RU2498228C2

RU2498228C2 - Sensor for determining flow rate, density and temperature with closed system of oscillations

Info

Publication number: RU2498228C2
Application number: RU2011152431/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Конькин; Игорь Феликсович Ерохов
Original assignee: Владимир Федорович Конькин; Игорь Феликсович Ерохов
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-11-10
Also published as: RU2011152431A

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: sensor includes a housing in the form of a cylinder with inlet and outlet openings, a resonator, a flow metre vibrator and a temperature sensitive element, which are located inside the housing, a sensor of excitation of the flow metre oscillations, a sensor of pickup of the flow metre oscillations, a sensor of excitation of a density metre oscillations, a sensor of pickup of the density metre oscillations, a flow metre amplifier, a density metre amplifier, a converter, a density and temperature recorder and a flow rate recorder. Resonator is made of two coaxial tubes of different diametre, which are connected with upper bases to each other and with lower bases to each other by means of upper and lower shaped bushings respectively. The flow metre vibrator is made in the form of a thin plate and welded with side ribs to inner surface of the internal tube of the resonator with possibility of cutting the test medium flow into two symmetrical parts. Sensors of excitation and pickup of the flow metre oscillations, sensors of excitation and pickup of the density metre oscillations are screwed into an external tube of the resonator and equally spaced from upper and lower bases of the resonator external tube. With that, sensors of excitation and pickup of the flow metre oscillations are located perpendicular to surface of the flow metre vibrator and are located opposite each other, and sensors of excitation and pickup of the density metre oscillations are offset relative to sensors of excitation and pickup of the flow metre oscillations through 90 degrees. The flow metre amplifier forms an autooscillation circuit of the flow metre with a flow metre oscillations pickup sensor, a flow metre oscillations excitation sensor, and flow metre vibrator and a resonator. The density metre amplifier forms an autooscillation circuit of the density metre with a density metre oscillations pickup sensor, a density metre oscillations excitation sensor and a resonator.

EFFECT: improving operating reliability, accuracy of determination, operating life and resistance to ionising radiation.

2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения расхода, плотности и температуры контролируемой среды - жидкой или газообразной. Изобретение может быть использовано в нефтехимической, пищевой, химической промышленности, тепловой и атомной энергетике, в коммунальном хозяйстве и других производствах, где необходимо измерять расход, плотность и температуру жидких и газообразных сред.The invention relates to measuring equipment and is intended to determine the flow rate, density and temperature of the controlled medium - liquid or gaseous. The invention can be used in the petrochemical, food, chemical industries, thermal and nuclear energy, in utilities and other industries where it is necessary to measure the flow, density and temperature of liquid and gaseous media.

Из уровня техники известен датчик для определения плотности и температуры жидкой и газообразной среды (а.с. №855461, МПК G01N 25/02, опубликовано 15.08.1981), содержащий вибраторы в виде пустотелых цилиндров, термочувствительный элемент, электромагнитные катушки, усилители, преобразователь, регистратор плотности и температуры. Недостатками данного изобретения является сложность конструкции, невысокая точность измерений, а также невозможность определения расхода контролируемой среды.A sensor is known from the prior art for determining the density and temperature of a liquid and gaseous medium (AS No. 855561, IPC G01N 25/02, published 08/15/1981) containing vibrators in the form of hollow cylinders, a thermosensitive element, electromagnetic coils, amplifiers, a converter , density and temperature recorder. The disadvantages of this invention is the design complexity, low measurement accuracy, and the inability to determine the flow rate of a controlled environment.

Кроме того, из уровня техники известен датчик для определения расхода жидкой и газообразной среды с замкнутой системой колебаний проточного типа (патент РФ №2430334, МПК G01F 1/56, G01F 1/74, G01F 1/84, опубликован 27.09.2011). Данный датчик содержит резонатор (вибратор), расположенный внутри корпуса с входным и выходным отверстиями, датчики возбуждения и съема колебаний расходомера, расположенные на резонаторе, усилитель расходомера, образующие автоколебательный контур, преобразователь и регистратор расхода. При этом резонатор образует замкнутую механическую колебательную систему камертонного типа и выполнен из двух соосных труб разного диаметра, соединенных верхними основаниями друг с другом и нижними основаниями друг с другом посредством верхних и нижних фигурных втулок соответственно, нижние фигурные втулки прикреплены к корпусу через сильфон. Во внешнюю трубу резонатора вкручены датчики возбуждения и съема колебаний расходомера, равноудаленные от верхнего и нижнего оснований внешней трубы резонатора. Усилитель расходомера соединен входом с датчиком съема колебаний расходомера, выходом с датчиком возбуждения колебаний расходомера через ключ, и подключен выходом к преобразователю. Выход преобразователя подключен к регистратору, отображающему величину расхода жидкой или газообразной среды. Однако данное устройство предназначено только для измерения расхода и не определяет плотность и температуру контролируемой среды.In addition, a sensor is known from the prior art for determining the flow rate of a liquid and gaseous medium with a closed flow type oscillation system (RF patent No. 2430334, IPC G01F 1/56, G01F 1/74, G01F 1/84, published September 27, 2011). This sensor contains a resonator (vibrator) located inside the housing with inlet and outlet openings, excitation and vibration sensors of the flowmeter located on the resonator, a flowmeter amplifier forming a self-oscillating circuit, a converter and a flow recorder. In this case, the resonator forms a closed mechanical vibratory system of the tuning fork type and is made of two coaxial pipes of different diameters, connected by upper bases to each other and lower bases to each other by means of upper and lower figured bushings, respectively, lower figured bushings are attached to the housing through a bellows. Sensors of excitation and removal of oscillations of the flowmeter, equidistant from the upper and lower bases of the outer tube of the resonator, are screwed into the outer tube of the resonator. The amplifier of the flowmeter is connected by an input to a sensor for measuring oscillations of a flowmeter, by an output to a sensor for exciting oscillations of a flowmeter through a key, and connected by an output to a converter. The output of the converter is connected to a recorder that displays the flow rate of a liquid or gaseous medium. However, this device is intended only for flow measurement and does not determine the density and temperature of the controlled medium.

Наиболее близким аналогом изобретения является датчик проточного типа для определения различных параметров контролируемой среды, в частности, расхода, плотности и температуры (патент РФ №2390733, МПК G01F 1/84, G01F 1/74, G01F 25/00, G01F 1/34, опубликован 10.11.2009), содержащий корпус, выполненный цилиндрическим, с входным и выходным отверстиями, резонатор, расположенный внутри корпуса и выполненный в виде трубы, электромеханические возбуждающие устройства, приводящие к вибрациям контролируемой среды в датчике, термочувствительный элемент, расположенный внутри корпуса, преобразователь и регистратор плотности, температуры и расхода контролируемой среды. Недостатками данного изобретения является сложность конструкции, недостаточная точность измерений и надежность работы.The closest analogue of the invention is a flow-type sensor for determining various parameters of a controlled environment, in particular, flow, density and temperature (RF patent No. 2390733, IPC G01F 1/84, G01F 1/74, G01F 25/00, G01F 1/34, published November 10, 2009), comprising a housing made cylindrical with inlet and outlet openings, a resonator located inside the housing and made in the form of a pipe, electromechanical exciting devices leading to vibrations of the controlled medium in the sensor, a heat-sensitive element located inside and a housing, the transducer and recorder density, temperature and flow rate of controlled environment. The disadvantages of this invention is the design complexity, lack of measurement accuracy and reliability.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы, точности определения, увеличение срока эксплуатации за счет увеличения функциональности и отсутствия подвижных частей. Изобретение предназначено как для определения расхода, так и для определения плотности и температуры, при этом его можно эксплуатировать при высокой температуре (до 400 градусов) и высокой влажности. Кроме того, устройство имеет стойкость к ионизирующему излучению.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability, accuracy of determination, increase the service life by increasing the functionality and lack of moving parts. The invention is intended both for determining the flow rate and for determining the density and temperature, while it can be operated at high temperature (up to 400 degrees) and high humidity. In addition, the device is resistant to ionizing radiation.

Сущность изобретения заключается в том, что датчик для определения расхода, плотности и температуры жидкой или газообразной среды с замкнутой системой колебаний содержит корпус, резонатор, вибратор расходомера, датчик возбуждения колебаний расходомера, датчик съема колебаний расходомера, датчик возбуждения колебаний плотномера, датчик съема колебаний плотномера, термочувствительный элемент, усилитель расходомера, усилитель плотномера, преобразователь, регистратор плотности и температуры и регистратор расхода. Корпус выполнен в виде цилиндра с входным и выходным отверстиями. Резонатор расположен внутри корпуса и образует замкнутую механическую колебательную систему камертонного типа. При этом резонатор выполнен из двух соосных труб разного диаметра, соединенных верхними основаниями друг с другом и нижними основаниями друг с другом посредством верхних и нижних фигурных втулок соответственно, причем нижние фигурные втулки прикреплены к корпусу через сильфон. Вибратор расходомера выполнен в виде тонкой пластины и приварен боковыми ребрами к внутренней поверхности внутренней трубы резонатора с возможностью рассекания потока контролируемой среды на две симметричные части. Датчик возбуждения колебаний расходомера, датчик съема колебаний расходомера, датчик возбуждения колебаний плотномера и датчик съема колебаний плотномера вкручены во внешнюю трубу резонатора и равноудалены от верхнего и нижнего оснований внешней трубы резонатора. При этом датчик возбуждения колебаний расходомера и датчик съема колебаний расходомера расположены перпендикулярно к поверхности вибратора расходомера и находятся напротив друг друга, а датчик возбуждения колебаний плотномера и датчик съема колебаний плотномера расположены перпендикулярно ребру вибратора расходомера и сдвинуты относительно датчика возбуждения колебаний расходомера и датчика съема колебаний расходомера на 90 градусов. Усилитель расходомера соединен входом с датчиком съема колебаний расходомера, выходом с датчиком возбуждения колебаний расходомера через ключ расходомера и образует с данными элементами, вибратором расходомера и резонатором автоколебательный контур расходомера. Усилитель плотномера соединен входом с датчиком съема колебаний плотномера через ключ плотномера, выходом с датчиком возбуждения колебаний плотномера и образует с данными элементами и резонатором автоколебательный контур плотномера. К входам преобразователя подключены усилитель расходомера, усилитель плотномера и термочувствительный элемент, а к выходам преобразователя - ключ плотномера, ключ расходомера, регистратор плотности и температуры и регистратор расхода.The essence of the invention lies in the fact that the sensor for determining the flow rate, density and temperature of a liquid or gaseous medium with a closed oscillation system contains a housing, a resonator, a flowmeter vibrator, a sensor for exciting the flowmeter, a sensor for vibrating a flow meter, a sensor for exciting vibrations of a density meter, a sensor for measuring vibrations of a density meter , thermosensitive element, flowmeter amplifier, density meter amplifier, transducer, density and temperature recorder and flow recorder. The housing is made in the form of a cylinder with inlet and outlet openings. The resonator is located inside the housing and forms a closed mechanical oscillatory system of the tuning fork type. In this case, the resonator is made of two coaxial pipes of different diameters, connected by upper bases to each other and lower bases to each other by means of upper and lower curly sleeves, respectively, with the lower curly sleeves attached to the housing through a bellows. The vibrator of the flowmeter is made in the form of a thin plate and is welded by side ribs to the inner surface of the inner tube of the resonator with the possibility of dissecting the flow of the controlled medium into two symmetrical parts. The sensor for excitation of oscillations of the flow meter, the sensor for measuring oscillations of the flow meter, the sensor for exciting oscillations of the densitometer and the sensor for measuring oscillations of the densitometer are screwed into the outer tube of the resonator and are equidistant from the upper and lower bases of the outer tube of the resonator. At the same time, the sensor for exciting the flowmeter’s vibrations and the sensor for measuring the vibrations of the flowmeter are opposite to each other, and the sensor for measuring the vibrations of the meter and the sensor for measuring the vibrations of the meter are perpendicular to the vibrator’s edge of the meter and are shifted relative to the sensor for vibrating the meter and the sensor for measuring the flowmeter’s vibrations 90 degrees. The flowmeter amplifier is connected by an input to a flowmeter oscillation pickup sensor, an output with a flowmeter oscillation excitation sensor through a flowmeter key and forms a self-oscillating flowmeter circuit with these elements, a flowmeter vibrator and a resonator. The density meter amplifier is connected by an input to the density meter oscillation pickup sensor through the density meter key, by an output with the density meter oscillation excitation sensor and forms a self-oscillating density meter circuit with these elements and a resonator. A flowmeter amplifier, a densitometer amplifier and a thermosensitive element are connected to the converter inputs, and a densitometer key, a flowmeter key, a density and temperature recorder and a flow recorder are connected to the transmitter outputs.

На фиг.1 изображен датчик расхода, плотности и температуры с замкнутой системой колебаний, на фиг.2 - автоколебательные контуры расходомера, плотномера и схема измерения расхода, плотности и температуры. Датчик расхода, плотности и температуры содержит резонатор 7, вибратор расходомера 2, корпус 3, сильфон 4, датчик возбуждения колебаний расходомера 5, датчик съема колебаний расходомера 6, датчик возбуждения колебаний плотномера 7, датчик съема колебаний плотномера 8, усилитель расходомера 9, усилитель плотномера 10, ключ расходомера 11, ключ плотномера 12, преобразователь 13, регистратор плотности и температуры 14, регистратор расхода 15, термочувствительный элемент 16, входное отверстие 77, выходное отверстие 18.In Fig.1 shows a flow sensor, density and temperature with a closed system of oscillations, Fig.2 - self-oscillating circuits of a flow meter, densitometer and a scheme for measuring flow, density and temperature. The flow, density and temperature sensor comprises a resonator 7, a flowmeter vibrator 2, a housing 3, a bellows 4, a flowmeter 5 vibration excitation sensor, a flow meter 6 vibration detection sensor, a density meter 7 vibration sensor, a density meter vibration removal sensor 8, a flowmeter 9 amplifier, a density meter amplifier 10, flowmeter key 11, density meter key 12, transducer 13, density and temperature recorder 14, flow recorder 15, heat-sensitive element 16, inlet 77, outlet 18.

Датчик расхода, плотности и температуры с замкнутой системой колебаний состоит из корпуса 3, выполненного в виде вертикального цилиндра (см. фиг.1). Внутри корпуса 3 закреплен резонатор 7, выполненный в виде двух соосных труб одинаковой высоты и разного диаметра (внешней и внутренней), внешняя и внутренняя трубы расположены с зазором друг относительно друга. Верхние основания внешней и внутренней труб резонатора 1, также как и нижние основания внешней и внутренней труб резонатора 7, соединены друг с другом фигурными втулками (соответственно, верхней и нижней), образуя в сечении замкнутый цилиндрический камертон - замкнутую механическую колебательную систему камертонного типа. Нижние фигурные втулки прикреплены к нижнему основанию корпуса 3 через сильфон 4. Внутри корпуса 3 соосно ему расположен термочувствительный элемент 16 ниже уровня нижней фигурной втулки резонатора 1 на 15-20 мм от камертонного разветвления внешней и внутренней трубы резонатора 1 (показанное на фиг.1 расположение термочувствительного элемента является частным случаем, и термочувствительный элемент 16 также может быть расположен выше уровня верхней фигурной втулки резонатора 1 на 15-20 мм от камертонного разветвления внешней и внутренней трубы резонатора 7). Во внешнюю трубу резонатора 1 вкручены датчик возбуждения колебаний расходомера 5, датчик съема колебаний расходомера 6, датчик возбуждения колебаний плотномера 7 и датчик съема колебаний плотномера 8. Каждый из датчиков 5, 6, 7, 8 равноудалены от верхнего и нижнего оснований внешней трубы резонатора 1. Внутри корпуса 3 закреплен вибратор расходомера 2 в виде длинной тонкой пластины, приваренной боковыми ребрами к внутренней поверхности внутренней трубы резонатора 1 и расположенной вдоль потока контролируемой среды с возможностью рассекания потока на две симметричные части. При этом датчик возбуждения колебаний расходомера 5 и датчик съема колебаний расходомера 6 расположены перпендикулярно к поверхности вибратора расходомера 2 и находятся напротив друг друга. Датчик возбуждения колебаний плотномера 7 и датчик съема колебаний плотномера 8 расположены перпендикулярно ребру вибратора расходомера 2 и сдвинуты относительно датчика возбуждения колебаний расходомера 5 и датчика съема колебаний расходомера 6 на 90 градусов. Датчик съема колебаний расходомера 6 подсоединен к входу усилителя расходомера 9 (см. фиг.2), выход которого через ключ расходомера 11 подсоединен к датчику возбуждения колебаний расходомера 5. Датчик съема колебаний плотномера 8 через ключ плотномера 72 подсоединен к входу усилителя плотномера 10, выход которого подсоединен к датчику возбуждения колебаний плотномера 7. Усилитель расходомера 9, усилитель плотномера 10 и термочувствительный элемент 16 подключены к преобразователю 13. Выходы от преобразователя 13 подключены к ключу расходомера 77, ключу плотномера 72, регистратору плотности и температуры 14 и регистратору расхода 15. Регистратор 14 отображает выходной сигнал, характеризующий величину плотности и температуры контролируемой среды, а регистратор 15 - выходной сигнал, характеризующий величину расхода контролируемой среды.The flow sensor, density and temperature with a closed oscillation system consists of a housing 3 made in the form of a vertical cylinder (see figure 1). Inside the housing 3, a resonator 7 is fixed, made in the form of two coaxial pipes of the same height and different diameters (external and internal), the external and internal pipes are located with a gap relative to each other. The upper bases of the outer and inner tubes of the resonator 1, as well as the lower bases of the outer and inner tubes of the resonator 7, are connected to each other by shaped sleeves (respectively, of the upper and lower), forming a closed cylindrical tuning fork in section - a closed mechanical oscillatory system of tuning fork type. The lower curly bushings are attached to the lower base of the housing 3 through a bellows 4. Inside the housing 3, a heat-sensitive element 16 is coaxially located below the level of the lower curly bush of the resonator 1 by 15-20 mm from the tuning fork of the outer and inner tubes of the resonator 1 (location shown in Fig. 1 a thermosensitive element is a special case, and a thermosensitive element 16 can also be located above the level of the upper figured sleeve of the resonator 1 by 15-20 mm from the tuning fork forks of the outer and inner tubes ezonatora 7). A vibration excitation sensor of the flowmeter 5, a vibration meter of the flowmeter 6, an oscillation sensor of the density meter 7 and a sensor of oscillation of the density meter 8 are screwed into the outer tube of the resonator 1. Each of the sensors 5, 6, 7, 8 is equidistant from the upper and lower bases of the outer pipe of the resonator 1 Inside the housing 3, a vibrator of the flowmeter 2 is fixed in the form of a long thin plate welded by side ribs to the inner surface of the inner pipe of the resonator 1 and located along the flow of the controlled medium with the possibility of dissecting outflow into two symmetrical parts. In this case, the vibration excitation sensor of the flowmeter 5 and the vibration removal sensor of the flowmeter 6 are located perpendicular to the surface of the vibrator of the flowmeter 2 and are opposite each other. The oscillation excitation sensor of the densitometer 7 and the densitometer oscillation removal sensor 8 are located perpendicular to the vibrator edge of the flowmeter 2 and are shifted relative to the oscillation excitation sensor of the flowmeter 5 and the vibration sensor of the flowmeter 6 by 90 degrees. The oscillation pick-up sensor of the flowmeter 6 is connected to the input of the amplifier of the flowmeter 9 (see Fig. 2), the output of which through the flowmeter key 11 is connected to the oscillation excitation sensor of the flowmeter 5. The oscillation pick-up sensor 8 of the densitometer 8 is connected to the input of the densitometer amplifier 10, the output which is connected to the sensor for excitation of oscillations of the densitometer 7. The amplifier of the flowmeter 9, the amplifier of the densitometer 10 and the thermosensitive element 16 are connected to the transducer 13. The outputs from the transducer 13 are connected to the key of the flowmeter 77, to yuchu densitometer 72, the density and temperature recorder 14 and a flow recorder 15. Recorder 14 displays an output signal representative of the magnitude of density and temperature controlled environment, and the recorder 15 - an output signal representative of the value of the controlled medium flow.

Датчик расхода, плотности и температуры работает следующим образом.The flow sensor, density and temperature operates as follows.

Поток контролируемой среды (жидкой или газообразной) поступает в датчик расхода, плотности и температуры через входное отверстие 77 и выводится через выходное отверстие 18 корпуса 3, т.е. датчик расхода, плотности и температуры является датчиком проточного типа (датчик также будет работать и при поступлении потока контролируемой среды снизу вверх, в таком случае позицией 18 обозначено входное отверстие, позицией 17 - выходное отверстие). В исходном состоянии преобразователь 13 размыкает ключом расходомера 11 автоколебательный контур расходомера, и данный контур не возбужден. Резонатор 1, датчик возбуждения колебаний плотномера 7, датчик съема колебаний плотномера 8 и усилитель плотномера 10 через ключ плотномера 72 собраны в автоколебательный контур плотномера, который возбуждается на резонансной частоте. Резонансная частота данного контура находится в квадратичной зависимости от плотности контролируемой среды и конструкции резонатора 7. Данная частота поступает в преобразователь 13, в который одновременно поступает сигнал с термочувствительного элемента 16. После производства вычислений и корректировки показаний плотномера по температуре сигнал поступает на регистратор 14 и запоминается в преобразователе 13 для дальнейшей корректировки показаний расходомера по плотности. На регистратор 14 могут быть выведены так же показания встроенного датчика температуры. После цикла измерения плотности преобразователь 13 коммутирует датчик съема колебаний плотномера 8 при помощи ключа плотномера 72 на общий провод, прекращая колебания автоколебательного контура плотномера, и собирает автоколебательный контур расходомера, подключая выход усилителя расходомера 9 через ключ расходомера 77 к датчику возбуждения колебаний расходомера 5.The flow of the controlled medium (liquid or gaseous) enters the flow, density and temperature sensor through the inlet 77 and is discharged through the outlet 18 of the housing 3, i.e. the flow, density and temperature sensor is a flow type sensor (the sensor will also work when the flow of the controlled medium is received from the bottom up, in this case, the position 18 indicates the inlet, the position 17 denotes the outlet). In the initial state, the Converter 13 opens the key of the flow meter 11 self-oscillating circuit of the flow meter, and this circuit is not excited. The resonator 1, the sensor for exciting oscillations of the densitometer 7, the sensor for measuring oscillations of the densitometer 8 and the amplifier of the densitometer 10 are assembled through a densitometer key 72 into a self-oscillating circuit of the densitometer, which is excited at a resonant frequency. The resonant frequency of this circuit is in a quadratic dependence on the density of the medium being monitored and the design of the resonator 7. This frequency enters the converter 13, which simultaneously receives the signal from the thermosensitive element 16. After the calculations are made and the density meter readings are corrected for temperature, the signal is transmitted to the recorder 14 and stored in the transducer 13 for further adjustment of the meter readings in terms of density. On the logger 14 can also be displayed the readings of the built-in temperature sensor. After the density measurement cycle, the transducer 13 switches the sensor for measuring the oscillation of the densitometer 8 using the meter key 72 to a common wire, stopping the oscillation of the self-oscillating circuit of the meter, and collects the self-oscillating circuit of the flow meter, connecting the output of the amplifier of the flow meter 9 through the key of the flow meter 77 to the sensor for exciting the oscillations of the flow meter 5.

Датчик съема колебаний расходомера 6, датчик возбуждения колебаний расходомера 5, усилитель расходомера 9 через ключ расходомера 77, вибратор расходомера 2 и резонатор 7 собраны в автоколебательный контур расходомера. При данном включении контур расходомера возбуждается на резонансной частоте. Резонансная частота определена конструкцией заявленного датчика. При возникновении колебаний в колебательном контуре расходомера в вибраторе расходомера 2 возникают поперечные колебания, частота которых зависит от конструкции резонатора 7, вибратора расходомера 2, расхода и плотности контролируемой среды. Резонансная частота резонатора 7 так же зависит от конструкции самого резонатора 7, от конструкции вибратора расходомера 2, расхода и плотности контролируемой среды. Сигнал с автоколебательного контура расходомера со второго выхода усилителя расходомера 9 поступает на вход преобразователя 13, который регистрирует его и выдает сигнал на ключ расходомера 11 для разрыва автоколебательного контура расходомера (отсоединяя датчик возбуждения колебаний 5 от первого выхода усилителя 9) и измерения времени затухания. Преобразователь 13 измеряет время затухания колебаний. При этом датчик съема колебаний расходомера 6 остается присоединенным к входу усилителя 9, со второго выхода которого сигнал также поступает на вход преобразователя 13. При этом преобразователь 13 считает время затухания колебаний со времени выдачи сигнала на ключ расходомера 11 и до установленной на корпораторе преобразователя 13 у ставки затухания колебаний. Изменение времени затухания прямо пропорционально расходу контролируемой среды. После измерения времени затухания колебаний контура расходомера и вычисления массового расхода преобразователем 13 результаты вычисления расхода корректируются в зависимости от показаний плотномера. Откорректированные показания расходомера по плотности выводятся на регистратор расхода 15. Данный процесс возобновляется после измерения времени затухания.The oscillation removal sensor of the flowmeter 6, the vibration excitation sensor of the flowmeter 5, the amplifier of the flowmeter 9 through the flowmeter key 77, the vibrator of the flowmeter 2 and the resonator 7 are assembled into a self-oscillating circuit of the flowmeter. With this inclusion, the flowmeter circuit is excited at the resonant frequency. The resonant frequency is determined by the design of the claimed sensor. When oscillations occur in the oscillatory circuit of the flowmeter in the vibrator of the flowmeter 2, transverse vibrations occur, the frequency of which depends on the design of the resonator 7, the vibrator of the flowmeter 2, the flow rate and the density of the controlled medium. The resonant frequency of the resonator 7 also depends on the design of the resonator 7 itself, on the design of the vibrator of the flow meter 2, the flow rate and density of the controlled medium. The signal from the self-oscillating circuit of the flowmeter from the second output of the amplifier of the flowmeter 9 is fed to the input of the converter 13, which registers it and gives a signal to the key of the flowmeter 11 to break the self-oscillating circuit of the flowmeter (disconnecting the vibration excitation sensor 5 from the first output of the amplifier 9) and measuring the decay time. The Converter 13 measures the decay time of the oscillations. In this case, the oscillation pick-up sensor of the flowmeter 6 remains connected to the input of the amplifier 9, from the second output of which the signal also goes to the input of the converter 13. In this case, the converter 13 calculates the damping time of the oscillations from the time the signal was sent to the key of the flowmeter 11 to the converter 13 installed vibration damping rates. Changing the decay time is directly proportional to the flow rate of the controlled medium. After measuring the decay time of the oscillations of the flowmeter circuit and calculating the mass flow rate by the transducer 13, the results of the flow calculation are adjusted depending on the readings of the density meter. The corrected density meter readings are output to flow recorder 15. This process resumes after measuring the decay time.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с существующими устройствами значительное увеличение срока эксплуатации (до 30 лет), надежности работы, повышение точности определения расхода (до 0,5 кг/час), плотности (до 0,001 г/см³) и температуры (до 0,01 градуса).Using the proposed device provides, compared with existing devices, a significant increase in operating life (up to 30 years), reliability, increased accuracy in determining the flow rate (up to 0.5 kg / h), density (up to 0.001 g / cm ³ ) and temperature (up to 0 , 01 degrees).

Устройство готовится к использованию АЭС РБМК, ВВЭР для определения расхода, плотности и температуры теплоносителя в технологических каналах и на других позициях, где необходимо измерять расход, плотность и температуру контролируемой среды.The device is preparing to use RBMK, VVER nuclear power plants to determine the flow, density and temperature of the coolant in technological channels and at other positions where it is necessary to measure the flow, density and temperature of the controlled medium.

Claims

A sensor for determining the flow, density and temperature of a liquid or gaseous medium with a closed oscillation system, comprising a housing made in the form of a cylinder with inlet and outlet openings, a resonator located inside the housing, a heat-sensitive element located inside the housing, and a converter, characterized in that the resonator forms a closed mechanical oscillatory system of the tuning fork type, made of two coaxial pipes of different diameters connected by upper bases to each other and lower bases and with each other by means of upper and lower figured sleeves, respectively, with the lower figured sleeves attached to the housing through a bellows, in addition, the sensor contains a flowmeter vibrator made in the form of a thin plate and welded by side ribs to the inner surface of the resonator inner pipe with the possibility of dissecting a controlled flow medium into two symmetric parts, a sensor for exciting the oscillations of the flow meter, a sensor for detecting vibrations of the flow meter, a sensor for exciting oscillations of the density meter and a sensor for detecting vibrations densitometers screwed into the outer resonator tube and equidistant from the upper and lower bases of the outer resonator tube, the flowmeter vibration sensor and the flow meter vibration sensor located perpendicular to the vibrator surface of the flow meter and opposite each other, and the density meter vibration sensor and the density meter vibration sensor are located perpendicular to the vibrator edge of the flow meter and are shifted relative to the sensor for excitation of oscillations of the flow meter and sensor vibration 90 ° flowmeter, a flowmeter amplifier connected to an input to a flowmeter oscillation pickup sensor, an output to a flowmeter oscillation excitation sensor through a flowmeter key, and forming a self-oscillating flowmeter circuit with these elements, a flowmeter vibrator and a resonator, a densitometer amplifier connected to an oscillation pickup input the densitometer through the densitometer key, with an output with a sensor for exciting the densitometer oscillations, and forming a self-oscillating contour of the densitometer with these elements and a resonator, at m to inputs connected flowmeter amplifier Amplifier densitometer and the temperature sensing element, and are connected to the outputs of the converter densitometer key flowmeter key logger density and the temperature and flow recorder.