RU6058U1

RU6058U1 - MASS FLOW GAS-FLOW FLOW METER

Info

Publication number: RU6058U1
Application number: RU97101686/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Кратиров; Д.С. Орлов
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1998-02-16

Abstract

Массовый расходомер газожидкостного потока, включающий датчик объемного расхода, подключенный к первому входу умножителя, датчик плотности, подключенный к второму входу умножителя, умножитель, подключенный к индикатору, а также схему формирования управляющего сигнала, включающую пороговое устройство, причем вход схемы формирования управляющего сигнала соединен с выходом датчика плотности, отличающийся тем, что датчик объемного расхода подключен к первому входу умножителя через блок пропускания сигнала, схема формирования управляющего сигнала содержит последовательно соединенные блок определения структурной функции процесса изменения плотности потока и пороговое устройство, причем вход блока определения структурной функции соединен с выходом датчика плотности, а выход порогового устройства соединен с управляющим входом блока пропускания сигнала. A mass gas-liquid flow meter including a volume flow sensor connected to the first input of the multiplier, a density sensor connected to the second input of the multiplier, a multiplier connected to the indicator, and a control signal generating circuit including a threshold device, the input of the control signal generating circuit being connected to density sensor output, characterized in that the volumetric flow sensor is connected to the first input of the multiplier through the signal transmission unit, a control circuit the first signal comprises a series-connected unit determining structural features of the process change in flux density and a threshold device, wherein the input determination unit structure function connected to the output density sensor, and the output of the threshold device connected to the control input of the signal transmission.

Description

МАССОВЫЙ РАСХОДОМЕР ГАЗОШ1ДКОСТНОГО ПОТОКАMASS FLOW METER OF GAS-1-FLOW FLOW

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода гавожидкостных потоков и может использоваться для измерения мас-оового расхода жидкой фазы газонефтеводяного потока в нефтяной прошжленности и в других отраслях промышленно( исю дс ения, измерений и контроля пар.акютров газожидкостных потоков .The invention relates to devices for measuring the flow rate of gas-liquid flows and can be used to measure the mass flow rate of the liquid phase of a gas-oil-water stream in oil proliferation and in other industrial sectors (measurement, measurement and control of steam seals of gas-liquid flows).

Известны устройства для измерения пофазного расхода потока газоводонасыщенной нефти, содержащие сепаратор и расходомеры жидкости и газа, включенные в разделенные потоки нефти и газа Акимов В.Г. Измерение расхода г.азонасыщенной нефти. М.;Недра, 1979г., с.51.Known devices for measuring the phase flow rate of a stream of gas-saturated oil, containing a separator and flow meters of liquid and gas included in the separated flows of oil and gas Akimov V.G. Measurement of consumption of saturated oil. M.; Nedra, 1979, p. 51.

Указанное устройство позволяет измерить расход жидкой фавн потока гавонефтеводяной смеси, являющийся важным информационным параметром для контроля и учета, товарной нефти.The specified device allows you to measure the flow rate of the liquid faun of the gavoneftevodnogo mixture flow, which is an important information parameter for monitoring and accounting, commercial oil.

Недостатками указанного устройства является сложность конструкции из-за необходимости осуществления сепарации потока, а также высокая погрешность, обусловленная зависимостью точностиThe disadvantages of this device is the design complexity due to the need for separation of the flow, as well as a high error due to the dependence of accuracy

GUlFl/86 GUlFl / 86

V И - V and -

измерения контролируемььх параметров от качества сепарации.measuring control parameters on the quality of separation.

Известно устройство для измерения содержания жидкой фазы в нефтегазоводянььч смесях патент РФ N1811580,i301Fl/00,публ. 1993г. 3.A device for measuring the content of the liquid phase in oil and gas mixtures is a patent of the Russian Federation N1811580, i301Fl / 00, publ. 1993 3.

Устройство содержит полный корпус, в котором уотановлены измерительные ковши с грузовым уравновешиванием. Параллельно корпусу включены газовый счетчик и дифференциальный манометр. Устройство монтируют на продуктоводе. Контролируемая смесь поочередно подается в ковш и выводится из корпуса через гидрозатвор, при этом газ сепарируется из жидкости и протекает через газовый счетчик. Выход дифференциального манометра соединен со счетчиком опрокидывания ковшей.The device comprises a complete housing in which measuring buckets with load balancing are mounted. In parallel with the body, a gas meter and a differential pressure gauge are included. The device is mounted on the food product. The controlled mixture is alternately fed into the bucket and discharged from the housing through a water lock, while the gas is separated from the liquid and flows through the gas meter. The differential pressure gauge output is connected to a ladle tipping counter.

Устройство позволяет определить массовый расход жидкой фазы смеси и учесть в ней газовые включения.The device allows to determine the mass flow rate of the liquid phase of the mixture and take into account gas inclusions in it.

Недостатк шли устройства, является сложность конструкции, неудобство эксплуатации, а также значительная погрешность, обусловленная, в частности, недостаточным исключением влияния газовой фазы на результаты измерения массового расхода ЖРЩКОСТИ.The disadvantage of the device was the complexity of the design, the inconvenience of operation, as well as a significant error due, in particular, to the insufficient exception of the influence of the gas phase on the measurement results of the mass flow of LIQUID.

Известны устройства, позволяюш те определить мас-совый расход газожидкостных потоков косвенным путем на основании измерения объеьшого расхода и плотности газожидкостной смеси, например патент РФ N1811583, Q01F1./86, публ. 1993г. .Known devices that allow you to determine the mass flow rate of gas-liquid flows indirectly on the basis of measuring the volumetric flow rate and density of the gas-liquid mixture, for example, RF patent N1811583, Q01F1./86, publ. 1993 .

Устройство используется на станциях заправки углеводородным топливом автотранспортных средств и содержит гравиметрический плотномер, уотановленный в общей магистрали, и объемные расходомеры, установленные в магистр.алях выдачи топлива.The device is used at stations for refueling with hydrocarbon fuel of motor vehicles and contains a gravimetric densitometer, mounted in a common highway, and volumetric flow meters installed in the main fuel delivery lines.

Устройство позволяет определить весовое количество, а также стоимость отпуш,енного потребителям топлива.The device allows you to determine the weight quantity, as well as the cost of the holiday for the fuel consumers.

вый расход жидкой фавы газожидкостной смеси бев газовых включений.the high flow rate of the liquid fava gas-liquid mixture without gas inclusions.

Наиболее близкхш по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для измерения массового расхода гавожидкостного потока, выбр.анное -Евтора ж за прототип а.с.СССР N1428924, вЭ1Р1/86, публ. 198Вг. 1.Closest to the technical nature of the claimed device is a device for measuring the mass flow rate of gavo-liquid flow, selected -Evtor w for the prototype of ASCSSSR N1428924, ВЭ1Р1 / 86, publ. 198Vg. one.

Указанное устройство включает датчик объемного ра/зхода, датчик плотности, выходы которых подключены к умножителю, индикатор, под глюченный к умножителю, а также схему формирования управляющего сигнала, включающую пороговое устройство, причем вход указанной схемы формирования управляющего сигнала, соединен с выходом датчика плотности.The specified device includes a volume / inlet sensor, a density sensor, the outputs of which are connected to the multiplier, an indicator connected to the multiplier, and also a control signal generating circuit including a threshold device, the input of the specified control signal generating circuit being connected to the density sensor output.

На выходе умножителя формируется сигнал, пропорциональный массовому расходу гавожидкостной смеси, который определяется по формуле:At the output of the multiplier, a signal is generated proportional to the mass flow rate of the gavo-liquid mixture, which is determined by the formula:

СЬл Qo6. рем. .tlSL Qo6. rem. .tl

где . рем.Объемный расход смеси и плотность смеси, соответственно.where. rem.Volume flow rate of the mixture and density of the mixture, respectively.

Плотность потока изменяется в интервале от некоторого минимального вначения до некоторого максимального значения (рпип Ртах) J причем плотность потока, имеет минимальное вначение в случае наличия в потоке гавовьс включений в виде пробок.The flux density varies in the range from a certain minimum value to a certain maximum value (rpip Pmax) J; moreover, the flux density has a minimum value if there are any inclusions in the form of plugs in the stream.

Сигнал., пропорциональный плотности потока, поступает на вход cxejvbi формирования управляющего сигнала, которая содержит пороговое устройство. Если плотность потока находится в интервале от pjrsin до ртах то сигнал с выхода умножителя черев схем коммутации поступает на индикатор, который индицирует значение мас-сового расхода жидкой фавы. Если вначение плотности меньше мин1Шального вначения pmiru то в схеме формирования управляющего сигнала ера/// / жThe signal., Proportional to the flux density, is fed to the input of the formation of a control signal, which contains a threshold device. If the flow density is in the range from pjrsin to mouths, then the signal from the output of the multiplier through the switching circuits is fed to an indicator that indicates the value of the mass flow rate of the liquid fav. If the density initialization is less than the minimum pmiru initial value, then in the control signal generating circuit, ера /// / ж

- 4 - 4

батывает включенное в нее пороговое ус-тройотво. В результате на выходе указанной схемы формируется управляющий сигнал, который поступает в схему коммутац ш, при этом сигнал с выхода умножителя проходит через делитель и далее на индикатор,- а индикатор индицирует величину средней мазсы газа в газовой пробке.bathes the threshold device included in it. As a result, a control signal is generated at the output of the indicated circuit, which enters the switching circuit w, and the signal from the output of the multiplier passes through the divider and then to the indicator, and the indicator indicates the average gas mass in the gas plug.

Указанное устройство позволяет измерить массовый расход жидкой фазы газожидкостной смеси без крупных газовы)с включений в виде газовых пробок.The specified device allows you to measure the mass flow rate of the liquid phase of a gas-liquid mixture without large gaseous) from inclusions in the form of gas plugs.

Однако, устройство не позволяет учесть мелкие газовые пузыри, случайно расположенные в потоке газожидкостной смеси, что привносит значительную погрешность в измерение массового расхода жедкой фазы исследуемого потока.However, the device does not allow to take into account small gas bubbles randomly located in the gas-liquid mixture flow, which introduces a significant error in the measurement of the mass flow rate of the solid phase of the studied stream.

Задачей заявляемого изобретения является повышение точности измерения массового расхода жидкой фазы газожидкостного потока, в частности, газонефтеводяного потока.The task of the invention is to improve the accuracy of measuring the mass flow rate of the liquid phase of a gas-liquid stream, in particular, gas and oil flow.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в массовом расходомере газожидкостного потока, вр шочающем датчик объемного расхода, подключенный к первому входу умножителя, датчик плотности, подключенный ко второму входу умножителя, умножитель, подключенный к индикатору, а также схему формирования управляющего сигнала, включающую пороговое устройство, причем вход схемы формирования управляющего сигнала соединен с выходом датчика плотности, датчик объемного расхода подключен к первому входу умножителя через блок пропускания сигнала, схема формирования управляющего сигнала содержит последовательно соединенные блок определения структурной функции процесса изменения плотности потока и пороговое устройство, причем вход блока определения структурной функции соединен с выходом датчика плотности, аThe essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the mass flowmeter of a gas-liquid flow including a volumetric flow sensor connected to the first input of the multiplier, a density sensor connected to the second input of the multiplier, a multiplier connected to the indicator, and also a control signal generating circuit, including a threshold device, wherein the input of the control signal generating circuit is connected to the output of the density sensor, the volumetric flow sensor is connected to the first input of the multiplier through the unit ropuskaniya signal, a control signal generation circuit comprises a series connected unit determining structural features of the process and changes in the flux density threshold device, wherein the input determination unit structure function connected to the output density sensor, and

ВЫХОД порогового устройства соединен с управляющим входом блока пропускания сигнала.The output of the threshold device is connected to the control input of the signal transmission unit.

Новыми, отличительными от прототипа признаками, является то, что датчик объемного расхода подключен к первому входу умножителя через блок пропускания сигнала, схема формирования управляющего сигнала содержит последовательно соединенные блок определения структурной функции процесса изменения плотности потока и пороговое устройство, причем вход блока определения структурной функции соединен с выходом датчика плотности, а выход порогового устройства соединен с управляющим входом блока пропускания сигнала.New, distinctive features from the prototype, is that the volumetric flow sensor is connected to the first input of the multiplier through the signal transmission unit, the control signal generation circuit contains a series-connected block for determining the structural function of the process of changing the flux density and a threshold device, and the input of the block for determining the structural function is connected with the output of the density sensor, and the output of the threshold device is connected to the control input of the signal transmission unit.

В предлагаемом устройстве схема формирования управляющего сигнала содержит блок определения структурной функции процесса изменения средней плотности смеси, вход которого соединен с выходом датчика плотности, а выход - со входом порогового элемента.In the proposed device, the control signal generating circuit comprises a unit for determining the structural function of the process of changing the average density of the mixture, the input of which is connected to the output of the density sensor, and the output to the input of the threshold element.

В случае, когда в газожидкостных потоках распределение отдельных фаз носит случайный характер, плотность смеси непрерывно флуктуирует вокруг некоторого среднего значения.In the case when the distribution of the individual phases in gas-liquid flows is random, the density of the mixture continuously fluctuates around a certain average value.

Известно, что структурная функция - это средний квадрат приращений флуктуации плотности Др где Л1-фиксировано, т.е.:It is known that the structural function is the average square of the increments in the density fluctuation Dp where L1 is fixed, i.e.:

Ар f ()(2).Ap f () (2).

Определяя приращения средней плотности исследуемого газожидкостного потока за малые промежутки времени At (например, порядка - ) можно определить пульсации средней плотности, вызываемые мелкрши пузырями газа, хаотично расположенными в потоке. В то же время, когда структурная функция процесса изменения плот /4 / на интервале времени t, t+At, By determining the increments in the average density of the studied gas-liquid flow for small time intervals At (for example, of the order of -), it is possible to determine the pulsations of the average density caused by small bubbles of gas bubbles randomly located in the flow. At the same time, when the structural function of the process of changing the raft / 4 / on the time interval t, t + At,

ности потока равна нулю или меньше некоторого заданного порогового значения, это означает, что в потоке нет приращений средней плотнооти, а оледовательно, отсутствуют газовые включения.of the flow is equal to zero or less than a given threshold value, this means that there are no increments in the average density in the flow, and consequently there are no gas inclusions.

Таким образом, по значению структурной функции можно с большой достоверностью определить моменты времени, соответствующие протеканию гарантированно жидкой фазы в исследуемом потоке, и моменты времени, соответствующие протеканию жидкости, несущей газовые включения.Thus, according to the value of the structural function, it is possible to determine with great certainty the moments of time corresponding to the flow of the guaranteed liquid phase in the studied stream, and the moments of time corresponding to the flow of the liquid carrying gas inclusions.

Введение в схему формирования управляющего сигнала блока определения структурной функции, последовательно соединенного с пороговым устройством, позволяет на выходе указанной схемы получить управляюш ш сигнал, разрешающий прохождение сигнала с выхода объемного расходомера на вход умножителя (через схему пропускания сигнала) только в те моменты времени, когда значение структурной функции меньше заданной пороговой величины, т.е. когда контролируемый поток не содержит газовых включений. При этом в случае пропускания сигнала с выхода объемного расходомера на вход умножителя, в последнем реализуется вычисление массового расхода жидкости по формуле (1), а, соответственно, индикатор, связанный с умножителем, показывает значение массового расхода жидкой фазы с высокой точностью.The introduction to the control signal generation circuit of the structural function determination unit connected in series with a threshold device allows the control circuit to receive a control signal allowing the signal to pass from the output of the volumetric flowmeter to the input of the multiplier (through the signal transmission circuit) only at times when the value of the structural function is less than a given threshold value, i.e. when the controlled stream does not contain gas inclusions. In this case, if a signal is passed from the output of the volumetric flowmeter to the input of the multiplier, the latter calculates the mass flow rate of the liquid by formula (1), and, accordingly, the indicator associated with the multiplier shows the mass flow rate of the liquid phase with high accuracy.

На прилагаемом рисунке изображена блок-схема заявляемого устройства.The attached figure shows a block diagram of the inventive device.

Устройство содержит объемный расходомер 1, датчик 2 средней плотности газожидкостного потока, блок 3 пропускания сигнала, схему 4 формирования управляющего сигнала, содержалй/ю блок 5 определения структурной функции процесса изменения плотности потока и пороговое устройство 6, а также умножитель 7 и индикатор 8.The device comprises a volumetric flow meter 1, a medium-density gas-liquid flow sensor 2, a signal transmission unit 3, a control signal generation circuit 4, a content block 5 for determining the structural function of the process of changing the flow density and a threshold device 6, as well as a multiplier 7 and an indicator 8.

/ ///// ////

- 6 Устройство работает следующим образом.- 6 The device operates as follows.

Сигнал с выхода датчика 2 средней плотности поступает на второй вход умножителя 7 и вход блока 5 определения структурной функции в схеме 4 формирования управляющего.сигнала. В блоке 5 осуществляется вычисление структурной функцют процесса изменения плотности потока в соответствии с выражением (2).The signal from the output of the medium density sensor 2 is fed to the second input of the multiplier 7 and the input of the structural function determination unit 5 in the control signal generating circuit 4. In block 5, the structural function of the process of changing the flux density is calculated in accordance with expression (2).

Сигнал, пропорциональный значению структурной функции, поступает с выхода блока 5 на вход порогового устройства 6, в котором на основании сравнения значения структурной функции с заданным пороговым значением данной функции формируется управляющий сигнал. Управляющий сигнал с выхода порогового устройства 6 поступает на управляющий вход блока 3 пропускания сигнала. В моменты времени, когда на управляющий вход блока 3 поступает разрешшзщий сигнал из схемы 4, с выхода объемного расходомера 1 через блок 3 пропускания сигнала на первый вход умножителя 7 проходит сигнал, пропорциональный объемному расходу жидкой фазы. В умножителе 7 в указанные моменты времени реализуется вычисление массового расхода жидкой фазы контролируемого потока по формуле (1).A signal proportional to the value of the structural function is supplied from the output of block 5 to the input of the threshold device 6, in which, based on a comparison of the value of the structural function with a given threshold value of this function, a control signal is generated. The control signal from the output of the threshold device 6 is supplied to the control input of the signal transmission unit 3. At times when a resolving signal from circuit 4 is supplied to the control input of unit 3, a signal proportional to the volumetric flow rate of the liquid phase passes from the output of the volumetric flow meter 1 through the signal transmission unit 3 to the first input of the multiplier 7. In the multiplier 7 at the indicated times, the mass flow rate of the liquid phase of the controlled flow is calculated by the formula (1).

Сигнал, пропорциональный вычисленному значешжз массового расхода жидкой фазы, поступает с выхода умножителя 7 на вход индикатора 8.A signal proportional to the calculated value of the mass flow rate of the liquid phase is supplied from the output of the multiplier 7 to the input of the indicator 8.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства индицируется ма1 /совый расход жидкой фазы газожидкостного потока с высокой точностью.Thus, using the proposed device displays the maximum flow rate of the liquid phase of the gas-liquid flow with high accuracy.

В качестве объемного расходомера может быть использован любой расходомер, адаптированный к измерению расхода газожидкостного потока.As a volumetric flow meter, any flow meter adapted to measure the flow of a gas-liquid stream can be used.

мер, радиационный датчик плотности, включающй в себя источник иoнизиpiшщeгo ивлучения, вщитно-коллш шрующее устройство и детектор ионизирующего излучения.For example, a radiation density sensor, which includes a source of reduced radiation and a protective cross-screening device and a detector of ionizing radiation.

Блок определения структурной функции может быть реализован в виде специализированного вычислительного устройства, например, как указано в а.с.N1022002, G01N9/36, публ.1983г.The unit for determining the structural function can be implemented in the form of a specialized computing device, for example, as indicated in A.S. N1022002, G01N9 / 36, publ. 1983.

Блок пропускания сигнала может быть выполнен, например, в виде стробирующего устройства.The signal transmission unit may be implemented, for example, in the form of a gating device.

Claims

A mass gas-liquid flow meter including a volume flow sensor connected to the first input of the multiplier, a density sensor connected to the second input of the multiplier, a multiplier connected to the indicator, and a control signal generating circuit including a threshold device, the input of the control signal generating circuit being connected to density sensor output, characterized in that the volumetric flow sensor is connected to the first input of the multiplier through the signal transmission unit, a control circuit the first signal comprises a series-connected unit determining structural features of the process change in flux density and a threshold device, wherein the input determination unit structure function connected to the output density sensor, and the output of the threshold device connected to the control input of the signal transmission.