Вихревой расходомер с уменьшенным технологическим вмешательством

Изобретение относится к вихревому расходомеру и способу обнаружения расхода флюида. Вихревой расходомер включает в себя расходомерный трубопровод, имеющий первый конец и второй конец. Отбрасывающая преграда расположена в пределах расходомерного трубопровода между первым концом и вторым концом. Отбрасывающая преграда сконфигурирована для образования вихрей во флюиде, текущем через расходомерный трубопровод. По меньшей мере, один датчик функционально связан с внешней поверхностью расходомерного трубопровода и сконфигурирован для регистрации отдельных деформаций расходомерного трубопровода, образующихся от вихрей в расходомерном трубопроводе. Технический результат – исключение повреждений и износа считывающей структуры. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Вихревые расходомеры используются при управлении производственным процессом для измерения расхода флюида. Вихревые расходомеры обычно вставляются в магистральную трубу или трубопровод, который переносит измеряемый флюид. Промышленные применения включают в себя транспортировку бензина, химикалий, целлюлозно-бумажной массы, материалов месторождений, нефти и газа, например.

[0002] Принцип действия вихревого расходомера основан на явлении вихревой тени, известном как эффект Кармана. Когда флюид проходит тело обтекания, или "плохо обтекаемое тело", он разделяется, и создаются небольшие турбулентные завихрения, или вихри, которые срываются поочередно вдоль, и позади, каждой из сторон плохо обтекаемого тела. Эти вихри приводят к появлению зон флуктуирующего потока и давления, которые регистрируются датчиком. В настоящее время для регистрации таких вихрей используются самые различные типы датчиков, включающие в себя датчики силы, пьезоэлектрические динамические датчики давления, или датчики дифференциального давления, например. Частота образования вихрей по существу пропорциональна скорости флюида.

[0003] Вихревые датчики, используемые в настоящее время для регистрации вихрей в вихревых расходомерах, обычно относительно сложные, и могут иметь дорогостоящую конструкцию. Кроме того, такие датчики требуют дополнительных креплений и надежного уплотнения, поскольку датчик, или некоторая другая подходящая структура, должны быть вставлены в расходомерный трубопровод для взаимодействия с вихрями для их регистрации. Соответственно, технологический флюид приводится в непосредственный контакт с такой структурой, и технологическая вставка должна быть выполнена как герметичная для гарантии того, что технологический флюид не будет утекать.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Вихревой расходомер включает в себя расходомерный трубопровод, имеющий первый конец и второй конец. Отбрасывающая преграда расположена в пределах расходомерного трубопровода между первым концом и вторым концом. Отбрасывающая преграда сконфигурирована для образования вихрей во флюиде, текущем через расходомерный трубопровод. По меньшей мере, один датчик функционально связан с внешней поверхностью расходомерного трубопровода и сконфигурирован для регистрации отдельных деформаций расходомерного трубопровода, образующихся от вихрей в расходомерном трубопроводе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Фиг.1 изображает схематический вид вихревого расходомера в соответствии с техникой предшествующего уровня.

[0006] Фиг.2A - схематический вид участка расходомерного трубопровода, имеющего внешние вихревые датчики в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0007] Фиг.2B - схематический вид расходомерного трубопровода, имеющего внешние вихревые датчики и датчик шума потока в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0008] Фиг.3A - схематический вид, показывающий относительное позиционирование отбрасывающей преграды и пьезоэлектрических пленочных датчиков в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0009] Фиг.3B - схематический вид, показывающий относительное позиционирование отбрасывающей преграды и пьезоэлектрического пленочного датчика, располагаемого выше и ниже по ходу относительно отбрасывающей преграды в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0010] Фиг.4A и 4 B - графическое представление сигнала от вихревого расходомера в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0011] Фиг.5A и 5B - подобный же набор графических представлений, как и на Фиг.4A и 4B, для более низкого расхода флюида.

[0012] Фиг.6A - результаты тестового измерения частоты образования вихрей и вычисления частоты образования вихрей.

[0013] Фиг.6B - график зависимости частоты образования вихрей от расхода.

[0014] Фиг.7A - схематический вид преобразователя вихревого потока в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0015] Фиг.7B - схематический вид преобразователя вихревого потока с присоединенными дополнительными пьезоэлектрическими пленочными датчиками в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0016] Фиг.8 - блок-схема последовательности операций способа предоставления выходного сигнала скорости потока на основании считывания вихрей и, как опция, шумов потока, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0017] На Фиг.1 показан схематический вид вихревого расходомера в соответствии с техникой предшествующего уровня. Вихревой расходомер 100 включает в себя расходомерный трубопровод 102, который переносит в себе флюид. Потоком флюида может быть жидкость, газ, или их комбинация (например, влажный пар). Расходомерный трубопровод 102 обычно прикрепляется к паре фланцев, которые позволяют установить сборку на соответствующих фланцах отрезка трубопровода. Соответственно, каждый из фланцев может включать в себя монтажные отверстия (показанные в полуразрезе), которые позволяют прикрепить каждый фланец к соответственному фланцу флюидной трубопроводной системы.

[0018] Как показано на Фиг.1, вихревой расходомер 100 включает в себя отбрасывающую преграду 118, которая располагается в пределах расходомерного трубопровода 102, простираясь от верхнего его участка к нижнему его участку. Кроме того, если расходомерный трубопровод 102 рассматривать вдоль его оси, то можно видеть, что отбрасывающая преграда 118 обычно устанавливается в центре расходомерного трубопровода 102, простираясь от центра самого верхнего участка расходомерного трубопровода 102 к центру самого нижнего участка расходомерного трубопровода 102. Однако, вихревые расходомеры могут быть реализованы с такими отбрасывающими преградами, которые устанавливаются в других ориентациях, так же как и с отбрасывающими преградами, которые полностью не охватывают весь внутренний диаметр расходомерного трубопровода. Когда флюид обтекает отбрасывающую преграду 118, в потоке флюида возникают вихри. Эти вихри обозначаются как вихревая дорожка Кармана. Вихри возникают, когда поток флюида проходит положение ниже по ходу и вблизи аппарата 126 считывания. Вихри физически взаимодействуют с аппаратом 126, вызывая небольшие перемещения и колебания в аппарате 126. Эти перемещения могут быть преобразованы, или иначе считаны, датчиком, например, датчиком 128, который электрически связан с электронным устройством 130, находящимся в корпусе 132. Соответственно, вихревой расходомер обычно содержит сборку расходомерного трубопровода и электронную сборку, что, при объединении, может обозначаться как преобразователь вихревого потока. Электронное устройство 130, находящееся в корпусе 132, обычно преобразовывает сигнал датчика в стандартизированный сигнал передачи, который предоставляется на выходные соединения 148 для передачи на другое подходящее устройство, например, на технологический контроллер или контроллер клапана.

[0019] Как можно видеть из вышеприведенного чертежа на Фиг.1, предшествующие конструкции вихревого расходомера обычно предоставляют структуру, расположенную в пределах расходомерного трубопровода вблизи отбрасывающей преграды, для регистрации вихрей, или для считывания вихрей иным образом. При этом, структура должна быть тщательно герметизирована, так, чтобы технологический флюид не утекал из расходомерного трубопровода 102. Кроме того, технологический флюид непосредственно взаимодействует со структурой или датчиком, расположенным в пределах расходомерного трубопровода, и может вызвать повреждение, или приводить к износу считывающей структуры.

[0020] Варианты реализации настоящего изобретения, в целом, избегают внутренней структуры считывания вихрей, такой как структура 126, или датчиков других типов, внутри расходомерного трубопровода и измеряют, или регистрируют пульсации давления вихрей внешне на расходомерном трубопроводе. В одном варианте реализации, пульсации давления вихрей регистрируются с использованием множества пьезоэлектрических пленочных датчиков механического напряжения, которые установлены на внешней стенке расходомерного трубопровода вихревого расходомера.

[0021] На Фиг.2A показан схематический вид участка расходомерного трубопровода, такого как расходомерный трубопровод 102 с отбрасывающей преградой 118, расположенной в пределах потока флюида. Как показано на Фиг.2A, первый пьезоэлектрический пленочный датчик 150 установлен на первой стороне расходомерного трубопровода 102 относительно отбрасывающей преграды 118. Второй пьезоэлектрический пленочный датчик 152 расположен на противоположной стороне расходомерного трубопровода 102 относительно первого пьезоэлектрического пленочного датчика 150. Когда вихри срываются на противоположных сторонах отбрасывающей преграды 118, эти флюидные вихри взаимодействуют с боковой стенкой расходомерного трубопровода 102 до такой степени, что пьезоэлектрическая пленка может считывать механическое напряжение в боковой стенке, вызванное падением на нее соответствующего вихря.

[0022] Чертеж на Фиг.2B подобен чертежу на Фиг.2A, и подобные компоненты пронумерованы аналогично. Главное различие между показанным на Фиг.2B вариантом реализации и показанным на Фиг.2A вариантом реализации заключается в добавлении, по меньшей мере, одного пьезоэлектрического пленочного датчика 154 выше по ходу. Как показано, датчик 154 установлен выше по ходу относительно отбрасывающей преграды 118, на любой стороне(-ах) расходомерного трубопровода 102. Хотя на Фиг.2B показан единственный верхний по ходу пьезоэлектрический пленочный датчик, предполагается, что варианты реализации настоящего изобретения включают в себя больше чем один пьезоэлектрический пленочный датчик, располагаемый выше по ходу. Фактически, такие варианты реализации могут позволить согласовать располагаемый выше по ходу датчик с располагаемым ниже по ходу датчиком для упрощения обработки сигнала или для удаления шумовых компонентов.

[0023] Из численного анализа было определено, что относительная микро-деформация расходомерного трубопровода вихревого расходомера на противоположных сторонах плохо обтекаемого тела или отбрасывающей преграды будет равна приблизительно 2,5 и что выходное напряжение от пьезоэлектрической пленки при таком местоположении будет равно приблизительно 30 милливольт, для такого коэффициента электромеханического преобразования, когда пьезоэлектрические пленочные датчики имеют 12 милливольт на единицу микро-деформации. Для проверки такого моделирования, был сконструирован вихревой расходомер размера DN80 (3 дюйма) с пьезоэлектрическими пленочными датчиками, где пьезоэлектрические пленочные датчики были прикреплены на противоположных сторонах расходомерного трубопровода. Пьезоэлектрические пленки были типа SDT1-028K, доступные от Measurement Specialties of Hampton, Virginia.

[0024] На Фиг.3A представлен схематический вид, показывающий относительное позиционирование отбрасывающей преграды 118 и пьезоэлектрических пленочных датчиков 150, и 152 в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. Отбрасывающая преграда 118 установлена так, что она располагается приблизительно на центральной линии расходомерного трубопровода 102. Кроме того, отбрасывающая преграда 118 установлена непосредственно перед серединой между установочными фланцами. В показанном на Фиг.3A варианте реализации флюид течет от левой стороны сборки расходомерного трубопровода к правой стороне. Таким образом, в отличие от показанного на Фиг.2A варианта реализации, пьезоэлектрические пленочные датчики 150 и 152 установлены снизу по ходу относительно отбрасывающей преграды 118, на противоположных сторонах расходомерного трубопровода 102.

[0025] Чертеж на Фиг.3B подобен чертежу на Фиг.3A, и подобные компоненты пронумерованы подобно. Главное различие между показанным на Фиг.3B вариантом реализации и тем, что на Фиг.3A, заключается во введении выше по ходу пьезоэлектрического пленочного датчика 154. Как показано, верхний по ходу пьезоэлектрический пленочный датчик 154 установлен выше по ходу относительно отбрасывающей преграды 118, на любой стороне(-ах) расходомерного трубопровода 102.

[0026] Хотя на Фиг.3A показана пара пьезоэлектрических пленочных датчиков 150, 152, предполагается также, что могут быть использованы различное количество пьезоэлектрических пленочных датчиков для считывания внешней деформации или механического напряжения расходомерного трубопровода 102 в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения. Например, единственный пьезоэлектрический пленочный датчик может быть достаточным для считывания деформаций и предоставления значимой информации о частоте вихревого потока. Это так, в частности, если единственный пьезоэлектрический пленочный датчик по существу обернут вокруг всей внешней окружности расходомерного трубопровода 102. Кроме того, более чем два пьезоэлектрических пленочных датчика также могут быть использованы в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения. Например, пьезоэлектрический пленочный датчик 154, как показано на Фиг.3B, расположенный сверху по ходу относительно отбрасывающей преграды 118, может позволить до некоторой степени сократить шумы общего свойства. Например, если расположенный выше по ходу насос дает флуктуации давления в технологическом флюиде, то датчик верхний по ходу может считывать такие возмущения флуктуаций на боковой стенке трубопровода, так, что они могут быть удалены из сигналов, создаваемых нижними по ходу пьезоэлектрическими пленочными датчиками. Такое удаление может быть выполнено любым подходящим образом, но в одном варианте реализации это включает в себя цифровой анализ сигнала верхнего по ходу датчика для идентификации некоторых частотных характеристик, например, пульсаций накачки, так чтобы определенная частота могла быть поглощена или иначе удалена из сигналов, предоставляемых нижними по ходу пьезоэлектрическими пленочными датчиками.

[0027] На Фиг.4A и 4B показано графическое представление сигнала от вихревого расходомера в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Выходные напряжения Upf1 и Upf2 от пьезоэлектрических пленочных датчиков 150, 152, соответственно, были измерены многоканальным цифровым осциллографом. Разностный сигнал р ΔUpf был вычислен на основании различия между Upf1 и Upf2. Частота образования вихрей была определена, используя Быстрое Преобразование Фурье (FFT). Как показано на Фиг.4A, ΔUpf выражается в милливольтах по вертикальной шкале, тогда как время в миллисекундах отображено на горизонтальной шкале. Кроме того, на Фиг.4B показан спектр сигнала ΔUpf для расхода 130 кубических метров в час. Как можно видеть, на Фиг.4B показано множество частотных пиков. Первый частотный пик, соответствующий частоте образования вихрей, показан на частоте 95,37 Гц. Кроме того, более существенный частотный пик показан на 200,27 Гц. Пик на 200,27 Гц соответствует частоте потока пульсаций от одного или более насосов, которые подают воду в макетном испытании. Как сформулировано ранее, верхний по ходу пьезоэлектрический датчик измеряет шум потока, например, пульсации от насосов, и анализ этого укажет, что 200-герцевый частотный диапазон должен игнорироваться при вычислении или другом определении частоты образования вихрей в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

[0028] На Фиг.5A и 5B показан подобный же набор графических представлений, что и на Фиг.4A и 4B для более низкого расхода флюида. В изображенном на Фиг.5A и 5B испытании, использовался расход воды в 90 в кубических метров в час. Как показано, в частности, на Фиг.5B, частотный анализ спектра сигнала указывает пик на частоте 66,76 Гц, и это частота образования вихрей. Подобные анализы при 60 кубических метрах в час и 30 кубических метров в час указали соответствующие частоты образования вихрей 47,68 Гц и 38,15 Гц. Эти результаты сравнивались с вычислениями вихрей и различные измеренные расходы на основании измеренной частоты образования вихрей в целом совпадали с расчетной частотой образования вихрей, по меньшей мере, для трех испытаний с более высоким расходом, показанных на Фиг.6B. Таблица на Фиг.6A показывает сравнение измеренной частоты образования вихрей из результатов испытаний с частотой образования вихрей, вычисленной с использованием K-фактора калибровки вихревого расходомера. Сравнение частоты образования вихрей, полученной при испытании, и расчетными значениями, показывает относительно линейную зависимость от расхода.

[0029] На Фиг.7A показан схематический вид преобразователя вихревого потока в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. Как показано на Фиг.7A, сборка расходомерного трубопровода включает в себя расходомерный трубопровод 102 с установленной в нем отбрасывающей преградой 118. Кроме того, в показанном на Фиг.7A варианте реализации, пара пьезоэлектрических пленочных датчиков 150, 152 установлена снаружи расходомерного трубопровода 102 на противоположных сторонах отбрасывающей преграды 118 и на внешней стороне расходомерного трубопровода 102.

[0030] Чертеж на Фиг.7B подобен таковому на Фиг.7A, и подобные компоненты пронумерованы аналогично. Главное различие между показанным на Фиг.7B вариантом реализации и таковым на Фиг.7A заключается во введении верхнего по ходу пьезоэлектрического пленочного датчика 154. Как показано, верхний по ходу пьезоэлектрический пленочный датчик 154 располагается выше по ходу относительно отбрасывающей преграды 118, на любой стороне(-ах) расходомерного трубопровода 102.

[0031] Каждый из пьезоэлектрических пленочных датчиков 150, 152, 154 электрически связан с электронной измерительной схемой 160 электронной схемы 130 преобразователя. Электронная измерительная схема 160 обычно включает в себя один или более подходящих аналого-цифровых преобразователей, имеющих достаточно широкую полосу пропускания для фиксации событий пульсации боковой стенки расходомерного трубопровода. Обращаясь снова к некоторым из результатов испытаний относительно макетного датчика, подходящие результаты были получены с электронной измерительной схемой, которая имела возможность преобразовать 25 измерений за 10 миллисекунд. Кроме того, если используются датчики с более широкой полосой пропускания, множественные точки данных могут быть усреднены для повышения точности данных. Электронная измерительная схема 160 связана с контроллером 162, который, в одном варианте реализации, является микропроцессором.

[0032] Микропроцессор 162 сконфигурирован, посредством аппаратных средств, программного обеспечения, или комбинации этого, для анализа цифровых сигналов, предоставляемых электронной измерительной схемой 160, и предоставления расхода технологического флюида на основании частоты образования вихрей и, как опция, шума потока. Как сформулировано выше, контроллер 162 может выполнять Быстрое Преобразование Фурье сигналов датчика вихрей для идентификации частоты образования вихрей и/или для идентификации частоты других артефактов, которые могут вызвать шум или ошибку. Контроллер 162 связан со схемой 164 коммуникации, которая может взаимодействовать с петлей технологической связи или сегментом, используя любой подходящий протокол технологической связи, например, протокол взаимодействия с удаленным датчиком с шинной адресацией (HART®), FOUDATIONTM Fieldbus, или другие. Кроме того, в вариантах реализации, где вихревой расходомер связывается беспроводным образом, схема 164 коммуникации может поддерживать протокол беспроводной технологической связи, такой как в соответствии с IEC 62591 (WirelessHART).

[0033] Электронное устройство 130 расходомера также включает в себя схему 166 питания, которая обеспечивает надлежащее питание всех компонент электронной схемы 130. В вариантах реализации, где вихревой расходомер связан с проводной сетью или сегментом технологической связи через проводники 158, модуль 166 питания может принимать и соответственно формировать электропитание от проводной сети технологической связи для обеспечения рабочего питания компонент электронной схемы 130. Соответственно, некоторые варианты реализации настоящего изобретения могут быть полностью запитаны проводной сетью или сегментом технологической связи, к которым они присоединены. В других вариантах реализации, когда преобразователь вихревого расхода не присоединен к проводной сети или сегменту технологической связи, модуль 166 питания может включать в себя подходящую батарею или источник энергии для обеспечения электроэнергии для компонент электронной схемы 130 на требуемый промежуток времени.

[0034] На Фиг.8 показана блок-схема последовательности операций способа предоставления выходного сигнала скорости потока на основании считывания вихрей в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Способ 300 начинается в блоке 302, где в пределах расходомерного трубопровода предоставляется отбрасывающая преграда. Отбрасывающая преграда специально сконфигурирована для образования вихрей в флюиде когда флюид обтекает отбрасывающую преграду. Отбрасывающая преграда может иметь любую подходящую форму, уже известную к настоящему времени или разработанную позднее. В одном примере, отбрасывающая преграда может иметь относительно плоскую переднюю поверхность, и суженные боковые стенки, простирающиеся до относительно узкой задней поверхности, так, как это показано на Фиг.2.

[0035] Затем, в блоке 304, технологический флюид начинает течь через расходомерный трубопровод. Когда технологический флюид течет через расходомерный трубопровод, он создает появляющиеся периодически вихри, когда он обтекает отбрасывающую преграду. В блоке 306, внешние деформации расходомерного трубопровода регистрируются с использованием одного или более датчиков, установленных на расходомерном трубопроводе, или иначе связанных с расходомерным трубопроводом. Как сформулировано выше, когда вихри падают на внутреннюю боковую стенку, или иначе взаимодействуют с внутренней боковой стенкой расходомерного трубопровода, расходомерный трубопровод и сам испытает регистрируемую деформацию. В одном варианте реализации, эта деформация регистрируется с использованием одного или более пьезоэлектрических пленочных датчиков. Однако, способ 300 может быть осуществлен с любым подходящим способом регистрации деформации или с любой методикой.

[0036] Затем, в блоке 308, частоты образования вихрей вычисляются на основании деформаций, детектированных в блоке 306. В одном варианте реализации, частота образования вихрей может быть вычислена посредством выполнения частотного анализа сигнала регистрации деформации. Один из примеров такого частотного анализа - это Быстрое Преобразование Фурье. Наконец, в блоке 310, вычисленная частота образования вихрей используется для предоставления выходного сигнала скорости потока. Этот выходной сигнал скорости потока может быть указан локально вихревым расходомером и/или передан одному или более удаленным устройствам, как соответствующий сигнал.

[0037] Как опция, в блоке 312, технологический флюид течет через расходомерный трубопровод. Когда технологический флюид течет через расходомерный трубопровод выше по ходу относительно отбрасывающей преграды, он создает шум потока. В блоке 314, внешние деформации расходомерного трубопровода от шума потока регистрируются с использованием одного или более датчиков, установленных на любых или противоположных сторонах расходомерного трубопровода. В блоке 308, частоты образования вихрей вычисляются на основании деформаций, детектированных в блоке 306 и деформаций расходомерного трубопровода от шума потока. В одном варианте реализации, частота образования вихрей может быть вычислена посредством выполнения частотного анализа общего сигнала регистрации деформации. Один из примеров такого частотного анализа - это Быстрое Преобразование Фурье. Наконец, в блоке 310, вычисленная частота образования вихрей используется для предоставления выходного сигнала скорости потока. Этот выходной сигнал скорости потока может быть указан локально вихревым расходомером и/или передан одному или более удаленным устройствам, как соответствующий сигнал.

[0038] Хотя настоящее изобретение было описано в отношении предпочтительных вариантов реализации, специалисты в данной области техники увидят, что могут быть выполнены изменения в форме и деталях, не отступая от принципов и объема притязаний изобретения. Например, хотя варианты реализации настоящего изобретения описывались относительно пьезоэлектрических пленочных датчиков, такие датчики представляют собой просто примеры датчиков с подходящими возможностями считывания для внешнего регистрации попадания вихрей на расходомерный трубопровод. Таким образом, другие типы датчиков, или теперь известных, или позднее разработанных, могут быть пригодны для использования в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

1. Вихревой расходомер, содержащий:

расходомерный трубопровод, имеющий первый конец и второй конец;

отбрасывающую преграду, расположенную в пределах расходомерного трубопровода между первым концом и вторым концом, причем отбрасывающая преграда сконфигурирована для образования вихрей во флюиде, текущем через расходомерный трубопровод; и

по меньшей мере, один датчик, функционально связанный с внешней поверхностью расходомерного трубопровода и сконфигурированный для регистрации отдельных деформаций расходомерного трубопровода, образующихся от вихрей в расходомерном трубопроводе.

2. Вихревой расходомер по п.1, причем, по меньшей мере, один датчик представляет собой пьезоэлектрический пленочный датчик.

3. Вихревой расходомер по п.2, причем, по меньшей мере, один датчик установлен на внешней поверхности расходомерного трубопровода.

4. Вихревой расходомер по п.3, причем, по меньшей мере, один датчик включает в себя множество пьезоэлектрических пленочных датчиков.

5. Вихревой расходомер по п.4, причем множество датчиков включает в себя первый датчик, расположенный на первой стороне расходомерного трубопровода, и второй датчик, расположенный на второй стороне расходомерного трубопровода, которая противоположна первой стороне.

6. Вихревой расходомер по п.5, причем первый и второй датчики установлены вблизи отбрасывающей преграды.

7. Вихревой расходомер по п.5, причем первый и второй датчики установлены снизу по ходу относительно отбрасывающей преграды.

8. Вихревой расходомер по п.4, причем множество датчиков включает в себя первый датчик, расположенный на первой стороне расходомерного трубопровода на первой стороне отбрасывающей преграды, и второй датчик, расположенный на первой стороне расходомерного трубопровода на второй стороне отбрасывающей преграды.

9. Вихревой расходомер по п.5, причем множество датчиков включает в себя, по меньшей мере, один дополнительный датчик, установленный на внешней поверхности расходомерного трубопровода сверху по ходу относительно отбрасывающей преграды.

10. Вихревой расходомер по п.1, дополнительно содержащий электронное устройство расходомера, связанное, по меньшей мере, с одним датчиком и сконфигурированное для создания выходного сигнала расхода технологического флюида на основании регистрации частоты образования вихрей.

11. Вихревой расходомер по п.10, причем электронное устройство расходомера сконфигурировано для выполнения частотного анализа сигнала, по меньшей мере, от одного датчика для регистрации частоты образования вихрей.

12. Вихревой расходомер по п.11, причем частотный анализ представляет собой Быстрое Преобразование Фурье (FFT).

13. Вихревой расходомер по п.10, причем электронное устройство расходомера сконфигурировано для выполнения анализа сигнала, по меньшей мере, от одного датчика, установленного на внешней поверхности расходомерного трубопровода сверху по ходу относительно отбрасывающей преграды для регистрации шумов потока и, по меньшей мере, одного датчика, установленного на внешней поверхности расходомерного трубопровода снизу по ходу относительно отбрасывающей преграды для регистрации частоты образования вихрей.

14. Способ обнаружения расхода флюида, содержащий:

предоставление расходомерного трубопровода для приема потока флюида;

предоставление неподвижной структуры, которая создает вихри, когда флюид обтекает неподвижную структуру;

регистрацию деформаций внешней поверхности расходомерного трубопровода, обусловленных физическими взаимодействиями между вихрями и расходомерным трубопроводом;

использование детектированных деформаций для определения частоты образования вихрей; и

предоставление выходного сигнала расхода на основании частоты образования вихрей.

15. Способ по п.14, причем предоставление неподвижной структуры включает в себя установку отбрасывающей преграды в пределах расходомерного трубопровода.

16. Способ по п.14, причем регистрация деформаций внешней поверхности включает в себя контроль сигнала, по меньшей мере, от одного датчика, связанного с внешней поверхностью расходомерного трубопровода.

17. Способ по п.16, причем, по меньшей мере, один датчик представляет собой пьезоэлектрический пленочный датчик.

18. Способ по п.14, причем регистрация деформаций внешней поверхности расходомерного трубопровода выполняется в двух различных местоположениях на расходомерном трубопроводе.

19. Способ по п.18, причем два различных местоположения находятся на противоположных сторонах расходомерного трубопровода.

20. Способ по п.18, причем два различных местоположения находятся снизу по ходу относительно неподвижной структуры.

21. Вихревой расходомер, содержащий:

электронное устройство расходомера, сконфигурированное для определения частоты образования вихрей и предоставления выходного сигнала расхода флюида;

расходомерный трубопровод, имеющий первый конец и второй конец;

отбрасывающая преграда, расположенная в пределах расходомерного трубопровода для образования вихрей во флюиде, текущем через расходомерный трубопровод; и

множество пьезоэлектрических пленочных датчиков, каждый связанный с электронным устройством расходомера и установленный на внешней поверхности расходомерного трубопровода, множество пьезоэлектрических пленочных датчиков, конфигурируемых для регистрации деформации расходомерного трубопровода, образующейся от вихрей, падающих на расходомерный трубопровод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при отведении сточных вод общесплавных систем водоотведения. Узел перераспределения стоков включает в себя бассейн канализования и дополнительный бассейн канализования, межбассейновую насосную станцию с подводящим трубопроводом и напорной линией, межбассейновый коллектор, выполненный с возможностью в самотечном режиме транспортировать воду из дополнительного бассейна канализования в бассейн канализования.

Изобретение относится к средствам для оценки потока метана в атмосферу, переносимого всплывающими пузырьками, выходящими из верхнего слоя осадочных пород на дне водоема.

Настоящее изобретение относится к расходомерам и, в частности, к способам измерения на основе эффекта Кориолиса, которые обеспечивают непрерывный контроль и большую точность в количественных и качественных измерениях потока многофазного флюида.

Изобретение относится к автоматизированным способам откачки и учета нефтепродуктов или других жидкостей с низким давлением насыщенных паров, сливаемых из железнодорожных (далее ЖДЦ) автоцистерн и других емкостей, а именно к динамическим способам измерения массы топлив с наименьшей погрешностью измерения и высокой надежностью выполнения такого измерения именно при полном освобождении цистерн от транспортируемых в них сред.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к теплосчетчикам, содержащим первичный преобразователь расхода на основе электромагнитных расходомеров (ЭМР), и может быть использовано для определения расхода в полностью заполненном трубопроводе электропроводящей жидкой средой, на объектах, удаленных от питания промышленного электроснабжения.

Изобретение относится к способу определения достоверности измерения вибрационного расходомера и электронному измерителю для расходомера. Способ содержит следующие этапы, на которых: помещают технологический флюид в вибрационный измеритель; измеряют количество вовлеченного газа в технологическом флюиде, причем количество вовлеченного газа определяется объемом газа; и определяют уровень достоверности измерения по меньшей мере одного рабочего параметра потока на основании количества вовлеченного газа в технологическом флюиде и интервала времени между регистрациями состояний флюида.

Предоставляется способ обнаружения неточного измерения расхода вибрационным измерителем. Способ включает в себя текущий через вибрационный измеритель флюид и измерение расхода и плотности флюида вибрационным измерителем, и вычисление скорости изменения плотности флюида.

Изобретение относится к области контроля нарушений протекания жидкой среды (3) в трубопроводе (2). Способ включает в себя этапы, на которых осуществляют регистрацию в трубопроводе (2) в заданные моменты времени давления жидкой среды (3) и ее текущего расхода, передачу зарегистрированных данных в вычислительный блок (5), вычисление в нем теоретического расхода жидкой среды (3) с учетом заданной функции расхода и определение соответствующей отдельной степени нарушения протекания жидкой среды, а затем вычисление на основании ряда определенных отдельных степеней нарушения протекания жидкой среды и с применением стохастических методов интервала значений, в пределах которого с устанавливаемой вероятностью находится упомянутая степень нарушения, и определение наличия нарушений протекания жидкой среды.

Изобретение относится к вихревым расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидкостей и газов. Чувствительный элемент вихревого расходомера включает герметичный вакуумированный корпус, круглую упругую мембрану с утолщенной периферической частью, прикрепленные к противоположным сторонам мембраны плоскую лопатку и рычаг-противовес, выполненный в виде биметаллической пластины, плоскость которой развернута на 90° по отношению к плоскости лопатки, прикрепленный к концу рычага отражательный элемент в виде куба с тремя зеркальными взаимно перпендикулярными гранями а, б, и в, три сдвоенных волоконно-оптических жгута, срезы которых расположены вблизи зеркальных граней куба и обтекатель.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям вместимостей замкнутых герметизированных объемов в различных сложных системах и установках, имеющих отношение к вакуумной технике, с возможностью размещения внутри их объемов пористых материалов и/или элементов конструкций из них.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества. Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества, поступающей по трубопроводу сечением S за время Т, состоит в определении скорости потока вещества U в трубопроводе, в определении силы F, с которой поток контролируемого вещества воздействует на элемент сопротивления потоку в трубопроводе, и в вычислении этой массы по формуле где Мх - масса измеряемого вещества компонента «х» за время Т, К - градуировочный коэффициент, ρх и ρу - известные плотности двух компонентов соответственно «х» и «у» контролируемого вещества.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в вихревых расходомерах для измерения объемного расхода с использованием вихрей Кармана. Вихревой расходомер содержит проточную часть и тело обтекания, установленное в проточной части поперек диаметра.

Изобретение относится к вихревым расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидкостей и газов. Чувствительный элемент вихревого расходомера включает герметичный вакуумированный корпус, круглую упругую мембрану с утолщенной периферической частью, прикрепленные к противоположным сторонам мембраны плоскую лопатку и рычаг-противовес, выполненный в виде биметаллической пластины, плоскость которой развернута на 90° по отношению к плоскости лопатки, прикрепленный к концу рычага отражательный элемент в виде куба с тремя зеркальными взаимно перпендикулярными гранями а, б, и в, три сдвоенных волоконно-оптических жгута, срезы которых расположены вблизи зеркальных граней куба и обтекатель.

Изобретение относится к вихревым расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидкостей и газов. Чувствительный элемент вихревого расходомера включает герметичный вакуумированный корпус, круглую упругую мембрану с утолщенной периферической частью, прикрепленные к противоположным сторонам мембраны плоскую лопатку и рычаг-противовес, выполненный в виде биметаллической пластины, плоскость которой развернута на 90° по отношению к плоскости лопатки, прикрепленный к концу рычага отражательный элемент в виде куба с тремя зеркальными взаимно перпендикулярными гранями а, б, и в, три сдвоенных волоконно-оптических жгута, срезы которых расположены вблизи зеркальных граней куба и обтекатель.

Изобретение относится к технике измерения расхода и количества текучих сред, а конкретно к вихревым расходомерам, и предназначено для использования в случаях, когда при эксплуатации преобразователь расхода подвергается значительным механическим перегрузкам, например, при его расположении на транспортном средстве или вблизи агрегата, работа которого сопровождается сильной вибрацией.

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру для измерения расхода текучей среды. Ультразвуковой расходомер для измерения расхода текучей среды (1) содержит измерительную трубку (2) и ультразвуковой преобразователь (3), причем измерительная трубка (2) имеет преобразовательную камеру (4), которая представляет собой выемку, находящуюся вне поперечного сечения потока в измерительной трубке (2), и генерирует завихрения в потоке текучей среды (1), причем для ультразвукового преобразователя (3) предусмотрен контакт с текучей средой (1) в преобразовательной камере (4) измерительной трубки (2), и ультразвуковой преобразователь (3) имеет корпус (5) преобразователя с ультразвуковым окном (8) и преобразовательный элемент (6), причем на направленной внутрь измерительной трубки (2) торцевой стороне (7) корпуса (5) преобразователя, у ультразвукового окна (8) корпуса (5) преобразователя предусмотрен цилиндрический экран (9), выполненный трубообразным и предназначенный для экранирования пути распространения ультразвуковых сигналов от завихрений, возникающих в потоке текучей среды.

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к вихревым расходомерам, предназначенным для измерения расхода и количества жидкостей и газов, протекающих в трубопроводах, и может быть использовано для контроля, регулирования и учета потоков текучих сред.

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. Полевое устройство для мониторинга технологического параметра текучей среды промышленного процесса содержит технологический компонент, который представляет относительное движение в зависимости от технологического параметра, устройство захвата изображения, которое изменяется вследствие относительного движения технологического компонента, и процессор обработки изображения, соединенный с устройством захвата изображения.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть преимущественно использовано для измерения расхода и количества природного газа при коммерческом учете.

Использование: для измерения расхода жидкостей и газов. Сущность изобретения заключается в том, что вихреакустический преобразователь расхода содержит корпус с проточной частью 1, тело обтекания 2, пьезоизлучатель 3 и пьезоприемник 4 с первым и вторым дисковыми пьезоэлементами 5 и 6 соответственно, установленные на одной оси диаметрально противоположно за телом обтекания 2 так, что их излучающие поверхности параллельны между собой, генератор 7, первый 8 и второй 9 развязывающие трансформаторы с первой, второй и третьей обмотками каждый, усилитель 10, фильтр 11, фазовый детектор 12, микропроцессорный блок 13.

Изобретение относится к вихревому расходомеру и способу обнаружения расхода флюида. Вихревой расходомер включает в себя расходомерный трубопровод, имеющий первый конец и второй конец. Отбрасывающая преграда расположена в пределах расходомерного трубопровода между первым концом и вторым концом. Отбрасывающая преграда сконфигурирована для образования вихрей во флюиде, текущем через расходомерный трубопровод. По меньшей мере, один датчик функционально связан с внешней поверхностью расходомерного трубопровода и сконфигурирован для регистрации отдельных деформаций расходомерного трубопровода, образующихся от вихрей в расходомерном трубопроводе. Технический результат – исключение повреждений и износа считывающей структуры. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх