SU1437772A1

SU1437772A1 - Способ определени концентрации свободного газа в газожидкостной среде и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1437772A1
Application number: SU874211834A
Authority: SU
Inventors: Олег Михайлович Гетманец; Николай Михайлович Пелихатый; Татьяна Александровна Пилипенко; Виктор Георгиевич Горожанкин; Юрий Павлович Смышляев
Original assignee: Харьковский государственный университет им.А.М.Горького
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-11-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени концентрации нерастворенного газа в газожлдкост- ной смеси в нефт ной, газовой и химической отрасл х промышленности. Целью изобретени , вл етс повьш1ение точности за счет исключени ошибок, вызываемых флуктуаци ми параметров контролируемой среды. Согласно изобретению в исследуемой газожидкостной смеси возбуждают цилиндрическую волну звуковой частоты, распростран ющуюс в трубе посто нного сечени в направлении, перпендикул рном образующей трубы, измер ют давление смеси в области распространени волны, измер ют низшую резонансную частоту § колебаний га-зожидкостной смеси в объеме , ограниченном стенками трубы, и по соотношению этих величин определ ют концентрацию свободного газа. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. с

Description

4 СА9 1 Ч ts9

где Р

Р

fi3o6peTeHue относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени концентрации нерастворенного газа в газожидкостной смеси в нефт ной, газовой и химической отрасл х промьшшеиности.

Цель изобретени - повышение точности измерений за счет исключени оигибок, вызываемых флуктуаид ми пара- JQ метров контактируемой среды, На, чертеже представлена блок-схема устройства дл определени кон- центраид1й свободного газа в газожидкостной среде.15

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 низкочастотных колебаний и электроакустический излучатель 2, генератор 3 синхроимпульсов и последоватепьно соединенные гидрофон 4, усилитель 5 и змеритель 6 временных интервалов, Ьторой вход которого подключен к.выходу генератора 3 синхроимпульсов, генератор 7 пилообразных колебаний, выход которого подключен к входам .генератора 1 низкочастотных колебаний И генератора 3 синхроимпульсов, и Последовательно соединенные датчик 8 давлени и вычислитель 9, второй вход 30 где f Которого подключен к выходу измерител 6 временных интервалов. Электроакустический излучатель 2 выполнен в Виде стержневого излучател ьрлинд- рической звуковой волны, а генератор 1 низкочастотных колебаний выполнен управл емым по частоте.

Кроме того, на чертеже отрезок трубы 10 с контролируемой

давление в контролируемой

среде;

плотность жидкости;

20

25

35

PC S резонансна частота колебаний в газожидкостной среде, наход щейс в трубе радиусом RJ

значение первого корн функции Бессел нулевого пор дка.

Устройство работает следующим образом .

Сигналы с генератора 7 пилообразного напр жени , период Т повторени которого определ етс быстродействием вьиислител 9 и поперечньши размерами трубы 10, поступают на вход генератора 1 низкочастотных колебаний и генератора 3 синхроимпульсов

Генератор 1 вырабатьшает сигнал посто нной амплитуды, частота которого лежит в звуковом, диапазоне и измен етс от времени по линейному закону

f fi + KU,

начальна частота; К ()

конечна частота; период колебаний генератора 7 пилообразного напр жени . Значение начальной частоты f, т

бираетс в диапазоне нескольких герц.

Она должна превышать характерную ча- средой, в котором установлен электро- Q стоту работы насосов (1+2 Гц) дл ис- акустический излучатель 2, гидрофон ключени помех, св занных с пульса4 и датчик 8 давлени ,

Способ определени концентрации свободного газа в газожидкостной среде осуществл ют следующим образом.

Излучают в среду звуковую волну, принимают звуковую волну, прошедшую среду, и измер ют ее параметры, по , которым суд т о кoнцeнтpaп и свободно- го газа в среде. При этом используют цилиндрическую звуковую волну, частоту который линейно увеличивают, измер ют низшую резонансную частоту колебаний в газожидкостной среде,

измер ют давление в контролируемой

... 55

среде и по соотношению измеренных величин суд т о концентрации (х) свободного газа. Указанное соотношение имеет вид

ци ми давлени . Значение конечной частоты f выбираетс в соответствии с оценками диапазона изменени низшей дс резонансной частоты трубопровода с контролируемой средой и составл ет в еличину пор дка Гц, что существенно ни се наименьшей возможной частоты резонансных колебаний пузырьков газа в жидкости.

Генератор 1 возбу одает излучатель 2, который излучает цилиндрическую волну звуковой частоты. Колебани , возникающие в газожидкостной смеси, принимаютс гидрофоном 4 и преобразуютс в электрические сигналы, которые поступают на вход усилител 5, обеспечивающего усиление и селекцию прин тых сигналов.

50

где Р

Р

Q 5

0 где f

давление в контролируемой

среде;

плотность жидкости;

0

5

Устройство работает следующим образом .

f fi + KU,

начальна частота; К ()

бираетс в диапазоне нескольких герц.

5

ци ми давлени . Значение конечной частоты f выбираетс в соответствии с оценками диапазона изменени низшей с резонансной частоты трубопровода с контролируемой средой и составл ет в еличину пор дка Гц, что существенно ни се наименьшей возможной частоты резонансных колебаний пузырьков газа в жидкости.

0

Уровень ограничени входного сигнала определ етс уровнем шумов и выбираетс таким образом, чтобы только резонансный сигнал мог пройти и усилитьс . Этот усиленный сигнал подаетс на один из входов измерител 6 временных интервалов и останавливает его.

Запуск измерител 6 временных интервалов производит сигнал с генератора 3 синхроимпульсов, который подаетс одновременно на шину Сброс (не показана) измерител 6 временных интервалов, сбрасыва показани последнего от предыдущего измерени .

Таким образом, на выходе измерител 6 временных интервалов вырабаты- .ваетс сигнал, пропорциональный времени -С с момента запуска генератора 1, управл емого по частоте напр жением до момента генерировани сигнала с низшей резонансной частотой:

f , + КС,

/. f ргъ - f,

. К:

5 костной среды измер ют низшую резонансную частоту колебаний и давление, по соотношению которых суд т о концентрации свободного газа,

2,Устройство дл определени конценЭтот сигнал поступает на один из входов вычислител 9. На второй вход вычислител посто нно поступает сиг- 30 трации свободного газа в газожидкостнон нал с датчика 8 давлени . Вычислитель среде,содержащее последовательно сое- производит вычислени концентрации х свободного газа по формуле

диненные генератор низкочастотных колебаний и электроакустический излучатель , генератор синхроимпульсов и по21Я

(01 т

,R4fi+K e)2

Пример, В лабораторных услови х бьши проведены измерени концентрации свободного газа в газожидкост- юй смеси, текущей в трубе радиусом R 0,2 м. Газожидкостна смесь представл ла собой систему вода - углекислый газ (о 10 кг/м) при давлении Р . Стержневой излучатель был закреплен вблизи стенки трубы и имел длину 200 мм. На противоположной стенке трубы были закреплены гидрофон и датчик давлени . Газожидкостна смесь прокачивалась с расходом 2-10 м с. Период (Т) повторени генератора 7 пилообразного напр жени составл л 1 с. Начальна частота генератора 1, управл емого напр жением, выбиралась

Конечна частота 1U Гц.

равной f 5 Гц, была равна 5 5

Измеренное значение концентрации g свободного газа в газожидкостной смеси составило X 0,03.

Ошибка измерени составл ет пор дка 1%.

формула изобретени

1. Способ- определени концентрации свободного газа в газожидкостной среде , заключак цийс в том, что излу5 чают в среду звуковую волну, принимают звуковую волну, прошедшую среду, и измер ют ее параметры, по которым суд т о концентрации свободного газа в среде, отличающийс тем,

0 что, с целью повышени точности, в качестве излучаемой в среду волны используют цилиндрическую звуковую волну , частоту которой линейно увеличивают , а в качестве параметров газожид5 костной среды измер ют низшую резонансную частоту колебаний и давление, по соотношению которых суд т о концентрации свободного газа,

2,Устройство дл определени концен0 трации свободного газа в газожидкостнон среде,содержащее последовательно сое-

30 трации свободного газа в газожидкостнон среде,содержащее последовательно сое-

диненные генератор низкочастотных колебаний и электроакустический излучатель , генератор синхроимпульсов и по35 следовательно соединенные гидрофон, усилитель и измеритель временных интервалов , второй вход которого под- ,ключен к выходу генератора синхроимпульсов , отличающеес тем,

40 что оно снабжено генератором пилообразных колебаний, выход которого подключен к входам генератора низкочастотных колебаний и генератора синхроимпульсов , и последовательно соеди45 ненными датчиком давлени и вычислителем , второй вход которого подключен к выходу измерител временных интервалов, электроакустический излучатель выполнен в виде стрежневого

50 излучател цилиндрической звуковой волны, а генератор низкочастотных колебаний вьтолнен управл емым по частоте.

Claims

1. Способ· определения концентрации свободного газа в газожидкостной среде, заключающийся в том, что излу-

15 чают в среду звуковую волну, принимают звуковую волну, прошедшую среду, и измеряют ее параметры, по которым судят о концентрации свободного газа в среде, отличающийся тем, 20 что, с целью повышения точности, в качестве излучаемой в среду волны используют цилиндрическую звуковую волну, частоту которой линейно увеличивают, а в качестве параметров газожид24 ^J костной среды измеряют низшую резонансную частоту колебаний и давление, по соотношению которых судят о концентрации свободного газа.

2. Устройство для определения концен30 трации свободного газа в газожидкостной среде,содержащее последовательно соединенные генератор низкочастотных колебаний и электроакустический излучатель, генератор синхроимпульсов и по35 следовательно соединенные гидрофон, усилитель и измеритель временных интервалов, второй вход которого подключен к выходу генератора синхроимпульсов, отличающееся тем, что оно снабжено генератором пилообразных колебаний, выход которого подключен к входам генератора низкочастотных колебаний и генератора синхроимпульсов, и последовательно соеди45 ненными датчиком.давления и вычислителем, второй вход которого подключен к выходу измерителя временных интервалов, электроакустический излучатель выполнен в виде стрежневого

50 излучателя цилиндрической звуковой волны, а генератор низкочастотных колебаний выполнен управляемым по частоте.