Корреляционный расходомер двухфазных сред

 

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ РАСХОДОМЕ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД по авт. св. № 87093U о т л и ч а ю щ и и с я (тем, что, с целью расширения области применения , в него введены второй канал обработки, идентичный первому, и суммирующее устройство, к первому входу которого подключен выход интегратора первого канала обработки, а к второму входу подключен выход интегратора второго канала обработки, при этом вход первого формирователя: временных интервалов второго канала обработки соединен с выходом второго первичного преобразователя, а второй вход второго умножителя второго канала обработки соединен с выходом первого первичного преобразователя .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NUN

РЕСПУБЛИК. (504 G Ol F 1 712 l 74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ; (61) 870931 (21) 3763557/24-10 (22) 03.05.84 (46) 15.11.85. Бюл. В 42 (71) Центральный научно-.исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и техничес,I

:; кой кибернетики при Ленинградском политехническом институте им. М.И. Калинина (72) В.А. Кратиров, А.Н. Казаков и А.В. Козлов (53) 681.12!.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . Ф 870931, кл. G 01 F 1/712, 1978. (54) (57) КОРРЕЛЯЦИОННЫИ PACXOg0MRt

ДВУХФАЗНЫХ СРЕД по авт. св. 11 870931>

„.,ЯЦ„, 191737 отличающийся тем,чтов, с целью расширения области применения, в него введены второй канал обработки, идентичный первому, и . суммирующее устройство, к первому входу которого подключен выход интегратора первого канала обработки, а к второму входу нодключен выход интегратора второго канала обработкй, при этом вход первого формирователя, временных интервалов второго .канала обработки соединен с выходом второго первичного преобразователя, а второй вход второго умноаителя второго канала обработки соединен с выходом первого первичного преобразователя.

1191737

1О

25

35 мера.

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к бесконтактным приборам для измерения объемного расхода двухфазных сред, .транспортируемых по трубопроводам, и может быть использовано в энергетике, гидротехнике, химической, нефтяной и других отраслях промышленности для контроля и управления различными технологическими процессами. Изобретение может быть использовано также и для измерения скорости движения относительной контролируемой среды без непосредственного контакта с ней и является усовершенствованием расходомера, описанного в авт. св. 9 870931.

Цель изобретения — расширение области применения.

На фиг. I представлена функциональная схема предлагаемого устройства; "на фиг. 2 и 3 — графики и рисунки, иллюстрирующие его работу.

На фиг. 2 обозначены контролиру-,. емый участок трубопровода с потоком, структура которого изменяется на 6аge измерения с пузырьковой на сна" рядную; ".12, 13 †. структурные функции процесса изменения плотности (структурной- функцией называется зависиMocTb среднего квадрата приращений контролируемого параметра за отрезки времени Т от длительности этих отрезков ) в объемах V фиг. 2-2 и

1 структурная функция процесса изменения плотности в объеме V (фиг. 23 ), совмещенные на одном графике.

В состав предлагаемого устройства входят .первичные преобразователи

I и 2, формирователи временных интервалов:3-1, 4-1 и 3-2, 4-2, . блоки регулируемой задержки 5-1 и

5-2, умножители 6-1, 7-1 и 6-2, 7-2, вычитающие устройства 8-1 и 8-2, интеграторы 9-1 и.9-2, суммирующее устройство 10.

Выход первичного преобразователя

1 соединен с входом первого формирователя временных интервалов 3-1 первого канала обработки и с вторым входом второго умножителя 7-2.второго канала обработки, а выход первичного преобразователя 2 соединен с вторым входом второго умножителя

7-1 первого канала обработки и с, входом первого формирователя временных интервалов 3-2 второго канала обработки. Выход формирователя 3-1 подключен к входу блока регулируемой задержки 5-1, соответственно выход формирователя 3-2 подключен к входу блока регулируемой эадерж/ ки 5-2. Выход блока регулируемой задержки 5-.1 соединен с первым входом умножителя 6-1, выход блока регулируемой задержки 5-2 соединен с первым входом умножителя 6-2. Вход. формирователя временных интервалов 4-1 соединен с входом формирователя временных интервалов

3-1, соответственно вход формирователя 4-2 соединен с входом формирователя 3-2. Выход формирователя 4-1 соединен с первым входом умножителя . 7 -1, а выход формирователя 4-2 соединен с первым входом умножителя 7-2.

Выходы умножителей 6-1 и 7-1 подключены к первому и второму входу вычитающего устрЬйства 8-1 соответственно. Аналогично выходы умножителей

6-2 и- 7-2 подключены к первому и второму входам вычитающего устройства

8-2 соответственно. Выход вычитающего устройства 8-1 соединен с входом интегратора 9-1 и выход вычитающего устройства 8-2 соединен с входом интегратора 9-2. Выход интегратора

9-1 соединен с управляющим входом блока регулируемой задержки 5-1, соответственно выход интегратора, 9-2 соединен с управляющим входом блока регулируемой задержки 5-2

Выходы интеграторов 9-1 и 9-2 подключены к первому и второму входам суммирующего устройства 10 соответственно. Выход суммирующего устройства 10 является выходом расходоВ качестве первичных преобразователей 1 и 2 могут быть использованы, например, радиозотопные первичные преобразователи плотности.

В этом случае выходные сигналы первичных преобразователей представляют собой последовательность электрических импульсов, частота следования которых связана зкспоненциальной зависимостью со средней плотностью вещества в контролируемом объеме.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность импульсов с выхода первичного преобразователя 1 поступает на выходы первого!

191737 l0

8Pgv

40 и второго формирователей временных интервалов 3-1 и 4-1 первого канала обработки и, кроме того, на второй вход второго умножителя 7-2 второго канала обработки.

Рассмотрим работу первого канала обработки, учитывая что схемные решения и работа соответствующих узлов в первом и втором каналах аналогичны и совершенно идентичны схемным решениям и работе узлов прототипа. На выходах формирователей временных интервалов 3-1 и 4-1 фор-. мируется .импульс, длительность которого при этом обратно пропорциональна средней за время формирования частоте следования входных импульсов.

Импульс, сформированный формирователем 3-1, поступает на вход блока регулируемой задержки 5-1, и задерживается на .один такт работы устройства. Длительность такта работы формирователей 3- 1 и 4-1 равна длительности такта работы блока регулируемой задержки 5-1, Сигнал с выхода блока регулируемой задержки 5-1 поступает на первый вход первого умножителя 6-1 первого канала обработки, а на вто° рой вход его поступает последовательность импульсов от первичного преобразователя 1.

На выходе умножителя 6-1 формируется сигнал ар, равный среднему квадрату приращений плотности среды в объеме V çà время регулируемой задержки Т, т. е. где р {Г+ ) — значение плотности контролируемой среды в объеме V в момент времени. (й+ 7) .

c (t) — значение плотности 1 контролируемой среды в объеме V2 в момент . времени t.

Импульс, сформированный в формирователе временных интервалов 4-1, поступает на первый вход второго умножителя 7-1 первого канала обработки, а на второй вход этого умножителя поступает последовательность импульсов с выхода второго .первичного преобразователя 2.

На выходе .умножителя 7-1 формируется сигнал, равный среднему квадрату разности плотностей в объемах и Ч, т.е. среднему квадрату приращения плотности контролируемой среды на базе измерения. Обозначим этот сигнал 4р „, т.е. I где pÄ (t), y(t) — плотность контролируемой среды в объемах Ч1 и Ч

15 соответственно.

С выхода умножителей 6-1 и 7-1 сигналы через вычитающее устройство

8-1 поступают на вход интегратора

9-1, на выходе которого формируется

20 сигнал согласования, который управля.ет временем задержки таким образом„, чтобы выполнялось следующее условие:

Что касается второго канала обработки, то работает он аналогично первому. Отличие заключается в том, З0 что на входы его формирователей вре. менных интервалов 3-2 и 4-2 поступают импульсы с выхода второго пер-. вичцего преобразователя 2, а на второй вход второго умножителя 7-2 Goc тупают импульсы от первого первично. го преобразователя 1. При этом вто- . рой канал обработки обеспечивает вы полнение следующего условия,1 где зу - средний квадрат прираще" ний плотности среды в объеме Ч за регулируемое время Г.

45 . Сигналы с выходов интеграторов

9-1 и 9-2 поступают на суммирующее устройство 10, в котором определяется их среднее арифметическое значение, соответствующее измеренному значению

50 расхода двухфазной среды.

Если в контролируемом участке труt бопровода структура потока на базе измерения изменяется, например, с

55 пузырькового на снарядную, то соответственно различными будут структурные функции процессов измерения плотности в объемах Vq и V>.

1191737

Этот случай изображен на фиг. 2.

Поскольку величина Лр измерен1,2 ная в обоих каналах, будет одной и той же, а структурные функции плотности в объемах V> и различные, то первый и второй каналы отработают различные. времена задержки

Первый канал отработает время

o а второй,— . Причем из фиг. 2 видно, что 7,„с i, . В суммирующем устройстве 10 (фиг. 1) значения времени задержки и ь усредняются, при этом среднее значение времени задержки ближе к истинному значению времени. транспортного запаздывания, чем любое из времен ь „и Г (фиг. 3)

Таким образом, введение второго канала обработки и его "зеркальное" включение по отношению к первому каналу позволяет снять, требование к неизменности формы (структуры ) потока при прохождении им базы измерения, к второе обычно предъявляется к корреляционным расходомерам, т.е. к расширению области при5.менения, Схемные решения узлов обоих каналов в предлагаемом расходомере такие же как и в известном. Форми10 рователи временных интервалов -представляют собой двоичные счетчики импульсов с заданных коэффициентом деления. Блок регулируемой задержки реализован в. виде времянмпульсного

15 делительного устройства, осуществляющего задержку на такт работы устройства сформированного временного интервала и управляемого кодом. Генератор блока регулируемой

20 задержки используется также для формирования тактовой частоты, с помощью которой тактируется работа формирователей временных интервалов соответствующего канала.

1191737

Tа1 7y lug Г

9МЗ

Заказ 7146/37 Тираж 702

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Б. Кузнецов

Редактор Л. Авраменко Техред O.Íåöå . Корректор М. Самборская