Дифференциальный вибрационный плотномер

 

Дифференциальный вибрационный плотномер предназначен для измерения плотности жидкости в потоке с переменными скоростью и давлением в нефтехимической, химической и других отраслях промьшшенности. Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет компенсации погрешности от изменения давления и скорости течения среды в резолаторах. Дифферёнциальньш вибрационный плотномер содержит два трубчатых резонатора с устройством подачи контролируемой среды в оба резонатора , системы возбуждения колебаний резонаторов и частотомер, причем резонаторы имеют одинаковые длины и площади проточных каналов, а также различные толщины стенок и статические моменты инерции поперечных сечений , которые определяются из уравнения Ii. .Г.. А - /i где I;, Ijj - статические моменты инерции сечений резонаторов; А, В - по-- стоянные резонаторов, равные отношению их погонных масс к площади их проточных каналов; f- значение контролируемой плотности, при котором достигается полная компенсация погрешности от изменения скорости и давления среды. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д) 4 G О1 N 9 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 6

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ йц

В + Р

Т А+p

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3752477/24-25 (22) 07.06.84 (46) 23.04.86. Бюл. N- 15 (72) Ю.К.Тараненко (53) 532.14(088 ° 8) (56) Рассеяние энергии при механических колебаниях. — Киев: Наукова дум-: ка, 1974, с. 83 86.

Авторское свидетельство СССР

У 269546, кл. G 01 N 9/00, 1970. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЪНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ

ПЛОТНОИЕР (57) Дифференциальный вибрационный плотномер предназначен для измерения плотности жидкости в потоке с переменными скоростью и давлением в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить точность измерений эа счет компенсации погрешности от изменения давления и скорости течения среды в резонаторах. Дифференциальный вибрационный

„.SU„„L 226) 59 А плотномер содержит два трубчатых резонатора с устройством подачи контролируемой среды в оба резонатора, системы возбуждения колебаний резонаторов и частотомер, причем резонаторы имеют одинаковые длины и площади проточных каналов, а также различные толщины стенок и статические моменты инерции поперечных сечений, которые определяются из уравнения где I,, Т вЂ” статичЮ кие моменты инерции сечений резонаторов; А,  — постоянные резонаторов, равные отношению их погонных масс к площади их проточных каналов; P — значение контролируемой плотности, при котором достигается полная компенсация погрешности от изменения скорости и давления среды. 2 ил.

1 12

Иэобретение относится к аналитическому приборостроению и может найти применение для измерения плотности жидкости в потоке с переменными скоростью и давлением в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет компенсации погрешности от изменения давления и скорости течения среды в резонаторах.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит два резонатора 1 и 2, выполненных заодно в .виде двух сдвоенных камертонов, установ. ленных на общих основаниях и имеющих ветви, расположенные во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Общие основания камертонов установлены на мембранных коробках 3, через которые они сообщаются с технологическим трубопроводом 4. Статический момент инерции I„ сечения ветвей первого камертона относительно оси VY больше, чем статический момент инерции 1 второго камертона от. носительно оси Хх, при этом толщина стенки d„ первого камертона меньше толщины стенки о второго камертона, т.е. S >Д . Для возбуждения колебаний второго камертона применен возбудитель 5, усилитель 6, приемник 7, а для возбуждения колебаний ветвей первого камертона применен возбудитель 8, усилитель 9 и приемник 10. Системы возбуждения подключены к смесителю 11 частот, которыи через низкочастотный фильтр 12 подключен к измерительному прибору 13.

Контролируемая среда подается по трубопроводу 4, проходит по ветвям камертонов 1 и 2 и отводичася по трубопроводу 4. Давление Р, а следовательно, скорость течения V среды чеpcs ветви камертона изменяется. Это приводит к изменению собственных частот f„ Е колебаний камертонов, которые возбуждаются (8, 9, 10 и

5, 6, 7, соответственно), разность частот выделяется в смесителе 11 и низкочастотном фильтре 12, не зависит от изменения давления Р и скорости U течения среды. Разностная частота f зависит только от конт3 чр р

10 где а — постоянная, зависящая от вида крепления концов;

F — площадь проточного канала вибратора; l5

Р,V — давление и скорость течения контролируемой среды;

1 — длина вибратора;

P — контролируемая плотность;

EI — жесткость вибратора на изгиб.

Учитывая, что

Р+ PV

aF1 --- — — c 0,5

EI соотношение (1) можно упростить, разлагая в степенной ряд и ограничиваясь двумя членами ряда:

P+P V

f = f (1 — аР1 —;- — — — ) (2)

vp P 2 EI

Для вибраторов рассматриваемого датчика собственные частоты при условии, что Р=О, V=O находятся из соотношений

EI

f1 (3)

<Р 27I 1„ . / m +m

Л

Г ð 2 1 (4) где — постоянная;

1„1 — длины вибраторов;

m — масса единицы длины стенки сХ вибрато ров; ш - — масса жидкости;

m — распределенная масса груза.

Иыходная частота дифференциального датчика при Р=О, V=O равна и

f f — f р

И

h / EI

7 (5) . Г 1 m, +m +m

При P u V выходная частота f> равна

Р Р 2

И 2 (1 &F1 ) р 1Р 1 2EI

e P+PV (1 — aF1 — - ---)

2Р 2 EI (6) 26159 3 ролируемой плотности р и регистрируется прибором 13.

Основная резонансная частота иэгибных колебаний трубчатого резонатора, через который протекает контролируемая среда, определяется выражением

Погрешность датчика от влияния давления и скорости течения среды находят из соотношения

) 226159 4 пенсации влияния давления и скорости течения контролируемой среды.

f s аул

f чр (7)

t0 нимает вид (8)

15 (9)

В + f

---Ю

A+P, где I,,I вид! () О) 3Z д

f I

fey

Отсюда получают

В +p

" +Р

35 2 2 г Г+ Ч г iР + V

f. à F1 — - — - f лаР1

1р " 2EI Г 1 2 EI

f лр 2P

Условие обращения (7) в ноль прио 1г о

1г

Подставив в равенство (8) соотно-. шения (3) и (4), получают

1 m, 1

Ф

1, — у

m +m 1, Очевидно, что равенство (9) не может быть выполнено, так как получают уравнение — ---- — =0, не имеюmo

m„+ m щее физического смысла.

Условия компенсации влияния давления и скорости потока среды имеют

Соотношение () 1) конструктивно реализовано в предлагаемом дифференциальном датчике, что позволяет повысить точность измерения за счет комФормула изобретения

Дифференциальный вибрационный . плотномер, содержащий два трубчатых резонатора с устройством подачи контI ролируемой среды в оба резонатора, системы возбуждения колебаний резонаторов, блок выделения частот резонаторов и частотомер, причем ревонаторы имеют одинаковые длины и площади проточных каналов на различные толщины стенок и статические моменты инерции поперечных сечений, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет компенсации погрешности от изменения ч давления и скорости течения среды в резонаторах, отношение статических моментов инерции сечений резонаторов определяется из уравнения статические моменты инерции сечений резонаторов; постоянные резонаторов, равные отношению их погонных масс к площади проточных каналов; значение контролируемой плотности, при котором достигается полная компенсация погрешности от изменения скорости и давления среды.

1226159

А — А

Составитель В.Крутин

Редактор Н.Данкулич Техред g.Кадар Корректор С.Черни

Заказ 2116/34 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4