RU2714513C1 - Coriolis flow meter - viscosimeter - Google Patents
Coriolis flow meter - viscosimeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714513C1 RU2714513C1 RU2019123662A RU2019123662A RU2714513C1 RU 2714513 C1 RU2714513 C1 RU 2714513C1 RU 2019123662 A RU2019123662 A RU 2019123662A RU 2019123662 A RU2019123662 A RU 2019123662A RU 2714513 C1 RU2714513 C1 RU 2714513C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- longitudinal axes
- vibration sensors
- shaped tubes
- shaped
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению в области измерения параметров протекающих жидкостей и может быть использовано для непрерывного измерения расхода и вязкости жидкостей с переменной температурой, при высоких давлениях, например, для закачки бурового, цементного раствора при давлении до 700 атмосфер.The invention relates to instrumentation in the field of measuring parameters of flowing fluids and can be used for continuous measurement of the flow rate and viscosity of fluids with variable temperature, at high pressures, for example, for pumping drilling, cement mortar at a pressure of up to 700 atmospheres.
Известны кориолисовые поточные прямотрубные двухтрубные расходомеры, в которых поток разделяется на два симметричных ручья, протекающих по измерительным трубам. С помощью электромагнита, расположенного в центре, возбуждаются колебания между трубами. Имеются два сенсора скорости перемещения (электромагнитные), расположенные симметрично относительно середины прибора между концами труб и электромагнитом. С помощью одного из сенсоров реализуется обратная связь управления электромагнитом: колебания выходят на режим резонанса и с фиксированной амплитудой.Coriolis flow straight pipe two-pipe flow meters are known, in which the flow is divided into two symmetrical streams flowing through the measuring pipes. Using an electromagnet located in the center, vibrations between the pipes are excited. There are two displacement velocity sensors (electromagnetic) located symmetrically relative to the middle of the device between the ends of the pipes and the electromagnet. Using one of the sensors, the feedback of the control of the electromagnet is realized: the oscillations reach the resonance mode and with a fixed amplitude.
По значению резонансной частоты определяется плотность жидкости (частота зависит от массы раскачиваемого элемента, т.е. труб с жидкостью, объем внутреннего пространства фиксирован). В результате движения жидкости по колеблющимся трубам возникает сила Кориолиса, что проявляется в возникновении разности фаз между показаниями сенсоров. Таким образом, вычисляется массовый расход. Зная плотность, из массового расхода вычисляется объёмный расход. Симметричная конструкция из двух трубок обеспечивает стабильность колебаний. Недостатком прямотрубных конструкций остается температурная зависимость жесткости труб. При нагревании труб относительно корпуса прибора трубы удлиняются, что влечёт появление дополнительных механических напряжения, которые сказываются на жёсткости труб, обеспечивающей возвратную силу при колебаниях.The density of the liquid is determined by the value of the resonant frequency (the frequency depends on the mass of the pumped element, i.e. pipes with liquid, the volume of the internal space is fixed). As a result of the movement of the fluid through the oscillating tubes, the Coriolis force arises, which is manifested in the occurrence of a phase difference between the readings of the sensors. Thus, mass flow rate is calculated. Knowing the density, the volumetric flow rate is calculated from the mass flow rate. The symmetrical design of two tubes ensures stability of oscillations. The disadvantage of straight pipe structures is the temperature dependence of pipe stiffness. When the pipes are heated relative to the device body, the pipes are lengthened, which leads to the appearance of additional mechanical stresses that affect the stiffness of the pipes, which provides a return force during vibrations.
Известен прямоточный вискозиметр (по патенту US6006609), содержащий корпус с опорами для трубы, через которую протекает измеряемая жидкость, консоль, которая прикреплена к измерительной трубе и которая во время работы вызывает закручивание измерительной трубки; устройство возбуждения колебаний и датчики обнаружения движений измерительной трубки. Для скручивания трубки с вязкой жидкостью приходится приложить усилие большее, чем с менее вязкой жидкостью. Мощность, потребляемую в цепи возбуждения измерительной трубки сопоставляют со значением вязкости рабочей среды.A direct-flow viscometer (according to US6006609) is known, comprising a housing with supports for a pipe through which the measured liquid flows, a console that is attached to the measuring pipe and which causes the measuring tube to twist during operation; vibration excitation device and measuring tube motion detection sensors. For twisting the tube with a viscous fluid, it is necessary to exert a greater force than with a less viscous fluid. The power consumed in the excitation circuit of the measuring tube is compared with the value of the viscosity of the working medium.
Известен прямоточный вискозиметр (по патенту US5661232, выбран в качестве прототипа), имеющий корпус с установленными в нем параллельными трубами, концы которых жестко закреплены друг относительно друга, каждая из которых представляет собой кориолисовый расходомер с прямой трубкой. Каждый расходомер содержит электромагнитные катушками с магнитами. Между трубами также установлена катушка с магнитом. В параллельных трубах возбуждаются колебания с разными характеристиками, благодаря чему возникает разница в сопротивлении потокам, протекающим по трубам, что позволяет рассчитывать вязкость.A direct-flow viscometer is known (according to patent US5661232, selected as a prototype) having a body with parallel pipes installed in it, the ends of which are rigidly fixed relative to each other, each of which is a Coriolis flowmeter with a straight tube. Each flowmeter contains electromagnetic coils with magnets. A coil with a magnet is also installed between the pipes. In parallel pipes, vibrations with different characteristics are excited, due to which there is a difference in the resistance to flows flowing through the pipes, which allows calculating the viscosity.
Общим недостатком известных вискозиметров является низкая точность измерений вязкости при переменной температуре измеряемой жидкости - происходит изменение размеров трубок, возникают напряжения в материале труб, что изменяет характеристики измерительной колебательной системы.A common disadvantage of known viscometers is the low accuracy of viscosity measurements at a variable temperature of the measured liquid - the tube sizes change, stresses arise in the pipe material, which changes the characteristics of the measuring oscillatory system.
Технической задачей изобретения является повышение точности одновременного измерения расхода и вязкости, в широких диапазонах рабочих давлений и температуры жидкости.An object of the invention is to improve the accuracy of the simultaneous measurement of flow and viscosity, in a wide range of operating pressures and fluid temperatures.
Технический результат достигается в кориолисовом расходомере вискозиметре, содержащем две, объединенные на концах, U-образные трубы. На прямолинейных участках U-образных труб установлена колебательная система, выполненная с возможностью возбуждения колебаний U-образных труб в плоскости, образованной продольными осями прямолинейных участков, и крутильных колебаний вокруг продольных осей прямолинейных участков U-образных труб. Колебательная система и сенсоры расположены между отсечными пластинами, обхватывающими U-образные трубы. Колебательная система включает раскачивающий электромагнит и эксцентрики, выполненные в виде масс, вынесенных на кронштейнах. Кориолисовый расходомер вискозиметр снабжен сенсорами колебаний, а именно, установлено две пары электромагнитных сенсоров колебаний: первая пара сенсоров колебаний, расположенных на прямолинейных участках U-образных труб, по разные стороны относительно колебательной системы; вторая пара сенсоров колебаний, расположенных на эксцентриках, на разном расстоянии от продольных осей прямолинейных участков U-образных труб.The technical result is achieved in a Coriolis flowmeter viscometer containing two, United at the ends, U-shaped pipes. An oscillatory system is installed on the straight sections of the U-shaped pipes, configured to excite the vibrations of the U-shaped pipes in a plane formed by the longitudinal axes of the straight sections, and torsional vibrations around the longitudinal axes of the straight sections of the U-shaped pipes. The oscillation system and sensors are located between the shut-off plates covering the U-shaped pipes. The oscillation system includes a swinging electromagnet and eccentrics, made in the form of masses made on the brackets. The Coriolis flowmeter, the viscometer is equipped with vibration sensors, namely, two pairs of electromagnetic vibration sensors are installed: the first pair of vibration sensors located on the straight sections of U-shaped pipes, on different sides relative to the oscillating system; the second pair of vibration sensors located on the eccentrics, at different distances from the longitudinal axes of the straight sections of the U-shaped pipes.
Изобретение поясняется рисунками:The invention is illustrated by drawings:
фиг. 1-3 – кориолисовый расходомер вискозиметр;FIG. 1-3 - Coriolis flowmeter viscometer;
фиг. 4 – отсечная пластина;FIG. 4 - shut-off plate;
фиг. 5 – колебательная система.FIG. 5 - oscillatory system.
Кориолисовый расходомер вискозиметр (далее - расходомер) содержит две одинаковые параллельные U-образные трубы 1, объединенные на концах симметричными делителями-сумматорами потока, выполненных в виде переходников с одного отверстия на два, равных в сумме по площади одному исходному. Входной делитель и выходной сумматор потока сварены через толстую трубу внешнего кожуха в одно неподвижное звено (основание), относительно которого происходят движения измерительных труб.The Coriolis flowmeter viscometer (hereinafter referred to as the flowmeter) contains two identical
На параллельных прямолинейных участках 2 U-образных труб 1 установлена колебательная система, отделённая от криволинейных участков отсечными пластинами. Система выполнена с возможностью возбуждения колебаний прямолинейных участков U-образных труб 1 в плоскости, образованной продольными осями 3 прямолинейных участков 2, и крутильных колебаний вокруг продольных осей 3 прямолинейных участков 2 U-образных труб 1. Для этого, колебательная система включает раскачивающий электромагнит 4 и эксцентрики, выполненные в виде масс 5 (грузиков), вынесенных на кронштейнах 6.On parallel
Расходомер снабжен двумя парами электромагнитных сенсоров колебаний. Первая пара 7 сенсоров колебаний расположена на прямолинейных участках 2 U-образных труб 1, по разные стороны относительно колебательной системы, на равных расстояниях от нее. Каждый сенсор колебаний представляет собой постоянный магнит и катушку, которые закреплены вблизи друг от друга на разных трубах. При относительном движении в катушке наводится ЭДС, пропорциональная скорости перемещения. Во время гармонических колебаний амплитуда скорости пропорциональна амплитуде перемещений (колебаний).The flowmeter is equipped with two pairs of electromagnetic vibration sensors. The first pair of 7 vibration sensors is located on the
Вторая пара точно таких же сенсоров колебаний 8 расположена на кронштейнах 6 эксцентриков, на разном расстоянии от продольных осей 3 прямолинейных участков 2 U-образных труб 1. По разности амплитуд сигнала между этими сенсорами колебаний определяется угол закрутки U-образных труб 1.The second pair of exactly the
Колебательная система (иначе, раскачивающая система) и сенсоры колебаний расположены между металлическими отсечными пластинами 9, обхватывающими U-образные трубы 1 на прямолинейных участках 2 и соединенными с трубами сваркой. Отсечные пластины 9, благодаря жесткой связи с U-образными трубами уменьшают распространение колебаний (локализуют колебания внутри прямотрубного участка) на участки U-образных труб, лежащих вне отрезка между отсечными пластинами 9, повышая точность измерений.The oscillation system (otherwise, the swinging system) and the vibration sensors are located between the metal shut-off
Расходомер работает следующим образом.The flow meter operates as follows.
Поток жидкости разделяется на два ручья, протекающих по параллельным измерительным U-образным трубам 1. С помощью электромагнита 4, расположенного в центре, возбуждаются колебания между трубами на прямотрубном участке. С помощью одного из первой пары сенсоров колебаний 7 реализуется обратная связь управления электромагнитом 4: колебания выходят на режим резонанса и с фиксированной амплитудой. По значению резонансной частоты определяется плотность жидкости (частота зависит от массы раскачиваемого элемента, т.е. труб с жидкостью, объем внутреннего пространства фиксирован). В результате движения жидкости по колеблющимся трубам возникают силы Кориолиса, что проявляется в возникновении разности фаз между показаниями первой пары 7 сенсоров колебаний. Таким образом вычисляется массовый расход. Зная плотность, из массового расхода вычисляется объёмный расход.The fluid flow is divided into two streams flowing in parallel measuring
Симметричная конструкция из двух труб обеспечивает стабильность колебаний.The symmetrical design of two pipes ensures stability of vibrations.
При нагревании труб они удлиняются, но U-образная форма пары измерительных труб позволяет им удлиняться без возникновения механических напряжений внутри измерительного участка между отсечными пластинами.When the pipes are heated, they lengthen, but the U-shape of the pair of measuring tubes allows them to lengthen without causing mechanical stresses inside the measuring section between the cut-off plates.
Функция вискозиметра реализуется с помощью эксцентриков. Часть энергии колебаний прямолиненых участков U-образных трубок переходит во вращательное движение. Возникновение дополнительного движения внутренних стенок труб относительно жидкости приводит к трению, потерям энергии, которые пропорциональны вязкости. Вторая пара сенсоров колебаний 8, установленных на кронштейнах 6, измеряет угол закрутки труб. При отсутствии вязкости этот угол будет максимальным, при высокой вязкости – минимальным. На фиг. 5 показано, как взаимные поступательные колебания труб преобразуются эксцентриками во вращательные колебания, что приводит к поворотам труб вокруг продольных осей 3. Возникающее трение между внутренними стенками труб и жидкостью обусловлено вязкостью.The function of the viscometer is realized with the help of eccentrics. Part of the vibrational energy of the straight sections of the U-shaped tubes goes into rotational motion. The occurrence of additional movement of the inner walls of the pipes relative to the liquid leads to friction, energy losses, which are proportional to viscosity. The second pair of
U-образная форма расходомера повышает точность измерений, поскольку даёт возможность расширяться или сжиматься трубам в следствии температурного расширения, без напряжений в трубах. Отсутствие внутренних препятствий для абразивной жидкости повышает точность измерений и снижает гидродинамическое сопротивление.The U-shape of the flow meter increases the accuracy of measurements, since it makes it possible to expand or contract pipes due to thermal expansion, without stresses in the pipes. The absence of internal obstacles to the abrasive fluid increases the accuracy of measurements and reduces the hydrodynamic resistance.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123662A RU2714513C1 (en) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | Coriolis flow meter - viscosimeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123662A RU2714513C1 (en) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | Coriolis flow meter - viscosimeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714513C1 true RU2714513C1 (en) | 2020-02-18 |
Family
ID=69625760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019123662A RU2714513C1 (en) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | Coriolis flow meter - viscosimeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714513C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5661232A (en) * | 1996-03-06 | 1997-08-26 | Micro Motion, Inc. | Coriolis viscometer using parallel connected Coriolis mass flowmeters |
US6006609A (en) * | 1996-12-11 | 1999-12-28 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Coriolis mass flow/density sensor with a single straight measuring tube |
RU2359236C2 (en) * | 2004-03-19 | 2009-06-20 | Эндресс+Хаузер Флоутек Аг | Integrated measuring instrument, application of integrated measuring instrument for measuring of medium physical parametre and method of medium actual parametre measuring |
CN103076053A (en) * | 2012-12-31 | 2013-05-01 | 孙晓君 | Mass flowmeter |
RU2526898C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-08-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российсой Федерации | Coriolis-type meter |
-
2019
- 2019-07-26 RU RU2019123662A patent/RU2714513C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5661232A (en) * | 1996-03-06 | 1997-08-26 | Micro Motion, Inc. | Coriolis viscometer using parallel connected Coriolis mass flowmeters |
US6006609A (en) * | 1996-12-11 | 1999-12-28 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Coriolis mass flow/density sensor with a single straight measuring tube |
RU2359236C2 (en) * | 2004-03-19 | 2009-06-20 | Эндресс+Хаузер Флоутек Аг | Integrated measuring instrument, application of integrated measuring instrument for measuring of medium physical parametre and method of medium actual parametre measuring |
RU2526898C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-08-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российсой Федерации | Coriolis-type meter |
CN103076053A (en) * | 2012-12-31 | 2013-05-01 | 孙晓君 | Mass flowmeter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2492430C2 (en) | Vibratory sensor, and flow monitoring and metering instrument with said sensor | |
RU2460973C2 (en) | Vibration flow meter for determining one or more parameters of multiphase flowing fluid | |
RU2538422C2 (en) | Initial transducer of vibration type | |
RU2569048C2 (en) | Vibration meter and appropriate method to determine resonant frequency | |
JP5631342B2 (en) | Coriolis mass flow meter | |
KR100240261B1 (en) | Coriolis flowmeter | |
RU2697910C1 (en) | Device and method for measuring multiphase fluid based on coriolis effect | |
CA2443375C (en) | Vibratory transducer | |
JP2006227010A (en) | Operation method of mass flow meter | |
JP2575203B2 (en) | Mass flow meter with improved accuracy by compensating for asymmetry and viscous damping | |
RU2291401C2 (en) | Measuring vibration converter, application of measuring vibration converter and method of reduction of sensitivity of measuring converter to pressure | |
RU2598160C1 (en) | Coriolis flow meter and method with improved zero component of the meter | |
RU2487321C1 (en) | Flow metre comprising balance element | |
EP0905488A2 (en) | Coriolis mass flowmeter | |
US20160332129A1 (en) | Radial mode fluid process meter | |
RU198668U1 (en) | High Pressure In-Line Coriolis Flow Meter | |
RU2714513C1 (en) | Coriolis flow meter - viscosimeter | |
JPH0769205B2 (en) | Coriolis mass flowmeter unaffected by density changes | |
JP6461324B2 (en) | Flow meter housing and associated method | |
JP5439592B2 (en) | Flow meter with a balanced reference member | |
RU2685084C1 (en) | Flow meter | |
WO2002052230A1 (en) | Device and method for measuring mass flow of a non-solid medium | |
CA2335597A1 (en) | A coriolis effect fluid flow meter | |
RU206991U1 (en) | VIBRATION TRANSMITTER | |
RU201254U1 (en) | VIBRATION MEASURING CONVERTER |