебаниях консольно закрепленного участка трубопровода (1), также известны вибрационные массовые расходомеры содержащие две U-образные трубки, закрепленные в жестком корпусе, на трубках расположены узел возбуждения колебаний и узлы съема сигнала с колеблющихся трубок (адаптеры) соединенные с электронным блоком, в котором осуществляется измерения разности фаз в единицах времени между напряжениями на адаптерах и индицирование массового расхода в именованных единицах. (2)
Известны также массовые силовые (кориолисовые) расходомеры для измерения расхода двух фазных сред. (3)
Известны так же массовые вибрационные расходомеры, содержащие корпус с U-образными трубками с размещенными на них узлом возбуждения колебаний и узлами адаптеров, с возможностью коррекции массового расхода жидкостей с газовыми и другими включениями, коррекция заключается в сохранении значения расхода при поступлении сигнала - изменение плотности и/или напряжения на узле возбуждения. (4, 5)
U-образные трубки под действие узла возбуждения совершают колебания на собственной частоте в противофазе. При этом в жидкости, двигающейся в трубках возникает ускорение Кориолиса (пропорционально произведению переносной скорости жидкости на скорость жидкости) и соответствующие им силы, действующие на трубки. Эти силы приводят к появлению разности фаз на адаптерах, которая пропорциональна массовому расходу. При наличии в жидкости газовых или других включений, с плотностью отличающейся от плотности жидкости, не вся масса жидкости и включений участвует в переносном (вызванным колебанием трубки) движении, то есть, в отличие от однофазной жидкости переносные скорости разных фаз (включений) будут различные (так называемое «скольжение фаз»). При этом суммарная переносная скорость жидкости и включений будет меньше той же скорости однородной жидкости, следовательно меньше будет кориолисово ускорение, разность фаз и индицируемый массовый расход, то есть возникает отрицательная погрешность измерения расхода. Коррекция погрешности расхода осуществляется путем сохранения значения расхода от момента появления газовых или других включений до момента восстановления однородности жидкости. Сигналом включения и выключения функции коррекции служит изменение плотности и напряжения на узле возбуждения. Таким образом погрешность измерения расхода при наличии (кратковременном) газовых или других включений уменьшается.
Однако такая коррекция, во-первых, возможна только при кратковременном влиянии включений в жидкости, во-вторых, не учитывает возможность реального уменьшения массового расхода при наличии газовых включений (из-за увеличения гидравлического сопротивления), в-третьих, нестабильность «нулевой» точки функции коррекции, поскольку режим однородная жидкость или жидкость с включениями редок, чаще встречается режим с большим или меньшим количеством включений, что может приводить к большим ошибкам коррекции массового расхода.
Технический результат предлагаемого изобретения - повышение точности при коррекции массового расхода при наличии в жидкости газовых или других включений.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном вибрационном массовом расходомере содержащем корпус, скрепленные с ним трубки с расположенными на них узлом возбуждения колебаний и адаптерами с возможностью коррекции массового расхода жидкостей с газовыми и другими включениями в качестве сигнала коррекции массового расхода используется отношение амплитуды напряжения на адаптерах к амплитуде напряжения возбуждения колебаний, с помощью которого формируется аргумент функции коррекции в виде:
X - аргумент функции коррекции,
A - отношение амплитуды напряжения на адаптерах к напряжению возбуждения при наличии включений в жидкости,
Ao - то же, но при отсутствии включений в жидкости.
1. При этом функция коррекции имеет вид:
Go=G[1+δ(X)], где
Go - корректированный массовый расход,
G - массовый расход без коррекции,
δ(X) - ошибка, вызванная газовыми или другими включениями,
причем
a, b, c, d - постоянные коэффициенты, зависящие от типоразмера датчика,
n - степень при G, n=1,0÷2,0, например, n=1,43.
Использование сигнала отношение амплитуды напряжения адаптеров к амплитуде напряжения возбуждения (далее отношение амплитуд) позволяет учесть большинство факторов, влияющих на погрешность измерения массового расхода при наличии в жидкости газовых или других включений.
В частности, аргумент функции коррекции
прямо пропорционален «скольжению фаз» и, следовательно, погрешности измерения массового расхода, вызванного этим фактором (см. выше описание прототипа), а квадрат аргумента функции коррекции (X2) пропорционален потерям или демпфированию колебаний в автоколебательном процессе, вызванный тем же фактором. При чем демпфирование (вне зависимости от его происхождения) оказывает на вибрационный датчик такое же воздействие как и «скольжение фаз» (качественно), например, при демпфировании, входных ветвей индицируется положительный расход, а при демпфировании выходных ветвей отрицательный. Поскольку массовый расход пропорционален разности фаз между адаптерами, можно записать вышеизложенное следующим образом:
Y1 - фаза входных ветвей, вызванная наличием кориолисового ускорения (силы),
Y2 - то же, выходных ветвей,
f1(X), f2(X) - соответственно изменения фаз (Y1 и Y2) за счет «скольжения фаз»,
f3(X2), f4(X2) - влияние демпфирования, соответственно на входных и выходных ветвях.
Из (1) видно, что при однородной жидкости f1(X), f2(X), f3(X2), f4(X2) стремятся к нулю и поэтому ΔY=Y1-Y2, то есть измеряется массовый расход без погрешности, связанной с наличием включений в жидкости. При наличии включений в жидкости X>0 и возникает погрешность измерения пропорциональная, во-первых, f1(X)+f2(X), а во-вторых, f3(X2)-f4(X2), последняя связана, прежде всего, со структуированием потока жидкости при прохождения участка трубок между адаптерами, то есть, демпфирование входного участка трубок датчика отличается, при чем в большую сторону, от демпфирования в выходном участке трубок. Структуирование это известный процесс перехода, при движении двухфазной жидкости по трубопроводу, от пузырькового к пробковому (снарядному) и кольцевому режиму (6). Причем, с точки зрения демпфирования колеблющейся трубы, кольцевой режим течения жидкости обладает наименьшим демпфированием, то есть минимальным скольжением фаз в тангенциальном направлении.
Если предположить линейную зависимость от X и X2 в соответствующих функциях, то выражение (1) можно представить в виде:
ΔY=[Y1-K1X]-[Y2+K2X]+К3Х2-К4Х2 или
учитывая, что ΔYo=Y1-Y2 - пропорционально истинному массовому расходу Go, a ΔY - массовому расходу с погрешностью от включений в идкости (G) то выражение (1) примет вид:
δ(X)=aX(c-X), причем a - коэффициент пропорциональности, а c - коэффициент структуирования, зависящий от типоразмера датчика (диаметра трубок и расстояния между адаптерами).
В действительности все коэффициенты K1, K2, K3, K4 выражения (2) являются: во-первых, функциями от X и Х2, а во-вторых, функциями от расхода жидкости особенно K3 и K4, поскольку структуирование потока происходит не мгновенно, а зависит от времени прохождения жидкости расстояния между адаптерами, которое обратно пропорционально расходу. Поэтому функция коррекции погрешности δ(X) примет вид:
b, d - коэффициенты, зависящие от типоразмера датчика,
Таким образом, возможна коррекция массового расхода жидкостей с газовыми или другими включениями с использованием отношения амплитуды напряжения адаптеров к амплитуде напряжения возбуждения.
Источники информации
1. Патент США №4.096.746, июнь 27.1978 г.
2. Патент США №4.491.025, январь 01.1985 г.
3. П.П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. - Л.: Машиностроение, 1989 г., стр.636-637.
4 П.П. Кремлевский. Измерение расхода многофазных потоков. - Л.: Машиносторение, 1982 г.
2. Hanus Henry: Self-valdating digital Coriolis mass flow meter. Computing and Control Engineering journal. October 2000
3. Rota MASS 3-series Coriolis-Mass flowmeter. /Instruction Manual/ 2010/
Протокол испытаний датчика МАСК-20 №044 на жидкости: вода+воздух с коррекцией массового расхода
Расход, кг/м | Вес, кг | МАСК-Н -*, кг | МАСК-Н +*,кг | δ -* | δ +* | ρ кг/м3 | A** |
230 | 208,6 | 203,2 | 209,1 | -2,59 | +0,24 | 18 | |
217,2 | 211,77 | 216,42 | -2,5 | -0,36 | 976,0 | 17 | |
203,6 | 198,29 | 203,64 | -2,6 | -0,02 | 974,9 | 13 | |
223,8 | 221,80 | 224,27 | -0,894 | +0,21 | 985,2 | 30 | |
208,8 | 204,57 | 209,16 | -2,03 | +0,17 | 982,7 | 25 | |
190,2 | 189,26 | 190,12 | -0,494 | -0,04 | 994,9 | 34 | |
191,2 | 186,50 | 190,78 | -2,46 | -0,22 | 977,0 | 18 | |
191,2 | 186,36 | 190,9 | -2,53 | -0,16 | 976,0 | 17 | |
202,2 | 197,85 | 201,5 | -2,15 | -0,35 | 975,6 | 15 | |
~85 | 134,6 | 134,45 | 134,65 | -0,1 | -0,04 | 993,8 | 146 |
198,4 | 197,54 | 197,96 | -0,433 | -0,222 | 989,4 | 80 | |
145,0 | 144,76 | 144,95 | -0,17 | -0,03 | 992,5 | 80 | |
146,6 | 144,11 | 146,14 | -1,7 | -0,31 | 963,6 | 22 | |
123,0 | 120,57 | 122,62 | -1,97 | -0,31 | 951,1 | 19,5 | |
149,2 | 148,01 | 148,86 | -0,798 | -0,228 | 978,0 | 33 | |
181,4 | 178,45 | 181,68 | -1,63 | +0,16 | 956,9 | 20 | |
170,0 | 169,41 | 170,14 | -0,347 | +0,08 | 989,3 | 54 | |
~100 | 201,6 | 199,28 | 202,67 | -1,15 | +0,531 | 980,3 | 32 |
196,0 | 194,76 | 195,95 | -0,633 | -0,02 | 981,2 | 31 | |
173,6 | 169,54 | 173,85 | -2,34 | -0,15 | 12 | ||
200,0 | 195,56 | 199,8 | -2,22 | -0,1 | 971,6 | 13 | |
198,6 | 194,17 | 198,2 | -2,23 | -0,2 | 972,2 | 14 | |
165 | 183,4 | 179,97 | 183,62 | -1,87 | +0,12 | 978,3 | 19,5 |
Примечание | |||||||
-* - коррекция отключена | |||||||
+* - коррекция включена | |||||||
А** - отношение амплитуд адаптер/возбуждения в расчетных единицах |
Claims (3)
1. Массовый расходомер кориолисового типа, содержащий корпус, скрепленные с ним трубки с расположенными на них узлом возбуждения колебаний и адаптерами, с возможностью коррекции массового расхода жидкости с газовыми и другими включениями, отличающийся тем, что в качестве сигнала коррекции массового расхода используется отношение амплитуды напряжения на адаптерах к амплитуде напряжения возбуждения колебаний.
2. Массовый расходомер по п.1, отличающийся тем, что аргумент функции коррекции массового расхода имеет, например, вид:
где Х - аргумент функции коррекции,
А - отношение амплитуды напряжения на адаптерах к напряжению возбуждения при наличии включений жидкости,
Ao - то же, но при отсутствии включений жидкости.
где Х - аргумент функции коррекции,
А - отношение амплитуды напряжения на адаптерах к напряжению возбуждения при наличии включений жидкости,
Ao - то же, но при отсутствии включений жидкости.
3. Массовый расходомер по п.1, отличающийся тем, что функция коррекции имеет вид:
Go=G[1+δ(Х)],
где Go - корректированный массовый расход,
G - массовый расход без коррекции,
δ(Х) - ошибка, вызванная газовыми или другими включениями,
при этом δ(Х) имеет, например, следующий вид:
где a, b, с, d - постоянные коэффициенты, зависящие от типоразмера датчика,
- относительный расход, Gmax - максимальный расход,
n - степень при G, n=1,0÷2,0, например n=1,43.
Go=G[1+δ(Х)],
где Go - корректированный массовый расход,
G - массовый расход без коррекции,
δ(Х) - ошибка, вызванная газовыми или другими включениями,
при этом δ(Х) имеет, например, следующий вид:
где a, b, с, d - постоянные коэффициенты, зависящие от типоразмера датчика,
n - степень при G, n=1,0÷2,0, например n=1,43.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110955/28A RU2492427C1 (ru) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Массовый расходомер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110955/28A RU2492427C1 (ru) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Массовый расходомер |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2492427C1 true RU2492427C1 (ru) | 2013-09-10 |
Family
ID=49164966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110955/28A RU2492427C1 (ru) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Массовый расходомер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2492427C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2155939C2 (ru) * | 1994-08-29 | 2000-09-10 | Микро Моушн, Инк. | Расходомер кориолиса и способ измерения расхода с использованием расходомера кориолиса (варианты) |
US6439060B1 (en) * | 1999-10-14 | 2002-08-27 | Fmc Technologies, Inc. | Dynamic counterbalance for Coriolis mass flowmeters |
US7258025B2 (en) * | 2003-05-12 | 2007-08-21 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Coriolis flowmeter |
-
2012
- 2012-03-23 RU RU2012110955/28A patent/RU2492427C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2155939C2 (ru) * | 1994-08-29 | 2000-09-10 | Микро Моушн, Инк. | Расходомер кориолиса и способ измерения расхода с использованием расходомера кориолиса (варианты) |
US6439060B1 (en) * | 1999-10-14 | 2002-08-27 | Fmc Technologies, Inc. | Dynamic counterbalance for Coriolis mass flowmeters |
US7258025B2 (en) * | 2003-05-12 | 2007-08-21 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Coriolis flowmeter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КРЕМЛЕВСКИЙ П.П. Измерение расхода многофазных потоков. - Л.: Машиностроение, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108603777B (zh) | 确定含气液体的物理参数的方法 | |
US10876874B2 (en) | Multi-phase coriolis measurement device and method | |
JP5315360B2 (ja) | 振動式流れデバイスに生じるプロセス外乱を検出するためのシステム、方法およびコンピュータプログラム製品 | |
CN101715546B (zh) | 湿气测量 | |
US20050229716A1 (en) | Detection and measurement of two-phase flow | |
US8855948B2 (en) | Wet gas measurement | |
US20150276450A1 (en) | Flowmeter Design for Large Diameter Pipes | |
US9593978B2 (en) | Device and method for measuring mass flow rate of fluids | |
US20210223080A1 (en) | Measuring device for determining the density, the mass flow rate and/or the viscosity of a flowable medium, and method for operating same | |
US11441988B2 (en) | Flowmeter phase fraction and concentration measurement adjustment method and apparatus | |
US20200240823A1 (en) | Vibratory flow meter with multichannel flow tube | |
US9366559B2 (en) | Coriolis flow meter | |
Collie et al. | Review of flowmeters for carbon dioxide transport in CCS applications | |
RU2492427C1 (ru) | Массовый расходомер | |
JPH08258898A (ja) | 計量装置 | |
RU2406976C1 (ru) | Устройство для измерения расхода газа | |
US20240263982A1 (en) | Coriolis flow meter non-ideal fluid measurement and related methods | |
Dayev | Evolution of the Coriolis Flowmeters | |
RU2532580C1 (ru) | Способ работы прямоточного однотрубного массового расходомера и устройство для его осуществления | |
RU2584277C1 (ru) | Массовый расходомер кориолисова типа | |
Hua et al. | Study on the Differential Pressure Characteristics of Swirlmeter for Wet Gas Flow | |
JP3800691B2 (ja) | 湧出し式質量流量計 | |
CN204514404U (zh) | 一种改进型锥形涡街质量流量计 | |
RU2010168C1 (ru) | Способ измерения расхода вещества | |
RU2445602C2 (ru) | Инерционный способ определения плотности и(или) массового расхода жидкости (газа) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180324 |