Способ измерения расхода жидкости и газа доплеровским расходомером

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на предприятиях тепло- и энергоснабжения, а также их ирригационный системах. Сущность изобретения: способ заключается в том, что измерение местной или средней скорости осуществляют в точке диаметрального сечения потока на расстоянии от оси трубы с учетом погрешности ее площади сечения, причем измерение местной скорости осуществляют в произвольной точке заданного рабочего диаметрального сечения потока, ось которого совпадает с осью трубы. Измерение производят по формуле, приведенной в тексте описания.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в эксплуатационных системах для контроля расхода жидкости и газа на предприятиях тепло и энергоснабжения, а также ирригационных системах.

Известен способ измерения расхода жидкости, основанный на эффекте Допплера. Способ заключается в том, что измерение местных скоростей осуществляется в ряде точек диаметрального сечения потока для получения профиля скоростей, причем в поток посылаются акустические импульсы определенной длительности и частоты. Измеряя время задержки, получают информацию о скорости частиц, находящихся в разных точках сечения потока. Согласно этому способу относительная погрешность измерения расхода обычно равна 0,02-0,03.

Недостатком способа является то, что он используется только для измерения расхода жидкостей с достаточно большой погрешностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ, заключающийся в том, что измерение средней скорости осуществляется на расстоянии 0,758 r (где r - внутренний радиус трубы) от оси трубы. При этом большой градиент скорости в данной точке приводит к нежелательному спектру допплеровского сигнала, затрудняющего измерение его средней частоты. При определении расхода жидкости и газа необходимо учесть величину погрешности площади сечения трубопровода.

Основным недостатком способа является необходимость измерения скоростей с выполнением обязательного условия симметричности потока. Корректировка этих условий требует дополнительных технологических приемов и материальных затрат на специфическое аппаратурное оформление. Недостатком способа также является большая погрешность измерения, равная 0,02-0,03.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности измерения расхода жидкости и газа.

Это достигается тем, что в способе измерения расхода жидкости и газа, включающем измерение местной или средней скорости в точке диаметрального сечения потока на расстоянии от оси трубы и определение величины расхода, измерение местной скорости осуществляют в произвольной точке диаметрального сечения потока, ограниченного эффективным радиусом r_р, равным r_o=R, где ε - погрешность, равная 0,005-0,1; R - внутренний радиус трубы, а определение расхода жидкости и газа осуществляют по формуле: Q=(1±k)·v_r· 1- , где v_r - местная скорость; k - удельный дисперсионный коэффициент, равный 0,005-0,1; r_o - эффективный радиус измерительного объема.

Измерение расхода жидкости и газа Q основывается на определении значений и использовании местной скорости vr и диаметрального сечения потока.

Интегральное выражение расхода представляется в виде Q=v_o 1-a(r) rdr, (1) где v_o - максимальная скорость потока; R - гостируемый радиус внутреннего сечения трубопровода;
r - радиус измеряемого дифференциального объема (в качестве объема - точка измерения),
а(r) - функция, определяющая эффективную площадь сечения измеряемого дифференциального объема и радиальное распределение скоростей.

Приведенная измеренная скорость по v_o равна
v_r/v_o=1-a(r) r² (2) Отсюда
= - 2a(r)·r- r² (3) В идеальном случае
=0 Соответственно
= 2 (4)
выражение (4) приводят к виду
ln a(r) = -2ln = ln (5)
a(r)= (6)
где r - эффективный радиус измерительного объема.

Для учета погрешности определения расхода жидкости и газа рассчитываются дисперсионные характеристики скорости и транспортного времени σ_vr и σ_Tтр по массивам значений v_r и Т_тр.

σ_vr= ; (7)
(8)
где v_r и Т_рт - удельные средние значения местной скорости и транспортного времени соответственно;
и - текущие значения местной скорости и транспортного времени соответственно;
N - текущее число измерений.

Связь между транспортным временем и эффективным радиусом измеряемого объема определяется как
r_o=v_r˙T_тр (9)
Из (1) номинальный расход
Q_н= v_rS_эфф= v_r· 1- (10) дисперсная характеристика расхода жидкости и газа определяется как
Δ Q=kQ_н (11)
где К - удельный дисперсионный коэффициент расхода
К=(К_s²+K_v²+K_s˙K_v)^1/2; (12)
где K_s - удельный дисперсионный коэффициент площади сечения потока;
К_v - удельный дисперсионный коэффициент местной скорости
K_s= exp-2; (13)
K_v= (14)
Для выполнения условий по погрешности ε:
K ≅ε; (15)
r_o= R , (16) ε=0,005-0,1, учитывая эксплуатационные условия.

Предлагаемый способ обеспечивает надежность, достоверность измерений с точностью 0,005-0,1. Способ реализуется на известном оборудовании и не требует дополнительных материальных расходов.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ И ГАЗА ДОПЛЕРОВСКИМ РАСХОДОМЕРОМ, включающий измерение местной скорости в точке диаметрального сечения трубопровода на расстоянии от оси трубы и определение величины расхода, отличающийся тем, что измерение местной скорости производят в произвольной точке диаметрального сечения ограниченного эффективным радиусом r_o= · R, где ε - погрешность измерения площади сечения трубопровода, R - внутренний радиус трубопровода, а определение величины Q расхода осуществляют по формуле
Q=(1±k)·v_r· 1- ,
где v_r - величина местной скорости;
K - удельный дисперсионный коэффициент.