UA120192C2

UA120192C2 - METHOD OF MEASUREMENT OF LIQUID CONSUMPTION IN A PIPELINE

Info

Publication number: UA120192C2
Application number: UAA201706139A
Authority: UA
Inventors: Марія Костянтинівна Сухонос; Михайло Федорович Смирний; Андрій Павлович Полив'янчук
Original assignee: Харківський Національний Університет Міського Господарства Імені О.М. Бекетова
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2019-10-25

Abstract

Спосіб вимірювання витрат рідини в трубопроводі належить до вимірювальної техніки. У способі вимірювання витрат рідини в трубопроводі, який включає попереднє нагрівання рідини нагрівачем і вимірювання різниці температур рідини до і після нагрівача, виміряну різницю температур у вигляді напруги перетворюють за допомогою основних частотних перетворювачів у частотний сигнал, одночасно зазначену виміряну різницю температур у вигляді напруги подають на вхід диференційного підсилювача, полярність вихідного сигналу якого визначає напрямок потоку рідини, а величину витрат рідини вимірюють за зміною частоти сигналу основного частотного перетворювача. Додаткові корисні інформаційні сигнали формують шляхом перетворення змінних амплітуд вихідних імпульсів основних частотних перетворювачів у частоти за допомогою амплітудних детекторів та додаткових частотних перетворювачів, потім підсумовують їх з частотами основних частотних перетворювачів. Технічним результатом є підвищення чутливості та точності вимірювання витрат рідини.The method of measuring fluid flow in the pipeline belongs to the measuring technique. In a method of measuring liquid flow in a pipeline, which includes preheating the liquid with a heater and measuring the temperature difference of the liquid before and after the heater, the measured temperature difference in the form of voltage is converted by means of basic frequency converters into a frequency signal. the input of the differential amplifier, the polarity of the output signal which determines the direction of fluid flow, and the amount of fluid flow is measured by changing the frequency of the signal of the main frequency converter. Additional useful information signals are generated by converting the variable amplitudes of the output pulses of the main frequency converters into frequencies using amplitude detectors and additional frequency converters, then sum them with the frequencies of the main frequency converters. The technical result is to increase the sensitivity and accuracy of fluid flow measurement.

Description

Винахід відноситься до галузі приладобудування та може використовуватися для вимірювання витрат рідин та газів.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to measure the flow of liquids and gases.

Відомий спосіб вимірювання витрат рідини в трубопроводі, який включає попереднє нагрівання рідини нагрівачем і вимірювання різниці температур рідини до і після нагрівача, яка є пропорційною величині витрат рідини в трубопроводі (11.There is a known method of measuring the flow of liquid in the pipeline, which includes preheating the liquid with a heater and measuring the difference in temperature of the liquid before and after the heater, which is proportional to the value of the flow of liquid in the pipeline (11.

Недолік відомого способу вимірювання витрат рідини в трубопроводі полягає в тому, що він не забезпечує високу чутливість та завадостійкість.The disadvantage of the known method of measuring liquid flow in the pipeline is that it does not provide high sensitivity and interference resistance.

Відомий також спосіб вимірювання витрат рідини в трубопроводі, який включає попереднє нагрівання рідини нагрівачем і вимірювання різниці температур рідини до і після нагрівача, яка є пропорційною величині витрат рідини в трубопроводі, виміряну різницю температур перетворюють за допомогою частотного перетворювача у частотний інформаційний сигнал, який реєструють на виході схеми, а величину витрат рідини визначають за зміною частоти даного інформаційного сигналу (21.There is also a known method of measuring liquid flow in the pipeline, which includes preheating the liquid with a heater and measuring the temperature difference of the liquid before and after the heater, which is proportional to the value of the liquid flow in the pipeline, the measured temperature difference is converted using a frequency converter into a frequency information signal, which is registered on outputs of the scheme, and the amount of liquid flow is determined by the change in the frequency of this information signal (21.

Недоліком способу вимірювання витрат рідини в трубопроводі є те, що ним неможливо визначати напрямок руху рідини.The disadvantage of the method of measuring liquid flow in a pipeline is that it is impossible to determine the direction of liquid movement.

Відомий спосіб вимірювання витрат рідини в трубопроводі, який включає попереднє нагрівання рідини нагрівачем і вимірювання різниці температур рідини до і після нагрівача, виміряну різницю температур перетворюють за допомогою частотного перетворювача у частотний сигнал, при цьому використовують додатковий частотний перетворювач, за допомогою якого виміряну різницю температур перетворюють у частотний сигнал, виміряну різницю температур подають на входи диференціального підсилювача, виходи якого через порогові елементи підключають до перших входів логічних елементів І, другі входи яких з'єднують з виходами основного та додаткового частотних перетворювачів, на виходах логічних елементів І реєструють частотні інформаційні сигнали, а величину витрат рідини та напрямок потоку визначають за зміною частоти кожного з інформаційних сигналів ІЗ). Цей спосіб вибрано за прототип.A known method of measuring liquid flow in a pipeline, which includes preheating the liquid with a heater and measuring the temperature difference of the liquid before and after the heater, the measured temperature difference is converted into a frequency signal using a frequency converter, and an additional frequency converter is used to convert the measured temperature difference into a frequency signal, the measured temperature difference is fed to the inputs of the differential amplifier, the outputs of which are connected through the threshold elements to the first inputs of logic elements AND, the second inputs of which are connected to the outputs of the main and additional frequency converters, frequency information signals are registered at the outputs of logic elements AND, and the amount of liquid flow and the direction of the flow are determined by the change in the frequency of each of the information signals of the IR). This method was chosen as a prototype.

Недоліком зазначеного способу вимірювання витрат рідини в трубопроводі є те, що він не забезпечує високу чутливість та точність вимірювання витрат рідини.The disadvantage of this method of measuring liquid flow in the pipeline is that it does not provide high sensitivity and accuracy of measuring liquid flow.

В основу винаходу поставлено задачу створення способу вимірювання витрат рідини вThe invention is based on the task of creating a method for measuring liquid flow in

Зо трубопроводі, в якому використовують додаткові корисні інформаційні сигнали, які формують шляхом перетворення змінних амплітуд вихідних імпульсів основних частотних перетворювачів у частоти за допомогою амплітудних детекторів та додаткових частотних перетворювачів, та підсумовують їх з частотами основних частотних перетворювачів. Це забезпечить підвищення чутливості та точності вимірювання.From the pipeline, in which additional useful information signals are used, which are formed by converting the variable amplitudes of the output pulses of the main frequency converters into frequencies with the help of amplitude detectors and additional frequency converters, and sum them up with the frequencies of the main frequency converters. This will increase the sensitivity and accuracy of the measurement.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі вимірювання витрат рідини в трубопроводі, який включає попереднє нагрівання рідини нагрівачем і вимірювання різниці температур рідини до і після нагрівача, виміряну різницю температур у вигляді напруги перетворюють за допомогою частотних перетворювачів у частотний сигнал, одночасно зазначену виміряну різницю температур у вигляді напруги подають на вхід диференційного підсилювача, полярність вихідного сигналу якого визначає напрямок потоку рідини, а величину витрат рідини вимірюють за зміною частоти сигналу частотного перетворювача, згідно з винаходом, використовують додаткові корисні інформаційні сигнали, які формують шляхом перетворення змінних амплітуд вихідних імпульсів основних частотних перетворювачів у частоти за допомогою амплітудних детекторів та додаткових частотних перетворювачів, та підсумовують їх з частотами основних частотних перетворювачів.The problem is solved by the fact that in the method of measuring the flow of liquid in the pipeline, which includes pre-heating the liquid by a heater and measuring the difference in temperature of the liquid before and after the heater, the measured temperature difference in the form of voltage is converted using frequency converters into a frequency signal, simultaneously the specified measured temperature difference in the form of a voltage is fed to the input of a differential amplifier, the polarity of the output signal of which determines the direction of the fluid flow, and the amount of fluid flow is measured by the change in the frequency of the signal of the frequency converter, according to the invention, additional useful information signals are used, which are formed by converting the variable amplitudes of the output pulses of the main frequency converters into frequencies using amplitude detectors and additional frequency converters, and sum them up with the frequencies of the main frequency converters.

Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображено схему пристрою, який реалізує спосіб вимірювання витрат рідини в трубопроводі. Пристрій містить трубопровід 1, назовні якого розташований нагрівач 2, також зовні трубопроводу 1 ліворуч від нагрівана 2 розміщений перший термоперетворювач 3, перший вивід якого з'єднаний з другим виводом першого резистора 4, а другий вивід - з першим виводом другого термоперетворювача 5, який знаходиться праворуч від спеціального нагрівана 2, другий вивід другого термоперетворювача 5 з'єднаний з другим виводом другого резистора 6, перший вивід другого резистора 6 сполучений з другим виводом третього резистора 7, перший вивід якого з'єднаний з перший виводом першого резистора 6, причому третій резистор 7 підключений до входів основних частотних перетворювачів 8, 9 та до диференційного підсилювача 10, вихід якого через порогові елементи 11, 12 підключений до перших входів логічних елементів І 13, 14, амплітудні детектори 15, 16, входами сполучені з виходами основних частотних перетворювачів 8, 9, а виходами з'єднані з додатковими частотними перетворювачами 17, 18, причому виходи основних частотних перетворювачів 8, 9 та виходи додаткових частотних перетворювачів 17,18 під'єднані до входів 60 блока підсумовування частот 19, 20, вихід кожного з яких підключений до другого входу логічних елементів І 13, 14, на виходах яких Вихіді, Вихід2 реєструють відповідні частотні інформаційні сигнали.The essence of the invention is explained by the drawing, which shows the scheme of the device that implements the method of measuring the flow of liquid in the pipeline. The device contains a pipeline 1, outside of which a heater 2 is located, also outside the pipeline 1 to the left of the heater 2 is the first thermoconverter 3, the first output of which is connected to the second output of the first resistor 4, and the second output - to the first output of the second thermoconverter 5, which is located to the right of the special heater 2, the second terminal of the second thermoconverter 5 is connected to the second terminal of the second resistor 6, the first terminal of the second resistor 6 is connected to the second terminal of the third resistor 7, the first terminal of which is connected to the first terminal of the first resistor 6, and the third resistor 7 is connected to the inputs of the main frequency converters 8, 9 and to the differential amplifier 10, the output of which through the threshold elements 11, 12 is connected to the first inputs of the logic elements I 13, 14, amplitude detectors 15, 16, the inputs are connected to the outputs of the main frequency converters 8, 9, and the outputs are connected to additional frequency converters 17, 18, and the outputs of the bases of frequency converters 8, 9 and the outputs of additional frequency converters 17, 18 are connected to the inputs 60 of the frequency summation block 19, 20, the output of each of which is connected to the second input of logic elements I 13, 14, at the outputs of which Outputs, Output2 register the corresponding frequency information signals.

Спосіб вимірювання витрат рідини в трубопроводі здійснюється наступним чином. Рідину у трубопроводі 1 попередньо нагрівають нагрівачем 2, вимірюють температуру першим термоперетворювачем 3 та вимірюють температуру другим термоперетворювачем 5, тобто вимірюють різницю температур рідини у вигляді аналогового сигналу, що виділяється на третьому резисторі 7, і одночасно подають на входи основних частотних перетворювачів 8, 9 та диференційного підсилювача 10.The method of measuring liquid flow in the pipeline is carried out as follows. The liquid in the pipeline 1 is preheated by the heater 2, the temperature is measured by the first thermotransducer 3 and the temperature is measured by the second thermotransducer 5, that is, the difference in liquid temperature is measured in the form of an analog signal emitted by the third resistor 7, and simultaneously fed to the inputs of the main frequency converters 8, 9 and differential amplifier 10.

При русі рідини у напрямку від першого термоперетворювача 3 до другого термоперетворювача 5 останній буде нагріватися більше у порівнянні з першим термоперетворювачем 3, при цьому на третьому резисторі 7 виділяється аналоговий сигнал зі знаками ж- -, на виході диференційного підсилювача 10 з'являється сигнал позитивної полярності, який через пороговий елемент 11 надходить на перший вхід логічного елемента 13, на другий вхід якого подаються імпульси з виходу блока підсумовування частот 19, на перший вхід якого подаються імпульси основного частотного перетворювача 8, а на другий вхід - імпульси додаткового частотного перетворювача 17, на вхід якого надходить сигнал з амплітудного детектора 15, який реагує на амплітуду імпульсів основного частотного перетворювача 8, при цьому на виході логічного елемента | 13 реєструють частотний інформаційний сигнал Вихід 1, причому величину витрат рідини в трубопроводі визначають за зміною частоти цього результуючого сигналу в означеному напрямку руху рідини.When the fluid moves in the direction from the first thermoconverter 3 to the second thermoconverter 5, the latter will heat up more compared to the first thermoconverter 3, while the third resistor 7 emits an analog signal with the signs z- -, a signal of positive polarity appears at the output of the differential amplifier 10 , which through the threshold element 11 is fed to the first input of the logic element 13, to the second input of which pulses from the output of the frequency summation block 19 are fed, to the first input of which pulses of the main frequency converter 8 are fed, and to the second input - pulses of the additional frequency converter 17, on the input of which receives a signal from the amplitude detector 15, which responds to the amplitude of the pulses of the main frequency converter 8, while at the output of the logic element | 13 register the frequency information signal Output 1, and the amount of fluid flow in the pipeline is determined by the change in the frequency of this resulting signal in the specified direction of fluid movement.

При русі рідини у напрямку від другого термоперетворювача 5 до першого термоперетворювача З останній буде нагріватися більше у порівнянні з другим термоперетворювачем 5, при цьому на третьому резисторі 7 виділяється аналоговий сигнал зі знаками (-ї), на виході диференційного підсилювача 10 з'являється сигнал негативної полярності, який через інвертуючий пороговий елемент 12 надходить на перший вхід логічного елемента І 14, на другий вхід якого подаються імпульси з виходу блока підсумовування частот 20, на перший вхід якого подаються імпульси основного частотного перетворювача 9, а на другий вхід - імпульси додаткового частотного перетворювача 18, на вхід якого надходить сигнал з амплітудного детектора 16, який реагує на амплітуду імпульсів основного частотногоWhen the liquid moves in the direction from the second thermoconverter 5 to the first thermoconverter C, the latter will heat up more compared to the second thermoconverter 5, while the third resistor 7 emits an analog signal with signs (-s), a negative signal appears at the output of the differential amplifier 10 polarity, which through the inverting threshold element 12 is fed to the first input of the logical element I 14, to the second input of which pulses are fed from the output of the frequency summation block 20, to the first input of which pulses of the main frequency converter 9 are fed, and to the second input - pulses of the additional frequency converter 18, the input of which receives a signal from the amplitude detector 16, which responds to the amplitude of the pulses of the main frequency

Зо перетворювача 9, при цьому на виході логічного елемента 14 реєструють частотний інформаційний сигнал Вихід2, причому величину витрат рідини в трубопроводі визначають за зміною частоти цього результуючого сигналу у протилежному напрямку руху рідини.From the converter 9, at the output of the logical element 14, the frequency information signal Output2 is registered, and the amount of fluid flow in the pipeline is determined by the change in the frequency of this resulting signal in the opposite direction of fluid movement.

Пропонований винахід забезпечить підвищення чутливості та точності вимірювання витрат рідини.The proposed invention will provide increased sensitivity and accuracy of liquid flow measurement.

Джерела інформації: 1. Кремлевский ПП. Расходомерь и счетчики количества. - Л.: Машиностроение, 1975. - б. 445. 2. Патент України Ме71949, (01 1/66, опубл. 25.07.2012, бюл. Мо14. 3. Патент України Ме101783, (301 Е 1/66, опубл 25.09.2015, бюл. Ме18.Sources of information: 1. Kremlin PP. Flow meter and quantity counters. - L.: Mashinostroenie, 1975. - b. 445. 2. Patent of Ukraine Me71949, (01 1/66, publ. 25.07.2012, bull. Mo14. 3. Patent of Ukraine Me101783, (301 E 1/66, publ. 25.09.2015, bull. Me18.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION A method of measuring liquid flow in a pipeline, which includes pre-heating the liquid by a heater and measuring the temperature difference of the liquid before and after the heater, where the measured temperature difference in the form of voltage is converted using basic frequency converters into a frequency signal, at the same time the specified measured temperature difference in the form of voltage fed to the input of a differential amplifier, the polarity of the output signal of which determines the direction of the fluid flow, and the amount of fluid flow is measured by the change in the frequency of the signal of the main frequency converter, which is distinguished by the fact that it forms additional useful information signals by converting the variable amplitudes of the output pulses of the main frequency converters into frequencies of using amplitude detectors and additional frequency converters, then sum them up with the frequencies of the main frequency converters.

VO gYAIV 17 1 "19| 4 Exits of the river I- N speechtenya N ts - - what) i N E g - 1 N y ko. 12 - ! | - -- Exit2 ! pe enu | 14 7 ? ? 9 1648