Claims (2)
Изрбретение относитс к измерению расходов жидкостей, в частности к тепловым расходомерам. По основному авт. св. № 556329 известен тепловой расходомер, основа ный .на измерении расхода в функции темпа регул рного охлаждени (т) тер мочувствительных элементов первичног преобразовател , состо щего из термочувствительного и нагревательного элементов, усилительного, логарифмирующего и двух последовательно включенных дифференцирующих блоков, нуль органов, формировател импульсов и устройства управлени нагревательным элементом первичного преобразова тел . Указанный расходомер обладает высоким быстродействием и обеспечивает измерение расхода сред под высоким давлением С 3 Недостатком известного расходомера вл етс невозможность его исполь зовани дл измерени расходов сред переменного состава, так как темп охлаждени термоприемников, вл ющий с основным информационным параметро зависит как от расхода, так и от сос тава потока. . Цель изобретени - создание расходомера с повышенной точностью измерени расхода путем введени коррекции по составу потоков сред, транспортируемых под высокими давлени ми. Поставленна цель достигаемс установкой дополнительного термочувствительного элемента, соединенного с последовательно включенными усилительно-, логарифмирующими, дифференцирующими блоками, нуль-органом, выход нульоргана подключен к второму входу первого дифференцирующего блока, второй выход которого подключен к входу вычислительного блока, который через блок задержки подключен к. измерительной схеме и непосредственно к регистраторам расхода и состава потока, при этом дополнительный термочувствительный элемент установлен на рассто нии, определ емом из формулы X - зона установки дополнительного термочувствительного элемента от нагревател по ходу потока; X - зона установки основного термочувствительного элемен ,га от начала нагревател по ходу потока; К коэффициент чувствительности устройства по расходу и составу потока. На чертеже приведена конструкци и измерительна схема расходомера. Расходомер состоит из металлического патрубка 1, нагревател 2, термоприемников 3 и 4, блоков, составл ющих схему известного расходомера 5 (усилительный и логарифмический блоки, два последовательно соединенных дифференцирующих блока, нуль-ор ганы, формирователь импульсов и устройство управлени источником нагрева ) и корректирующей схемы. КорЕ ектирующа схема -включает усилительнологарифмирующий блок б, два дифферен цирующих блока 7 и 8, нуль-орган 9, блок 10 задержки и вычислит 2льный блок 11, регистратор 12, измер ющий расход, и регистратор 13, измер ющий состав среды. . Расходомер работает следующим образом. При включении нагревател темпера тура термоприемника 8 повышаетс до определенного значени , которое уста навливаетс в зависимости от выбранного диапазона измерени . При достижении сигналом термоприемника 8.зада ного уровн срабатывает нуль-орган и через устройство управлени отключает нагреватель 2, происх9Дит охлаж дение термоприемника 3 и 4 и начинаетс процесс измерени . Сигнал с термоприемника 3 поступает на вход измерительной схемы 5 известного расходомера. Указанный . сигнал усиливаетс и далее.подаетс в логарифмирующий блок, где выдел ет с логарифмическа функци сигнала. Прологарифмированный сигнал термоприемника 3 поступает в два последовательно соединенных дифференцирующих блока. Первый дифференцирующий 2|.., блок выполн ет операцию и определ ет темп регул рного режима охлаждени , который зависит как от расхода, так и от состава измер емой среды. Второй дифференцирующий блок предназначен дл определени момента наступлени регул рного режима охлаж дени термоприемника, при наступлении которого сигна л на выходе равен нулю. С этого момента выход первого дифференцирующего блока, определ юще го т, подключаетс к блоку 10 задержки . Сигнал.с блока 9 поступает на вход вычислительного блока 11. Сигнал с термоприемника 4 поступает на вход корректирующей скемы, усиливаетс и логарифмируетс в блоке б Первый дифференцирующий блок 7 определ ет темп регул рного режима охлаж дени термоприемникеГ 4 -ат отличный по величине от т и завис щий также от расхода и состава измер емой среды. Второй дифференцируюЕЦи. блок 8 и йуль-орган 9 предназначены дл определени момента наступлени регул рного режима, когда сигнал на выходе дифференцирующего блока равен нулю. При этом нуль-орган 9 выдает сигнал на передачу информации с дифференцирующего блока 7 на вход вычислительного блока 11. Таким образом, на выходе измерительной схемы 5 расходомера и блока 7. корректирующей схекьа при измерении расхода сред переменного состава формируютс сигналы ,т и т, завис щие (как от расхода, так и от состава среды , То е, Vvi,--f(G,c) ,C). где G - объемный расход, С - состав потока. Синхронизаци во времени сигналов т и т., поступающих в блок автоматизации , осуществл етс блоком 10 задержки, управл ю1аей работой нагревател . В вычислительном блоке 11 реализуетс (С разделением совокупной информации по расходу и составу) решение системы уравнений (1). К выходу вычислительного блока подключен ре-. гистратор 12, измер ющий величину расхода G с коррекцией по составу среды. Кроме того, с подключением регистратора 13 может дополнительно измер тьс состав сре,цы С. Уровень сигнсшов, измен ющихс в процессе измерени значений ги к т, обеспечиваетс расположением термоприемников 3 и 4 на различных рассто ни х относительно нагревател . Зоны установки этих термоприемников могут быть определены с учетом следующих рассуждений . Известно, что при малых длинах участков нагрева, имеющих место в тепловых расходомерах, локальное значение коэффициента теплоотдачи о от стенки трубы к потоку среды существенно измен етс по длине трубы У и определ етс следующей зависимостью; O 7e-Re°5ph(d/X), (2; oL где Re и - соответственно критерий Рейнольдса и Прандтл ; d - диаметр трубы , Л - коэффициент теплопроводности измер емой среды. Дл случа установки термоприемников в двух фиксированных по длине трубы точках Х и X . будет справедлива зависимость « X, - локальные коэффициенты где с. , теплоотдачи от стенки трубы к потоку в точка Xv и Хд., поправка г учитывающа вли ни изменени рас хода или состава пото ка за врем одного про цесса измерени . Поскольку врем процесса одного измерени мало и составл ет 5-6 с, то можно считать дл практических случаев расход и состав потока за врем измерени неизменными и, следовательно , можно считать К, 1„ В свою очередь темп охлаждени термоприемников , размещенных на наружной поверхности стенки трубы, пропо ционален значени м локальных коэффи циентов теплоотдачи в точках их уст iHOBKH, т. е. т m ko;:2 . (4J следует К . т Следует отметить, что коэффициент К характеризует чувствительность расходомера к измер емым параметрам (расходу и составу} . Дл получени конечной информации о расходе и составе должно соблюдать с неравенство К 1, а именно 2iKS5 согласно экспериментальным исследовани м . С учетом выражений (3 ) и (5 будем иметь Xi ,,2. - Л С целью получени максимального быстродействи прибора термоприемник 3 необходимо располагать в точке Х Хр, соответствующей рассто нию от начала нагревател по ходу потока, доскольку именно в это|5 зоне имеет место наибольшее значение коэффициен та теплоотдачи. Тогда зона установки дополнительного термоприемника 4Х по отношению к термоприемнику 3 опс учетом ( 6 ) и ределитс Y - Y ,f о Х„ + X из выражени X -i 7 К - 1. Ло Предлагаемое изобретение может найти применение при измерении расхода переменного состава в услови х химических и нефтехимических производств. Формула изобретени 1.Тепловой расходомер по авт. св. № 556329, о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повышени точности измерени расхода путем введени коррекции по составу измер емой среды,. в него введен дополнительный термочувствительный элемент, соединенный с последовательно включенными усилительно-логарифмирующими двум дифференцирующими блоками и нуль-органом , выход нуль-органа подключен к второму входу первого дифференцирующего блока, второй выход которого подключен к входу вычислительного блока, который через блок задержки подключен к измерительной схеме и непосредственно к регистраторам расхода и состава потока. 2.Расходомер по п. 1, о т л ичаю . щийс тем, что дополнительный термочувствительный элемент установлен на рассто нии, определ емом из формулы X The reference relates to the measurement of flow rates of liquids, in particular to heat flow meters. According to the main author. St. No. 556329 is known for a heat flow meter, mainly measuring flow rate as a function of the rate of regular cooling (t) of the sensitive elements of the primary converter, consisting of temperature-sensitive and heating elements, amplifying, logarithmic, and two successively connected differentiating units, zero organs, pulse former and a device for controlling the heating element of the primary transducer. This flow meter has high speed and provides flow measurement of media under high pressure C 3. A disadvantage of the known flow meter is the impossibility of using it to measure flow rates of variable composition, as the temperature of the cooling of thermal receivers, which is with the basic information parameter, depends on the flow rate as well from the stream. . The purpose of the invention is to create a flow meter with a high accuracy of flow measurement by introducing a correction in the composition of the flow of media transported under high pressures. The goal is achieved by installing an additional temperature-sensitive element connected to series-connected amplifying, logarithm, differentiating blocks, zero-body, the output of the null-organ is connected to the second input of the first differentiating unit, the second output of which is connected to the input of the computing unit that is connected to the second through. measuring circuit and directly to the recorders of the flow and composition of the flow, while the additional temperature-sensitive element is installed on distance determined emom of formula X - Zone installing additional temperature sensing element on the downstream of the heater; X is the installation zone of the main thermosensitive element, ha from the beginning of the heater along the flow; To the coefficient of sensitivity of the device for flow and composition of the stream. The drawing shows the design and measurement circuit of the flow meter. The flow meter consists of a metal pipe 1, a heater 2, thermal receivers 3 and 4, blocks constituting the circuit of a known flow meter 5 (amplifying and logarithmic blocks, two series-connected differentiating blocks, zero-organs, a pulse shaper and a control device for the heating source) and a corrective scheme. CORRECTION CIRCUIT - includes an amplifying-blocking module b, two differentiating blocks 7 and 8, a null organ 9, a delay block 10 and calculating 2l block 11, recorder 12 measuring the flow rate, and recorder 13 measuring the composition of the medium. . The flow meter works as follows. When the heater is turned on, the temperature of the thermal receiver 8 rises to a certain value, which is set depending on the selected measurement range. When the signal reaches the thermal receiver 8. a predetermined level, the null organ is triggered and through the control unit turns off the heater 2, the thermal receiver 3 and 4 is cooled and the measurement process begins. The signal from the thermal receiver 3 is fed to the input of the measuring circuit 5 of the known flow meter. Specified . the signal is amplified and further supplied to a logarithmic unit, where it extracts from the logarithmic function of the signal. Prologue signal thermal sensor 3 enters the two series-connected differentiating unit. The first differentiating 2 | .., the unit performs the operation and determines the rate of the regular cooling mode, which depends on both the flow rate and the composition of the measured medium. The second differentiating unit is designed to determine the moment of occurrence of the regular cooling mode of the thermal receiver, at the occurrence of which the signal at the output is zero. From this moment on, the output of the first differentiating unit, which is defined by t, is connected to the delay unit 10. The signal from block 9 is fed to the input of the computing block 11. The signal from the thermal receiver 4 is fed to the input of the corrective skeme, amplified and logarithmized in block b. The first differentiating block 7 determines the rate of the regular cooling mode of the thermal receiver G 4 -at different in magnitude from t also dependent on the flow rate and composition of the measured medium. The second differentiator. The block 8 and the yule organ 9 are designed to determine the moment of occurrence of the regular mode when the signal at the output of the differentiating unit is zero. In this case, the zero-authority 9 generates a signal to transmit information from the differentiating unit 7 to the input of the computational unit 11. Thus, at the output of the measuring circuit 5 of the flow meter and block 7. of the correcting circuit, when measuring the flow of media of variable composition, signals are generated, t and t, those (both from the flow and the composition of the medium, To e, Vvi, - f (G, c), C). where G is the volume flow rate, C is the composition of the flow. The time synchronization of the signals m and m., Entering the automation unit, is carried out by the delay unit 10, controlling the operation of the heater. In the computing unit 11, the solution of the system of equations (1) is implemented (With the separation of the cumulative information on consumption and composition). To the output of the computing unit is connected re-. the horn 12 measuring the flow rate G with correction for the composition of the medium. In addition, with the connection of the recorder 13, the composition of the medium C can be additionally measured. The level of the signal levels that change during the measurement of the values of gy to m is provided by the arrangement of the thermal receivers 3 and 4 at different distances relative to the heater. The installation zones of these thermal receivers can be defined taking into account the following reasoning. It is known that for small lengths of heating sections occurring in heat flow meters, the local value of the heat transfer coefficient σ from the pipe wall to the medium flow varies significantly along the pipe length Y and is determined by the following relationship; O 7e-Re ° 5ph (d / X), (2; oL where Re and are the Reynolds criterion and Prandtl, respectively; d is the diameter of the pipe, L is the thermal conductivity of the medium being measured. For thermal detectors installed at two points fixed along the length of the pipe X and X. The relation “X, is the local coefficients where s., Heat transfer from the pipe wall to the flow to point Xv and Hd., The correction g takes into account the effect of changes in flow rate or flow composition during one measurement process. Since while the process of one measurement is short and is 5-6 seconds, it can be considered for In practical cases, the flow rate and composition of the flow during the measurement are unchanged and, therefore, it can be considered К, 1 "In turn, the cooling rate of thermal receivers located on the outer surface of the pipe wall is proportional to the values of local heat transfer coefficients at their iHOBKH set points, t. e. t m ko;: 2. (4J follows K. t It should be noted that the coefficient K characterizes the sensitivity of the flow meter to the measured parameters (flow and composition}). In order to obtain the final information on consumption and composition, it is necessary to comply with the inequality K 1, namely 2iKS5 according to experimental studies. Taking into account expressions (3) and (5), we will have Xi ,, 2. - L In order to obtain the maximum device speed, the thermal receiver 3 must be located at the point X Xp corresponding to the distance from the beginning of the heater along the flow, so far as the heat transfer coefficient has the highest value. Then the installation zone of the additional thermal receiver 4X with respect to the thermal receiver 3 ops taking into account (6) and is determined by Y - Y, f о X "+ X from the expression X -i 7 K - 1. Lo The proposed invention can find application in measuring flow composition in the conditions of chemical and petrochemical industries. 1. Thermal flow meter according to auth. St. No. 556329, in order to improve the accuracy of flow measurement by introducing a composition correction of the measured medium, an additional temperature-sensitive element is inserted into it, connected to a series-connected amplifying-logarithmic two differentiating blocks and a zero-organ, the output of the zero-organ is connected to the second input of the first differentiating block, the second output of which is under Valid for prison to the computing unit, which through a delay unit connected to the measuring circuit and directly to the flow rate and registrars composition. 2. A flow meter according to claim 1, which I am referring to. due to the fact that the additional temperature-sensitive element is set at a distance determined by the formula X
2. . , Хо где X - зона установки дополнительного термочувствительного элемента от начала нагревател по ходу потока; Х - зона установки основного термочувствительного элемента от начала нагревател по ходу потока, К - коэффициент чувствительности устройства по расходу и составу потока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 556329, кл. G 01 F 1/68, 1975.2.. , Ho where X is the installation zone of an additional temperature-sensitive element from the beginning of the heater along the flow; X is the installation zone of the main thermosensitive element from the beginning of the heater along the course of the stream, K is the device’s sensitivity coefficient for flow and composition of the stream. Sources of information taken into account in the examination of 1, USSR Author's Certificate No. 556329, cl. G 01 F 1/68, 1975.
&.С&.WITH