Способ измерения расхода воды в трубопроводе и устройство для его реализации

 

Для периодического измерения скорости V_х потока используют устройство, содержащее измерительную линию, соединенную с линиями полного и статического давления, и электронный блок. Вдоль измерительной линии на заданном расстоянии L_o друг от друга установлены два ультразвуковых преобразователя, работающие в режиме излучения и приема акустических сигналов (зондирующих импульсов). В начале первого цикла измерения формируют последовательность стандартных импульсов, период следования которых равен удвоенному интервалу времени прохождения зондирующими импульсами расстояния L_o при V_х=0 и температуре воды в трубопроводе ниже минимально возможной. По частоте и количеству выделяемых стандартных импульсов судят соответственно о мгновенном и суммарном расходе. Электронный блок включает в себя генератор стандартных импульсов, два генератора зондирующих импульсов, два усилителя, девять электронных ключей, два логических элемента И, четыре вентиля, пять диодов, схему регистрации и индикации. Изобретения обеспечивают повышение точности измерения за счет учета влияния на скорость звука температуры контролируемой среды. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров технологических процессов, например при определении расхода хозяйственно-питьевой и технической воды, используемой в промышленных целях.

Известны способы определения расхода воды в трубопроводе путем периодического измерения скорости потока в заданной области поперечного сечения трубопровода при частичном блокировании потока в этой области и преобразования механического воздействия потока в линейное смещение области блокирования (Патент РФ 2084830 по кл. G 01 F 1/38. Бюл. 20, 1997 г.).

Устройства для реализации известных способов содержат исполнительный узел, установленный на несущей трубе с обеспечением возвратно-поступательного смещения вдоль потока воды в трубопроводе, электромеханический блок, связанный с исполнительным узлом посредством контактной системы, и электронный блок.

Недостатком известных способов и устройств для их реализации является зависимость разрешающей способности от количества поддиапазонов, на которые разбит диапазон скоростей потока, рекомендуемый для заданного диаметра трубопровода.

В качестве прототипа выбран способ определения расхода воды в трубопроводе путем периодического измерения скорости потока в заданной области поперечного сечения трубопровода при частичном блокировании потока в этой области, заключающийся в том, что задают область в продольном сечении трубопровода, отводят поток из области его частичного блокирования в поперечном сечении в заданную область в продольном сечении, вдоль отведенного потока задают первую и вторую базовые плоскости, совмещают с первой базовой плоскостью первую плоскость излучения и вторую плоскость регистрации акустических сигналов, совмещают со второй базовой плоскостью первую плоскость регистрации и вторую плоскость излучения акустических сигналов и в начале очередного цикла измерения в первой и во второй плоскостях излучения формируют соответственно первый и второй зондирующие импульсы, в момент достижения вторым зондирующим импульсом второй плоскости регистрации производят переизлучение первого и второго зондирующего импульса, периодически повторяют операцию переизлучения, вырабатывают заданное количество информационных сигналов, передний и задний фронт каждого из которых по времени формирования соответствует моменту очередной регистрации соответственно первого и второго зондирующих импульсов, вырабатывают заданное количество информационных сигналов, суммарную длительность которых используют для формирования информационного интервала времени, заполняют информационный интервал времени счетными импульсами, период следования которых предварительно корректируют в начале очередного цикла измерения, и по количеству счетных импульсов, сформированных за время проведения текущего цикла измерения, судят о мгновенном расходе, а по суммарному количеству счетных импульсов, сформированных за время проведения предыдущих циклов измерения, судят о суммарном расходе (Патент РФ 2132539 по кл. G 01 F 1/46, 1/66, 5/00. Бюл. 18, 1999 г.).

Устройство для реализации известного способа содержит исполнительный узел в составе измерительной линии, соединяющей линию полного давления с линией статического давления, и двух ультразвуковых преобразователей, установленных на стенках измерительной линии на базовом расстоянии друг от друга, и электронный блок в составе генератора стандартных импульсов, первого генератора зондирующих импульсов, к первому выходу которого подключен ультразвуковой преобразователь, размещенный перед линией полного давления, второго генератора зондирующих импульсов, к первому выходу которого подключен ультразвуковой преобразователь, размещенный перед линией статического давления, двух усилителей, двух триггеров, шести электронных ключей, ждущего мультивибратора, одновибратора и схемы регистрации и индикации значений мгновенного и суммарного расходов.

Недостатком известного способа и устройства для его реализации является зависимость разрешающей способности от количества информационных сигналов, формируемых в процессе проведения одного цикла измерения.

Задача изобретения - повышение разрешающей способности.

Относительно способа определения расхода воды в трубопроводе путем периодического измерения скорости потока в заданной области поперечного сечения трубопровода при частичном блокировании потока в этой области, заключающегося в том, что задают область продольного сечения трубопровода, отводят поток из области его частичного блокирования в поперечном сечении в область продольного сечения, вдоль отведенного потока задают первую и вторую базовые плоскости, совмещают с первой базовой плоскостью первую плоскость излучения и вторую плоскость регистрации акустических сигналов, совмещают со второй базовой плоскостью первую плоскость регистрации и вторую плоскость излучения акустических сигналов и в начале очередного цикла измерения в первой и во второй плоскостях излучения формируют соответственно первый и второй зондирующие импульсы, поставленная задача решается тем, что в начале первого цикла измерения приступают к формированию последовательности стандартных импульсов, период следования которых выбирают равным удвоенному интервалу времени, необходимому для прохождения зондирующими импульсами заданного расстояния между первой и второй базовыми плоскостями при нулевом значении скорости потока и значении температуры жидкой среды в трубопроводе ниже минимально возможной, в момент достижения первым зондирующим импульсом первой плоскости регистрации производят переизлучение указанного импульса, периодически повторяют операцию переизлучения первого зондирующего импульса, в момент достижения вторым зондирующим импульсом второй плоскости регистрации в первой плоскости излучения формируют третий зондирующий импульс, в момент достижения третьим зондирующим импульсом первой плоскости регистрации производят переизлучение второго зондирующего импульса, в момент достижения указанным зондирующим импульсом второй плоскости регистрации производят переизлучение третьего зондирующего импульса, периодически повторяют операции переизлучения второго и третьего зондирующих импульсов, в момент очередной регистрации второго зондирующего импульса и одновременно с ней нечетной по порядковому номеру регистрации первого зондирующего импульса завершают операции переизлучения второго и третьего зондирующих импульсов, и в момент последующей четной регистрации первого зондирующего импульса завершают проведение текущего цикла измерения, выделяют из формируемой последовательности стандартных импульсов стандартный импульс, сформированный первым после завершения текущего цикла измерения, и используют его в качестве сигнала к началу проведения очередного цикла измерения, регистрируют выделяемые стандартные импульсы и по частоте их следования судят о мгновенном расходе, а по их количеству - о суммарном расходе.

Относительно устройства для реализации способа определения расхода воды в трубопроводе, содержащего исполнительный узел в составе измерительной линии, соединяющей линию полного давления с линией статического давления, и двух ультразвуковых преобразователей, установленных вдоль измерительной линии на базовом расстоянии друг от друга, и электронный блок в составе генератора стандартных импульсов, первого генератора зондирующих импульсов, к первому выходу которого подключен ультразвуковой преобразователь, размещенный перед линией полного давления, второй генератор зондирующих импульсов, к первому выходу которого подключен ультразвуковой преобразователь, размещенный перед линией статического давления, двух усилителей, шести электронных ключей и схемы регистрации и индикации значений мгновенного и суммарного расходов, поставленная задача решается тем, что измерительная линия соединена с линией полного и с линией статического давлений воды в трубопроводе соответственно через первую и через вторую задвижки, а в состав электронного блока дополнительно включены два логических элемента "И", три электронных ключа, четыре вентиля и пять диодов, при этом к первому и второму выходу первого генератора зондирующих импульсов подключены соответственно вход и запирающий вход первого вентиля, к первому и второму выходу второго генератора зондирующих импульсов подключены соответственно вход и запирающий вход второго вентиля, к выходу первого вентиля подключен вход второго усилителя, к выходу второго вентиля подключен вход первого усилителя, к выходу первого усилителя подключены входы первого, второго и третьего электронных ключей, к выходу второго усилителя подключены первые входы логических элементов, вход третьего вентиля, а через первый диод - вход четвертого вентиля, к выходу генератора стандартных импульсов подключен вход четвертого электронного ключа, к выходу первого логического элемента подключен отпирающий вход третьего электронного ключа, к выходу второго логического элемента подключен отпирающий вход пятого электронного ключа, к выходу первого электронного ключа подключены вход шестого электронного ключа, вход седьмого электронного ключа, запирающий вход третьего вентиля, а через второй диод - вход четвертого вентиля, к выходу второго электронного ключа подключены запирающий вход первого электронного ключа, а через третий диод - отпирающий вход третьего электронного ключа, к выходу третьего электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход первого электронного ключа, запирающий вход второго электронного ключа и вход второго генератора зондирующих импульсов, к выходу четвертого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход восьмого электронного ключа, вход девятого электронного ключа, через четвертый диод подключен вход четвертого вентиля, а через пятый диод - вход второго генератора зондирующих импульсов, к выходу пятого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход четвертого электронного ключа и запирающий вход четвертого вентиля, к выходу шестого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход пятого электронного ключа, отпирающий вход седьмого электронного ключа, вход восьмого электронного ключа и второй вход первого логического элемента, к выходу седьмого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход шестого электронного ключа, отпирающий вход девятого электронного ключа и второй вход второго логического элемента, к выходу восьмого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа и запирающий вход девятого электронного ключа, а к выходу девятого электронного ключа подключен вход схемы регистрации и индикации значений мгновенного и суммарного расходов.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами. На фиг.1 изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа, на фиг.2 - схема его электронного блока, на фиг.3-4 приведены временные диаграммы, поясняющие способ и работу устройства.

Устройство для реализации способа монтируется на трубопроводе 1 посредством седелки 2 и монтажных муфт 3, 4. Оно содержит линию 5 полного и линию 6 статического давлений Р_х и Р_о воды в контролируемом трубопроводе, две задвижки 7, 8, исполнительный узел в составе измерительной линии 9 и двух ультразвуковых преобразователей 10, 11, и электронный блок 12 (фиг.1).

В состав электронного блока включены генератор 13 стандартных импульсов, два генератора 14, 15 зондирующих импульсов, два усилителя 16, 17, четыре вентиля 18-21, девять электронных ключей 22-30, пять диодов 31-35, два логических элемента "И" 36, 37 и схема 38 регистрации и индикации значений мгновенного и суммарного расходов (фиг.2).

Способ заключается в следующем.

Предлагаемый способ осуществляют путем периодического измерения скорости V_x потока в заданной области поперечного сечения трубопровода 1 при частичном блокировании потока в этой области посредством линии 5 полного давления Р_х, смонтированной на седелке 2 посредством монтажной муфты 3. При этом линией 6 статического давления Р_о, смонтированной на седелке 2 посредством монтажной муфты 4, задают область в продольном сечении трубопровода 1, которую посредством измерительной линии 9 подключают к линии 5 полного давления Р_х и тем самым отводят поток из области блокирования в поперечном сечении в заданную область в продольном сечении (фиг.1). Благодаря наличию заслонок 7, 8, через которые измерительная линия 9 соединена с линиями 5, 6, монтаж и демонтаж для поверки или замены исполнительного узла устройства производится без перерыва в подаче воды.

Вдоль потока, протекающего по измерительной линии 9, и на расстоянии L_o друг от друга задают две базовые плоскости, с первой из которых совмещают рабочую плоскость первого ультразвукового преобразователя 10, со второй - рабочую плоскость второго ультразвукового преобразователя 11 (фиг.2).

Установленные на стенках измерительной линии 9 ультразвуковые преобразователи 10, 11 предназначены для работы как в режиме излучения, так и в режиме приема акустических сигналов, поэтому за первую плоскость излучения и вторую плоскость регистрации акустических сигналов принимают рабочую плоскость первого преобразователя 10, а за первую плоскость регистрации и за вторую плоскость излучения акустических сигналов - рабочую плоскость второго преобразователя 11.

В начале первого цикла измерения приступают к формированию последовательности стандартных импульсов 39-43, период 2T (t^o) следования которых предварительно выбирают равным удвоенному интервалу времени, необходимому для прохождения акустическим сигналом заданного расстояния L_o между первой и второй базовыми плоскостями при нулевом значении скорости V_x потока и значении температуры t^o воды в трубопроводе 1 ниже минимально возможной (фиг.3).

Импульс 39 последовательности 39-43 с выхода генератора 13 стандартных импульсов проходит открытый в исходном состоянии четвертый электронный ключ 25, закрывает его за собой и через четвертый диод 34 и четвертый вентиль 21 поступает на вход первого генератора 14, а через пятый диод 35 - на вход второго генератора 15 зондирующих импульсов. Срабатывая, генераторы 14, 15 возбуждают ультразвуковые преобразователи 10, 11. В результате в первой и во второй плоскостях излучения одновременно сформируются соответственно первый и второй зондирующие импульсы 44 и 68, обозначенные на фиг.2 символами J₁ и J₂. При этом на время, необходимое для возбуждения первого или второго ультразвуковых преобразователей 10, 11, вход второго усилителя 17 блокируется первым вентилем 18, запирающий вход которого подключен ко второму выходу первого генератора 14, а вход первого усилителя 16 блокируется вторым вентилем 19, запирающий вход которого подключен ко второму выходу второго генератора 15.

Первый зондирующий импульс 44 (акустический сигнал J₁) проходит вдоль отведенного потока в измерительной линии 9 расстояние L_o и, спустя время T₁ после излучения, равное разности значений Т₀ и Т_х (где Т₀ - время, необходимое для прохождения акустическими сигналами J₁ и J₂ расстояния L_о при отсутствии потока, a T_х - интервал времени по длительности, пропорциональный скорости V_x потока), достигает первой плоскости регистрации, преобразуется вторым ультразвуковым преобразователем 11 в электрический сигнал и через второй вентиль 19 поступает на вход первого усилителя 16. Соответствующий зондирующему импульсу 44 электрический импульс 56, сформированный на выходе усилителя 16, проходит открытый в исходном состоянии первый электронный ключ 22, второй диод 32, четвертый вентиль 21 и поступает на вход первого генератора 14, посылающего очередной электрический сигнал на первый ультразвуковой преобразователь 10. Возбуждаясь, преобразователь 10 в виде акустического сигнала 45 производит первое переизлучение первого зондирующего импульса 44. При этом периодически повторяющаяся операция переизлучения зондирующего импульса 44 сопровождается формированием очередных акустических сигналов 45-55 и соответствующих им электрических импульсов 57-67.

Второй зондирующий импульс 68 (акустический сигнал J₂), излученный в направлении, противоположном направлению потока в измерительной линии 9, спустя время Т₂ после излучения, равное сумме значений Т₀ и Т_х, достигает второй плоскости регистрации, преобразуется первым ультразвуковым преобразователем 10 в электрический сигнал и через первый вентиль 18 поступает на вход второго усилителя 17. Соответствующий зондирующему импульсу 68 электрический импульс 81, сформированный на выходе усилителя 17, проходит первый диод 31, четвертый вентиль 21 и поступает на вход первого генератора 14, посылающего электрический сигнал на первый ультразвуковой преобразователь 10. Возбуждаясь, преобразователь 10 формирует в первой плоскости излучения третий зондирующий импульс 69.

Электрический импульс 81 через третий вентиль 20 поступает также на отпирающий вход второго электронного ключа 23, вследствие чего электрический импульс 57, соответствующий акустическому сигналу 45, одновременно с первым электронным ключом 22 проходит второй электронный ключ 23 и своим задним фронтом закрывает ключ 22, а через третий диод 33 открывает третий электронный ключ 24.

Третий зондирующий импульс 69 (акустический сигнал J₁) спустя время T₁ после излучения достигает первой плоскости регистрации, преобразуется вторым ультразвуковым преобразователем 11 в электрический сигнал и через второй вентиль 19 поступает на вход первого усилителя 16. Соответствующий зондирующему импульсу 69 электрический импульс 78, сформированный на выходе усилителя 16, проходит открытый импульсом 57 третий электронный ключ 24, закрывает его за собой, возвращает в исходные состояния электронные ключи 22, 23 и поступает на вход второго генератора 15 зондирующих импульсов. Генератор 15 посылает электрический сигнал на второй ультразвуковой преобразователь 11. Возбуждаясь, преобразователь 11 в виде акустического сигнала 70 производит первое переизлучение второго зондирующего импульса 68. Соответствующий акустическому сигналу 70 электрический импульс 82, как и предыдущий импульс 81, поступает на вход первого генератора 14, посылающего электрический сигнал на первый ультразвуковой преобразователь 10. Возбуждаясь, преобразователь 10 в виде акустического сигнала 71 производит первое переизлучение третьего зондирующего импульса 69. При этом периодически повторяющаяся операция переизлучения второго зондирующего импульса 68 сопровождается формированием очередных акустических сигналов 70, 73, 75, 77 и соответствующих им электрических импульсов 82-86, а периодически повторяющаяся операция переизлучения третьего зондирующего импульса 69 сопровождается формированием очередных акустических сигналов 71, 72, 74, 76 и соответствующих им электрических импульсов 79, 80.

Как показано на фиг.3, очередная четная по порядковому номеру регистрация первого зондирующего импульса 44 производится через интервал времени, равный 2Т₁, а очередная регистрация второго и очередная регистрация третьего зондирующих импульсов 68 и 69 производятся через интервалы времени 2То, равные сумме значений T₁ и Т₂, т.е. через интервалы времени, не зависящие от значения от скорости V_x потока. Такой выбор соотношения значений периодов проведения операций переизлучения зондирующих импульсов позволяет не только определять величину расхода по длительности интервала времени, необходимого для проведения очередного цикла измерения, но и учитывать в процессе измерения погрешность dT, обусловленную зависимостью скорости распространения акустических сигналов от температуры t^o воды в трубопроводе 1. При этом время окончания текущего цикла измерения определяют по моменту очередной (четной по порядковому номеру) регистрации первого зондирующего импульса 44 (электрический импульс 67), которому предшествует момент завершения операций переизлучения второго и третьего зондирующих импульсов 68, 69, соответствующий моменту очередной регистрации второго зондирующего импульса 69 (электрический импульс 86) и одновременно с ней (нечетной по порядковому номеру) регистрации первого зондирующего импульса 44 (электрический импульс 66).

Четные и нечетные регистрации первого зондирующего импульса 44 (четные и нечетные по порядковому номеру электрические импульсы 56-67) выделяют шестым и седьмым электронными ключами 27 и 28. Нечетный импульс 56 (и каждый второй электрический импульс последовательности 57-67) с выхода первого электронного ключа 22 проходит открытый в исходном состоянии седьмой электронный ключ 28, закрывает его за собой, открывает шестой электронный ключ 27 и поступает на второй вход второго логического элемента "И" 37, на первый вход которого с выхода второго усилителя 17 периодически поступают электрические импульсы 81-86. В момент одновременного формирования первым и вторым усилителями 16 и 17 электрических импульсов 66 и 86 на выходе логического элемента 37 формируется сигнал, который поступает на отпирающий вход пятого электронного ключа 26. Четный импульс 57 (и каждый второй электрический импульс последовательности 58-67) с выхода первого электронного ключа 22 проходит открытый предыдущим нечетным импульсом шестой электронный ключ 27, закрывает его за собой, открывает седьмой электронный ключ 28 и поступает на второй вход первого логического элемента "И" 36, первый вход которого соединен с первым входом второго логического элемента 37.

Первый логический элемент 36 и третий вентиль 20 предназначены для предотвращения сбоя в работе электронных ключей 22-24 при одновременном формировании усилителями 16-17 электрических импульсов 60 и 83 и для обеспечения очередного переизлучения второго зондирующего импульса 68 (акустического сигнала 73). Как показано на фиг.2, к выходу первого электронного ключа 22 подключен запирающий вход третьего вентиля 20, а к выходу первого логического элемента 36 - отпирающий вход третьего электронного ключа 24. Это позволяет при одновременном формировании электрических импульсов 60 и 83 заблокировать вентилем 20 отпирающий вход второго электронного ключа 23 и через электронный ключ 24 подключить для электрического импульса 60 вход второго генератора 15 зондирующих импульсов к выходу первого усилителя 16. В результате электрический импульс 60 проходит третий электронный ключ 24, возвращает его в исходное состояние, подтверждает исходное состояние первого и второго электронных ключей 22, 23 и, поступив на вход генератора 15, обеспечивает излучение акустического сигнала 73.

При одновременном формировании первым и вторым усилителями 16, 17 электрических импульсов 66 (нечетный импульс) и 86 третий вентиль 20, блокируя отпирающий вход второго электронного ключа 23 от выхода второго усилителя 17, способствует завершению операций переизлучения второго и третьего зондирующих импульсов 68, 69. Спустя время T₁ после поступления на отпирающий вход пятого электронного ключа 26 сигнала с выхода второго логического элемента 37 на выходе первого усилителя сформируется четный электрический импульс 67, который проходит пятый электронный ключ 26, запирает его за собой, отпирает четвертый электронный ключ 25 и, поступая на запирающий вход четвертого вентиля 21, способствует завершению операции переизлучения первого зондирующего импульса 44.

Первый цикл измерения заканчивается. При этом формирование последовательности стандартных импульсов 39-43 генератором 13 продолжается. Т.к. период 2T (t^o) следования стандартных импульсов выбран равным значению 2Т₀ при температуре t^o воды в трубопроводе 1 ниже минимально возможной, значение периода 2T (t^o) всегда больше значения периода 2Т₀ следования электрических импульсов 78-86. Поэтому интервал времени dT между электрическим импульсом 67, сформированным последним при проведении первого (очередного) цикла измерения, и очередным стандартным импульсом 39, сформированным генератором 13 первым после завершения текущего цикла измерения, используется в качестве поправки к значению интервала времени t_1(2,3), необходимого для проведения текущего цикла измерения. Тем самым в результатах измерения учитывается нестабильность скорости звука в контролируемой среде.

Очередной стандартный импульс 39 проходит открытый импульсом 67 четвертый электронный ключ 25, запирает его за собой и через четвертый диод 34, четвертый вентиль 21, а также через пятый диод 35 поступает на вход первого и на вход второго генераторов 14, 15 зондирующих импульсов. Срабатывая, генераторы 14, 15 возбуждают ультразвуковые преобразователи 10, 11. В результате в первой и во второй плоскостях излучения одновременно сформируются соответственно первый и второй зондирующие импульсы 44 и 68 следующего цикла измерения.

Восьмой и девятый электронные ключи 29, 30 блока 12 предназначены для выделения стандартных импульсов 39 при наличии потока в контролируемом трубопроводе. При этом восьмой электронный ключ 29, вход которого подключен к выходу шестого электронного ключа 27, а запирающий вход соединен со своим выходом, предназначен для выделения первого четного электрического импульса 57, запирающего вход девятого электронного ключа 30. Отпирающий вход ключа 30 подключен к выходу седьмого электронного ключа 28, поэтому при значении скорости V_x потока, отличном от нуля, очередной нечетный электрический импульс 58, поступив на отпирающий вход электронного ключа 30, подключит через него и через четвертый электронный ключ 25 вход схемы 38 регистрации и индикации значений мгновенного и суммарного расходов к выходу генератора 13.

При нулевом значении скорости V_x потока интервалы времени T₁ и Т₂ принимают значение Т₀, поэтому при первой регистрации первого и второго зондирующих импульсов 44 и 68 (электрические импульсы 56 и 81) на выходе второго логического элемента 37 сформируется сигнал, который через ключ 26 подключит отпирающий вход четвертого электронного ключа 25 и запирающий вход четвертого вентиля 21 к выходу шестого электронного ключа 27. Спустя время Т₀ сформированный первым усилителем 16 электрический импульс 57 заблокирует вход первого генератора 14 вентилем 21, а вход схемы 38 электронным ключом 30, и откроет четвертый электронный ключ 25 для стандартного импульса 40, который используют в качестве сигнала для начала следующего цикла измерения (в качестве стандартного импульса 39).

Значение периода t_1(2,3) (частоты) следования последовательности выделенных стандартных импульсов 39, регистрируемых схемой 38, определяется соотношением значений интервалов времени T₁ и T₂, т.е. зависит от значения скорости V_х потока. Это позволяет судить о мгновенном расходе по частоте следования импульсов 39, а по их количеству о суммарном расходе воды в контролируемом трубопроводе.

Как показано на примере (фиг.4), с понижением скорости V_x потока, равной V₁, до значения V₂ период следования t₁ последовательности стандартных импульсов 39 увеличивается до значения t₂ и вместо шести изображенных импульсов 39 за тот же интервал времени электронный блок 12 выделит четыре стандартных импульса. С повышением скорости V_х потока до значения V₃ период t₁ уменьшается до значения t₃ и за указанный интервал времени блок 12 выделит десять импульсов 39. При отсутствии потока (V_x=0) считывание стандартных импульсов 39 не производится. В этом случае (при необходимости) о длительности интервала времени 2N₀T₀, (где N₀ - количество интервалов времени 2Т₀) можно судить по количеству стандартных импульсов 40, используемых в качестве сигналов для начала очередных циклов измерения.

Таким образом, по сравнению с известными в предлагаемом способе и устройстве для его реализации количество информационных сигналов (зондирующих импульсов), формируемых в процессе проведения одного цикла измерения, не является величиной постоянной, а напротив, определяется значением скорости потока контролируемой среды, что позволяет повысить разрешающую способность.

Формула изобретения

1. Способ определения расхода воды в трубопроводе путем периодического измерения скорости потока в заданной области поперечного сечения трубопровода при частичном блокировании потока в этой области, заключающийся в том, что задают область продольного сечения трубопровода, отводят поток из области его частичного блокирования в поперечном сечении в заданную область продольного сечения, вдоль отведенного потока задают первую и вторую базовые плоскости, совмещают с первой базовой плоскостью первую плоскость излучения и вторую плоскость регистрации акустических сигналов совмещают со второй базовой плоскостью первую плоскость регистрации и вторую плоскость излучения акустических сигналов и в начале очередного цикла измерения в первой и второй плоскостях излучения одновременно формируют соответственно первый и второй зондирующие импульсы, отличающийся тем, что в начале первого цикла измерения приступают к формированию последовательности стандартных импульсов, период следования которых выбирают равным удвоенному интервалу времени, необходимому для прохождения зондирующими импульсами заданного расстояния между первой и второй базовыми плоскостями при нулевом значении скорости потока и значении температуры воды в трубопроводе ниже минимально возможной, в момент достижения первым зондирующим импульсом первой плоскости регистрации производят переизлучение указанного импульса, периодически повторяют операцию переизлучения первого зондирующего импульса, в момент достижения вторым зондирующим импульсом второй плоскости регистрации в первой плоскости излучения формируют третий зондирующий импульс, в момент достижения третьим зондирующим импульсом первой плоскости регистрации производят переизлучение второго зондирующего импульса, в момент достижения указанным зондирующим импульсом второй плоскости регистрации производят переизлучение третьего зондирующего импульса, периодически повторяют операции переизлучения второго и третьего зондирующих импульсов, в момент очередной регистрации второго зондирующего импульса и одновременно с ней нечетной по порядковому номеру регистрации первого зондирующего импульса завершают операции переизлучения второго и третьего зондирующих импульсов и в момент последующей четной регистрации первого зондирующего импульса завершают проведение текущего цикла измерения, выделяют из формируемой последовательности стандартных импульсов стандартный импульс, сформированный первым после завершения текущего цикла измерения, и используют его в качестве сигнала к началу проведения очередного цикла измерения, регистрируют выделяемые стандартные импульсы и по частоте их следования судят о мгновенном расходе, а по их количеству - о суммарном расходе.

2. Устройство для реализации способа определения расхода воды в трубопроводе, содержащее исполнительный узел в составе измерительной линии, соединяющей линию полного давления с линией статического давления, и двух ультразвуковых преобразователей, установленных вдоль измерительной линии на базовом расстоянии друг от друга, и электронный блок в составе генератора стандартных импульсов, первого генератора зондирующих импульсов, к первому выходу которого подключен ультразвуковой преобразователь, размещенный перед линией полного давления, второй генератор зондирующих импульсов, к первому выходу которого подключен ультразвуковой преобразователь, размещенный перед линией статического давления, двух усилителей, шести электронных ключей и схемы регистрации и индикации значений мгновенного и суммарного расходов, отличающееся тем, что измерительная линия соединена с линией полного и с линией статического давлений воды в трубопроводе соответственно через первую и через вторую задвижки, а в состав электронного блока дополнительно включены два логических элемента И, три электронных ключа, четыре вентиля и пять диодов, при этом к первому и второму выходам первого генератора зондирующих импульсов подключены соответственно вход и запирающий вход первого вентиля, к первому и второму выходам второго генератора зондирующих импульсов подключены соответственно вход и запирающий вход второго вентиля, к выходу первого вентиля подключен вход второго усилителя, к выходу второго вентиля подключен вход первого усилителя, к выходу первого усилителя подключены входы первого, второго и третьего электронных ключей, к выходу второго усилителя подключены первые входы логических элементов, вход третьего вентиля, а через первый диод - вход четвертого вентиля, к выходу генератора стандартных импульсов подключен вход четвертого электронного ключа, к выходу первого логического элемента подключен отпирающий вход третьего электронного ключа, к выходу второго логического элемента подключен отпирающий вход пятого электронного ключа, к выходу первого электронного ключа подключены отпирающий вход шестого электронного ключа, вход седьмого электронного ключа, запирающий вход третьего вентиля, а через второй диод - вход четвертого вентиля, к выходу второго электронного ключа подключены запирающий вход первого электронного ключа, а через третий диод - отпирающий вход третьего электронного ключа, к выходу третьего электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход первого электронного ключа, запирающий вход второго электронного ключа и вход второго генератора зондирующих импульсов, к выходу четвертого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход восьмого электронного ключа, вход девятого электронного ключа, через четвертый диод подключен вход четвертого вентиля, а через пятый диод - вход второго генератора зондирующих импульсов, к выходу пятого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход четвертого электронного ключа и запирающий вход четвертого вентиля, к выходу шестого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, вход пятого электронного ключа, отпирающий вход седьмого электронного ключа, вход восьмого электронного ключа и второй вход первого логического элемента, к выходу седьмого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа, отпирающий вход шестого электронного ключа, отпирающий вход девятого электронного ключа и второй вход второго логического элемента, к выходу восьмого электронного ключа подключены запирающий вход указанного ключа и запирающий вход девятого электронного ключа, а к выходу девятого электронного ключа подключен вход схемы регистрации и индикации значений мгновенного и суммарного расходов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4