RU2550596C1 - Method to measure mass flow rate of substance in flow - Google Patents
Method to measure mass flow rate of substance in flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550596C1 RU2550596C1 RU2013155057/28A RU2013155057A RU2550596C1 RU 2550596 C1 RU2550596 C1 RU 2550596C1 RU 2013155057/28 A RU2013155057/28 A RU 2013155057/28A RU 2013155057 A RU2013155057 A RU 2013155057A RU 2550596 C1 RU2550596 C1 RU 2550596C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- substance
- metal pipe
- mass flow
- alternating voltage
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области косвенных измерений массы вещества в потоке и может быть использовано для более точного измерения массового расхода, например, угольной пыли, проходящей в пылепроводе.The proposed technical solution relates to the field of indirect measurements of the mass of a substance in a stream and can be used to more accurately measure the mass flow rate, for example, coal dust passing in a dust pipe.
Аналогичные технические решения известны, см., например, журнал «Автоматизация в промышленности», 2008 г., №4, с.27-30, в котором охарактеризован способ измерения массового расхода вещества (угольной пыли) в потоке, проходящем в пылепроводе, техническая сущность которого заключается в следующем:Similar technical solutions are known, see, for example, the journal "Automation in Industry", 2008, No. 4, p. 27-30, which describes a method for measuring the mass flow of a substance (coal dust) in a stream passing through a dust pipe, technical the essence of which is as follows:
- размещают проводящий зонд (электрод) в потоке угольной пыли, проходящей в металлическом пылепроводе;- place a conductive probe (electrode) in a stream of coal dust passing in a metal dust pipe;
- отводят постоянную составляющую зарядного тока с проводящего зонда, возникающего вследствие взаимодействия частиц вещества (угольной пыли), проходящих в трубопроводе, на корпус металлического пылепровода;- the constant component of the charging current is removed from the conductive probe arising from the interaction of the particles of the substance (coal dust) passing in the pipeline onto the metal dust pipe body;
- измеряют величину переменной составляющей зарядного тока с проводящего зонда;- measure the magnitude of the variable component of the charging current from the conductive probe;
- по величине переменной составляющей зарядного тока с проводящего зонда измеряют массовый расход вещества в потоке, проходящем в металлическом пылепроводе.- by the magnitude of the variable component of the charging current from the conductive probe, the mass flow rate of the substance in the stream passing in the metal dust pipe is measured.
Все вышеперечисленные признаки аналогичного технического решения являются общими с признаками заявляемого технического решения для патентования.All of the above features of a similar technical solution are common with the features of the claimed technical solution for patenting.
Известно также аналогичное техническое решение, см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №322627, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа, сущность которого заключается в следующем:A similar technical solution is also known, see the description of the invention for USSR copyright certificate No. 322627, which is selected as the closest analogue, prototype, the essence of which is as follows:
- размещают электрод в потоке веществ, проходящих в металлическом трубопроводе;- place the electrode in a stream of substances passing in a metal pipe;
- формируют переменное напряжение;- form an alternating voltage;
- подают сформированное переменное напряжение на электрод относительно корпуса металлического трубопровода;- serves the generated alternating voltage to the electrode relative to the body of the metal pipe;
- отводят постоянную составляющую зарядного тока с электрода, возникающего вследствие взаимодействия частиц вещества, проходящих в металлическом трубопроводе и соприкасающихся с поверхностью электрода, на корпус металлического трубопровода;- divert the constant component of the charging current from the electrode, resulting from the interaction of particles of matter passing in a metal pipe and in contact with the surface of the electrode, on the body of the metal pipe;
- измеряют величину переменной составляющей зарядного тока с электрода;- measure the magnitude of the variable component of the charging current from the electrode;
- по величине переменной составляющей зарядного тока с электрода измеряют массовый расход вещества в потоке, проходящем в металлическом трубопроводе.- by the magnitude of the variable component of the charging current from the electrode, the mass flow rate of the substance in the stream passing through the metal pipe is measured.
Все перечисленные признаки прототипа являются общими с признаками заявляемого технического решения для патентования.All of the listed features of the prototype are common with the features of the claimed technical solution for patenting.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из вышеохарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в измерении зарядного (перезарядного) тока в узком диапазоне частот относительно заранее заданной и фиксированной частоты формируемого переменного напряжения, обеспечивающего более высокую точность измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе.The technical result that cannot be achieved by any of the similar technical solutions described above is to measure the charge (recharge) current in a narrow frequency range relative to a predetermined and fixed frequency of the generated alternating voltage, which provides higher accuracy of measuring the mass flow of a substance in a stream passing through a pipeline .
Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что в известных аналогичных технических решениях измерение величины переменной составляющей зарядного тока электрода проводят в широком диапазоне частот, что приводит к искажению результатов измерений вследствие наличия в зарядном (перезарядном) токе электрода электрических помех в широком частотном диапазоне от 0 до СВЧ диапазона, возникающих вследствие собственного заряда частиц вещества, трибоэлектрических процессов на электроде и внешних помех от технологического оборудования, что, в конечном итоге, не обеспечивает точности измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе.The reason for the impossibility of achieving the above technical result is that in known similar technical solutions, the measurement of the variable component of the charging current of the electrode is carried out in a wide frequency range, which leads to a distortion of the measurement results due to the presence in the charging (recharge) current of the electrode of electrical noise in a wide frequency range from 0 to the microwave range arising due to the intrinsic charge of the particles of matter, triboelectric processes on the electrode and external ex of processing equipment that ultimately does not provide the accuracy of measuring the mass flow rate in the flow material passing in the pipe.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания средств измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, обладающих более высокой точностью измерения, является актуальной на сегодняшний день.Given the characteristics and analysis of known similar technical solutions, we can conclude that the task of creating means for measuring the mass flow of a substance in a stream passing in a pipeline with higher measurement accuracy is relevant today.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в способе измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, заключающемся в том, что размещают электрод в потоке, проходящем в металлическом трубопроводе, формируют переменное напряжение, подают сформированное переменное напряжение на электрод относительно корпуса металлического трубопровода, отводят постоянную составляющую тока с электрода, возникающую вследствие процессов заряда (перезаряда) частиц вещества, проходящих в металлическом трубопроводе и соприкасающихся с поверхностью электрода, на металлический трубопровод, измеряют величину переменной составляющей зарядного тока с электрода и по его величине измеряют массовый расход вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, при этом переменное напряжение формируют заранее заданной и фиксированной частоты, подают сформированное переменное напряжение заранее заданной и фиксированной частоты на электрод относительно металлического трубопровода, отводят дополнительно переменную составляющую зарядного тока с частотой, выходящей за пределы заданного узкого частотного диапазона заранее заданной и фиксированной частоты, с электрода на корпус металлического трубопровода и измеряют величину переменной составляющей тока с электрода в узком диапазоне заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения.The technical result indicated above is achieved by the fact that in the method of measuring the mass flow rate of a substance in a stream passing in a pipeline, which consists in placing an electrode in a stream passing in a metal pipeline, an alternating voltage is formed, an alternating voltage is applied to the electrode relative to the housing metal pipe, the constant component of the current from the electrode is removed, resulting from the processes of charge (recharge) of particles of matter passing into the metal pipe and in contact with the surface of the electrode, on a metal pipe, measure the magnitude of the variable component of the charging current from the electrode and measure the mass flow rate of the substance in the stream passing through the pipe, while the alternating voltage is formed at a predetermined and fixed frequency, the generated alternating voltage is predetermined and a fixed frequency to the electrode relative to the metal pipe, an additional alternating component of the charging current is removed with a frequency, leaving outside the predetermined narrow frequency range of the predetermined and fixed frequency from the electrode to the metal pipe body, and measure the value of the variable component of the current from the electrode in the narrow range of the predetermined and fixed frequency of the generated alternating voltage.
Формирование переменного напряжения заранее заданной и фиксированной частоты, его подача на электрод относительно корпуса трубопровода, дополнительный отвод переменной составляющей зарядного тока с электрода с частотами, выходящими за пределы узкого диапазона относительно заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения, на корпус металлического трубопровода и измерение переменной составляющей величины зарядного тока электрода в узком диапазоне частот относительно заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения, как это указано выше, позволяет в процессе формирования переменного напряжения заранее заданной и фиксированной частоты и подачи его на электрод относительно корпуса металлического трубопровода создать условия для протекания зарядного (перезарядного) тока с электрода, создаваемого электрическими зарядами частиц вещества, проходящих в металлическом трубопроводе и соприкасающихся с поверхностью электрода, осуществить отвод с электрода постоянной составляющей зарядного тока и переменной составляющей тока с частотами, выходящими за пределы узкого частотного диапазона заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения, на корпус металлического трубопровода и измерить величину переменной составляющей зарядного тока с электрода в узком диапазоне частот относительно частоты заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения и обеспечить, таким образом, более высокую точность измерения величины переменной составляющей зарядного тока с электрода, обусловленной электропроводностью потока, за счет исключения из измеряемого тока составляющих, вызванных трибоэлектрическими процессами, собственными статическими зарядами частиц вещества и помехами со стороны технологического оборудования, и по этой величине с более высокой точностью измерить массовый расход вещества в потоке, проходящем в металлическом трубопроводе. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.Formation of an alternating voltage of a predetermined and fixed frequency, its supply to the electrode relative to the pipeline body, additional removal of the alternating component of the charging current from the electrode with frequencies outside the narrow range with respect to a predetermined and fixed frequency of the generated alternating voltage, to the metal pipeline body and measuring the variable component of the magnitude of the charging current of the electrode in a narrow frequency range relative to a predetermined and fixed the frequency of the generated alternating voltage, as indicated above, allows creating conditions for the flow of the charging (recharge) current from the electrode created by the electric charges of the particles of the substance passing into the alternating voltage in the process of forming the alternating voltage of a predetermined and fixed frequency and applying it to the electrode metal pipe and in contact with the surface of the electrode, carry out the removal from the electrode of the constant component of the charging current and change component of the current with frequencies outside the narrow frequency range of a predetermined and fixed frequency of the generated alternating voltage to the body of the metal pipe and measure the magnitude of the variable component of the charging current from the electrode in a narrow frequency range relative to the frequency of the predetermined and fixed frequency of the formed alternating voltage and provide Thus, a higher accuracy of measuring the magnitude of the variable component of the charging current from the electrode, caused constant flow conductivity, due to exclusion of the measured current components caused by the triboelectric process, own static charges particulate matter and interference on the part of the process equipment, and this value with higher accuracy measure the mass flow rate of material in the flow passing in the metal pipe. What is the achievement of the above technical result.
Проведенный анализ предлагаемого технического решения показал, что ни одно из известных аналогичных технических решений не содержит всей совокупности существенных признаков, что позволило сделать вывод о его новизне. Так же как ни одно из известных технических решений не содержит отличительных признаков предлагаемого нами технического решения, что позволило сделать вывод о его соответствии критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The analysis of the proposed technical solution showed that none of the known similar technical solutions contains the entire set of essential features, which allowed us to conclude that it is new. Just as none of the known technical solutions contains the distinctive features of our proposed technical solution, which allowed us to conclude that it meets the patentability criterion of "inventive step".
Техническая сущность предлагаемого способа измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, заключается в следующем:The technical essence of the proposed method for measuring the mass flow of a substance in a stream passing through a pipeline is as follows:
- размещают электрод в потоке вещества, проходящем в металлическом трубопроводе;- place the electrode in a substance flow passing in a metal pipe;
- формируют переменное напряжение заранее заданной и фиксированной частоты;- form an alternating voltage of a predetermined and fixed frequency;
- подают сформированное переменное напряжение заранее заданной и фиксированной частоты на электрод относительно корпуса металлического трубопровода:- serves generated alternating voltage of a predetermined and fixed frequency to the electrode relative to the body of the metal pipe:
- отводят постоянную составляющую зарядного тока, возникающего при заряде (перезаряде) частиц вещества, проходящих в металлическом трубопроводе и соприкасающихся с поверхностью электрода, с электрода на корпус металлического трубопровода;- remove the constant component of the charging current that occurs when the charge (recharge) of particles of a substance passing in a metal pipe and in contact with the surface of the electrode, from the electrode to the body of the metal pipe;
- отводят дополнительно переменную составляющую зарядного тока с частотами, выходящими за пределы узкого диапазона частот относительно заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения, на корпус металлического пылепровода;- additionally assign the alternating component of the charging current with frequencies that go beyond a narrow frequency range relative to a predetermined and fixed frequency of the generated alternating voltage, to the metal dust pipe housing;
- измеряют величину переменной составляющей зарядного тока с электрода в узком диапазоне частот;- measure the magnitude of the variable component of the charging current from the electrode in a narrow frequency range;
- по величине переменной составляющей зарядного тока в узком диапазоне частот с электрода измеряют массовый расход вещества в потоке, проходящем в металлическом трубопроводе.- by the magnitude of the variable component of the charging current in a narrow frequency range from the electrode, the mass flow rate of the substance in the stream passing in the metal pipe is measured.
Предлагаемый способ измерения массового расхода вещества в потоке, проходящим в трубопроводе, поясняется нижеследующим описанием и чертежом, на котором показана функциональная схема устройства для измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, которая содержит:The proposed method for measuring the mass flow of a substance in a stream passing through a pipeline is illustrated by the following description and drawing, which shows a functional diagram of a device for measuring the mass flow of a substance in a flow passing through a pipeline, which contains:
- трубопровод 1, выполненный, например, в виде металлической трубы;- pipeline 1, made, for example, in the form of a metal pipe;
- электрод 2, установленный электроизолированно относительно корпуса трубопровода 1 и размещенный в потоке, проходящем в трубопроводе 1;- an electrode 2 mounted electrically insulated relative to the body of the pipe 1 and placed in a stream passing in the pipe 1;
- формирователь 3 переменного напряжения заранее заданной и фиксированной частоты, выполненный, например, в виде широко известного генератора электрических колебаний, одним выводом присоединенный к измерительному устройству 2, а другим выводом - к корпусу трубопровода;- shaper 3 of an alternating voltage of a predetermined and fixed frequency, made, for example, in the form of a well-known generator of electrical oscillations, connected to the measuring device 2 with one output, and to the pipeline body with the other output;
- режекторный фильтр 5, выполненный, например, в виде параллельного LC-контура, настроенного на заданную частоту, присоединенного одним выводом к электроду 2, другим выводом к корпусу трубопровода 1;- notch filter 5, made, for example, in the form of a parallel LC circuit tuned to a given frequency, connected by one output to the electrode 2, the other output to the pipe body 1;
- полосовой фильтр 6, выполненный, например, в виде последовательной LC-цепи, настроенной на заданную частоту, присоединенной одним выводом к электроду 2 и другим выводом к измерительному устройству 4, в качестве которого может быть использован микроамперметр переменного тока со шкалой, отградуированной в единицах расхода, например, кг/с.- a band-pass filter 6, made, for example, in the form of a serial LC circuit tuned to a predetermined frequency, connected by one terminal to the electrode 2 and the other terminal to the measuring device 4, which can be used as an AC microammeter with a scale calibrated in units flow rate, for example, kg / s.
Предлагаемый способ измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, можно пояснить, рассмотрев работу схемы устройства для измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе.The proposed method for measuring the mass flow of a substance in a stream passing through a pipeline can be explained by considering the operation of a circuit of a device for measuring the mass flow of a substance in a flow passing through a pipeline.
Устройство для измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, работает следующим образом.A device for measuring the mass flow of a substance in a stream passing through a pipeline, operates as follows.
Сформированное переменное напряжение заранее заданной и фиксированной частоты подают через измеритель 4 переменной составляющей зарядного тока электрода 2, измеряющего переменную составляющую зарядного тока электрода 2, в узком диапазоне частот относительно заранее заданной и фиксированной частоты формирователя 3 переменного напряжения подводят на электрод 2 относительно металлического корпуса трубопровода 1, обеспечивая, таким образом, создание электрического потенциала на поверхности электрода 2. Частицы вещества в потоке, проходящем в трубопроводе 1, при соприкосновении с поверхностью электрода 2 перезаряжаются до потенциала электрода, что приводит к возникновению зарядного электрического тока электрода 2 для последующего измерения измерителем 4 величины переменной составляющей зарядного тока электрода 2 в диапазоне заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения формирователем 3 переменного напряжения.The generated alternating voltage of a predetermined and fixed frequency is supplied through the meter 4 of the variable component of the charging current of the electrode 2, measuring the alternating component of the charging current of the electrode 2, in a narrow frequency range relative to the predetermined and fixed frequency of the generator 3 of the alternating voltage is supplied to the electrode 2 relative to the metal casing of the pipeline 1 , thus ensuring the creation of an electric potential on the surface of the electrode 2. Particles of matter in the stream, passing in the pipeline 1, in contact with the surface of the electrode 2 are recharged to the electrode potential, which leads to the appearance of a charging electric current of the electrode 2 for subsequent measurement by meter 4 of the variable component of the charging current of electrode 2 in the range of a predetermined and fixed frequency of the generated alternating voltage by the alternator 3 voltage.
Все составляющие зарядного тока с электрода 2, кроме составляющих, соответствующих узкому диапазону частот относительно заданной частоты сформированного напряжения, шунтируются режекторным фильтром 5 на корпус металлического пылепровода 1.All components of the charging current from the electrode 2, except for the components corresponding to a narrow frequency range relative to a given frequency of the generated voltage, are shunted by a notch filter 5 onto the metal dust pipe 1 body.
Переменная составляющая зарядного тока электрода 2, соответствующая узкому диапазону частот относительно заранее выбранной и фиксированной частоты, отфильтровывается полосовым фильтром 6, измеряется микроамперметром переменного тока и отображается на его шкале, отградуированной в единицах (например, кг/с) расхода вещества в потоке трубопровода 1.The alternating component of the charging current of electrode 2, corresponding to a narrow frequency range with respect to a preselected and fixed frequency, is filtered by a band-pass filter 6, measured by an AC microammeter and displayed on its scale, graduated in units (for example, kg / s) of the flow rate of the substance in the pipeline flow 1.
Таким образом, предложенный способ измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, за счет создания заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения для измерения переменной составляющей величины зарядного тока электрода в узком диапазоне частот относительно заранее заданной и фиксированной частоты сформированного переменного напряжения и определения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе, обеспечивает более высокую точность измерения массового расхода вещества в потоке, проходящем в трубопроводе.Thus, the proposed method for measuring the mass flow of a substance in a stream passing through a pipeline by creating a predetermined and fixed frequency of the generated alternating voltage for measuring the variable component of the charge current of the electrode in a narrow frequency range relative to a predetermined and fixed frequency of the formed alternating voltage and determining the mass flow rate of the substance in the stream passing through the pipeline, provides a higher accuracy of measuring the mass races the course of the substance in the stream passing through the pipeline.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013155057/28A RU2550596C1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | Method to measure mass flow rate of substance in flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013155057/28A RU2550596C1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | Method to measure mass flow rate of substance in flow |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2550596C1 true RU2550596C1 (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53294025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013155057/28A RU2550596C1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | Method to measure mass flow rate of substance in flow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2550596C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4512200A (en) * | 1983-11-30 | 1985-04-23 | The Babcock & Wilcox Company | Pulverized coal relative distribution meter |
| GB2307989A (en) * | 1995-12-07 | 1997-06-11 | Abb Kent Taylor Ltd | Improvements in flow measurement |
-
2013
- 2013-12-11 RU RU2013155057/28A patent/RU2550596C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4512200A (en) * | 1983-11-30 | 1985-04-23 | The Babcock & Wilcox Company | Pulverized coal relative distribution meter |
| GB2307989A (en) * | 1995-12-07 | 1997-06-11 | Abb Kent Taylor Ltd | Improvements in flow measurement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cui et al. | Liquid film thickness estimation using electrical capacitance tomography | |
| CN115453175A (en) | Contactless DC voltage measuring device with oscillation sensor | |
| Xu et al. | Spatial selectivity of linear electrostatic sensor arrays for particle velocity measurement | |
| US9664720B2 (en) | Device for the contactless determination of an electrical potential of an object, current probe, and method | |
| US2859407A (en) | Method and device for measuring semiconductor parameters | |
| RU2550596C1 (en) | Method to measure mass flow rate of substance in flow | |
| JP7455009B2 (en) | Measuring device, measuring method and program | |
| JP2015222238A (en) | Device and method for measuring voltage | |
| US9121878B2 (en) | Method for contactless determination of electrical potential using oscillating electrode, and device | |
| US20200161107A1 (en) | Plasma diagnostic system and method | |
| Vinogradova et al. | Selection of method and means of measuring resonant frequency of serial oscillatory circuit | |
| Wang et al. | Electrostatic effect on AC-based ECT and its elimination | |
| JP6331453B2 (en) | Voltage measuring device and voltage measuring method | |
| RU2011132927A (en) | ELECTRODE / SOLUTION SURFACE RESEARCH | |
| CN105181788A (en) | Technology for nondestructive detection of structure surface crack | |
| RU2685579C1 (en) | Method of measurement humidity of bulk materials and device for its implementation | |
| EP3833956A1 (en) | A particle concentration sensor | |
| WO2015182188A1 (en) | Voltage measurement device and voltage measurement method | |
| Xu et al. | Spatial selectivity of linear electrostatic sensor arrays | |
| Heming et al. | Particle velocity measurement using linear capacitive sensor matrix | |
| WO2018163704A1 (en) | Microparticle number detector | |
| KR20150143200A (en) | Measurement apparatus and measurement method of phase angle for electrical conductivity meter of metals | |
| JP2015094598A (en) | Distance sensor | |
| RU2379715C2 (en) | Method of measuring permeability of porous stratum | |
| RU119894U1 (en) | AUTOMATIC STAND FOR MEASURING DIELECTRIC PARAMETERS OF PIEZOELECTRIC MATERIALS |