Устройство для контроля давления жидкости в трубопроводах

 

ОЙ-ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сева Сеавтсвиа

Се рюаиатичееюиюк

Уэевубиенс

<>655918 (6Ц Дополнительное к авт. свив-ву (23) 3аявлено 21.1276 (И) 2431983/18-10 с присоединением заявки,В (23) Приоритет (51) N. Кл.

G 01 L 11/00

Государственный комитет

СССР

IIo делам изобретений н открытий ()публикпванп 05.04.79,51оллетень Я 13 (6$) УДК 534.232 (088 ° 8) Дата опубликования описания 0604.79

Э,Д.Крылова, Н.И.Бражников и В.С.Усанов

Pl) Заввитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

В ТРУБОПРОВОДАХ

Изобретение относится к технической акустике и к средствам автоматического контроля параметров жидких сред в технологических процессах и может найти применение в авиационной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Известны устройства для контроля давления в трубопроводах, содержащие излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, установленные на наружной поверхности трубопровода с контролируемой средой, усилитель, соединенный с приемником, генератор, подключенный к излучателю, времяизмеритель- >5 ный блок и регистратор (1).

Недостатком устройств является отсутствие блока компенсации температурных погрешностей, что делает невозможным его применение при измене- © нии температуры контролируемой жидкости.

Наиболее близким к предложенному является устройство для контроля давления жидкости в трубопроводах, содер жащее излучатель и приемник акустических колебаний на:преломляющих эву- копроводах, установленных на одной стороне трубопровода с контролируемой жидкостью, усилитель, соеднненныйЗО с приемником, импульсный генератор, подключенный к излучателю и соединенный с времяизмерительным блоком, состоящим иэ последовательно соединенных блока задержки, формирователя видеоимпульсов, блока автоматической регулировки амплитуды отсечки и интегратора, подключенного к сумматору, второй вход которого соединен с блоком термокомпенсации, а выход — с регистратором (2).

Недостатком этого устройства является то, что в нем термочувствительный. элемент размещен на наружной поверхности трубопровода в непосредственной близости от излучателя или приемника акустиЧеских колебаний.

При этом возникает погрешность измерения температуры, обусловленная тепловой инерцией передачи термочувствительному элементу температуры жидкости через наружную стенку трубопровода, влиянием на точность измерения температуры жидкости, а следо- вательно, и иа точность контроля давления, температуры окружающей среды и ряд других погрешностей измерения температуры, присущих контактным методам измерения температуры.

6559

Цепью изобретения является повышение надежности и точности контроля давления жидкости в трубопроводах гидравлических систем при изменении температуры рабочей жидкости.

Эта цель достигается благодаря тому, что блок термокомценсации выполнен и виде последовательной цепи из второго блока задержки, второго формирователя видеоимпульсов, второго. интегратора и усилителя постоянного тока, и в устройство введена 10 селектирующая цепь s виде последовательно соединенных третьего блока задержки, генератора селекторных импульсов и селекторого усилителя, при этом вход второго блока задерж- 15 ки соединен с импульсным генератором, второй вход второго формирователя видеоимпульсов соединен с усилителем, вход третьего блока задержки — с импульсным генератором, сигнальный n() ахи селекторного усилителя подключен к выходу усилителя, а выход — ко второму входу первого формирователя видеоимпульсов, угол наклона заукопроаодоа излучателя и приемника выбран иэ соотношения

81лск =

С

c„ где Й вЂ” угол наклона заукопроаода к образующей трубопровода; ЗО

С - скорость распространения продольных акустических колебаний а заукопроводе;

C„- скорость распространения нормальной акустической волны а стенке трубопровода.

На фиг. 1, представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — импульсные диаграммы работы отдельных узлов устройства. устройство для контроля давления 4 > жидкости в трубопроводах содержит излучатель l и приемник 2 акустических колебаний на преломляющих звукопроводах 3 и 4, установленных на трубопроводе 5 с Контролируемой средсй 45 б., К излучателю l подключен импульсный генератор 7, а приемник 2 соединен с усилителем 8, выход которого через времяиэмерительный блок 9 и сумматор 10 соединен с регистратором 58

ll. Эаукопроводы 3 н 4 имеют внешнее теплоизолирующее покрытие (на чертеже не показано) .

Времяиэмерительный блок 9 состоит иэ последовательно соединенных блока

12 задержки, формнрователя 13 видеоИМПУЛЬСОВ, ПОДКЛЮЧЕННОГО К ЕГО ВЫХОду блока 14 автоматически регулируемой амплитудной отсечки и интегратора 15.

Блок 16 термокомпенсации представляет собой электроакустическую цепь, состоящую из второго блока 17 задержки, соединенного входом с выходом импульсного генератора 7, второго формирователя 18 видеоимпульсов, стопным65

18 . 4 входом соединенного с выходом усилио теля 8, второго интегратора 19 и усилителя 20 постоянного тока, выход которого подключен ко второму входу сумматора 1О.

Устройство имеет также последовательно подключенный к выходу импульсного генератора 7 третий блок 21 задержки„ генератор 22 селектирующих . импульсов и селекторный усилитель 23, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя 8.

Устройство для контроля давления жидкости в трубопроводах работает следующим образом.

Генератор 7 короткими электрическими импульсами (фиг.2,а) возбуждает излучатель l„ который посылает в эвукопровод 3 распространяющиеся со скоростью С импульсы 24 ультразвуковых колебаний под углом а.относительно нормали к стенке трубопровода 5. Че= рез стенку импульсы ультразвуковых колебаний частично проходят в жидкОсть ПОД углОм ;(3 =агсзхп(s1Ac() От» носительно нормали к стенке трубопровода (где С вЂ” скорость распространения акустических колебаний в жидкости) в виде импульсной акустической волны 25 и частично трансфорьыруются а нормальную акустическую волну

26, распространяющуюся по стенке трубопровода 5 вдоль ее образующей.

Для эффективной трансформации нормальной акустической волны угол a( ввода импульсов акустической волны а стенку трубопровода 5 устанавливается равным агсзЫ ы (С - скорость

Сп распространения нормальной акустической волны по стенке трубопровода 5).

Импульсная акустическая волна 25 распространяется через трубопровод

5 в контролируемую среду 6 и, достигнув противоположной стороны трубопровода, отражается и распространяется по направлению к той стенке трубОПРОВОДа, сО стОРоны которой вводились импульсы акустических колебаний.

На этой стороне отраженная импульсная акустическая волна трансформируется в преломляющем звукопроаоде 4, аналогичном звукопроводу 3 излучателя, в информативный импульс 27 акустических колебаний, который распространяется в звукопроводе 4 под углом

e(относительно нормали к стенке трубопровода 5. Приемник 2 преобразует поступивший импульс 27 акустических колебаний в информативный импульсный электрический сигнал. Информативные импульсы поступают на приемник 2 че-, рез промежуток времени т после посылки импульсов акустических колебаний излучателем 1 в заукопровод 3. При этом время Ъ зависит от величины Р контролируемого давления и от температуры t в жидкости.

655918

Формула изобретения

УсФройство для контроля давления жидкости в труболроводах, содержашее

Одновременно с информативным импульсом 27 акустических колебаний на йриемник 2 поступает также импульс

28 акустических колебаний, трансформированных в преломляющем эвукопроводе 4 из нормальной акустической волны 26, пришедшей от звукопровода 5

3 к звукопроводу 4 по стенке трубопровода 5, Этот импульс поступает на приемник 2 ранее информативного импульса и преобразуется в опорный импульсный электрический сигнал. Время р ъ поступления в приемник 2 опорного импульса, отсчитанное относительно момента ввода импульса 24 акустических колебаний и звукопровод 3, зависит от температуры жидкости и на по-! рядок меньше зависит от контролируемого давления P a жидкости 6.

С приемника 2 опорный 28 и информативный 27 электрические сигналы постуПают в усилитель 8 (фиг.2,б).

С выхода усилителя 8 принятые сигналы подаются на вход усилителя 23, на управляющий вход которого поступают селектирующие импульсы, вырабатываемые генератором 22 (фиг.2,в) из коротких импульсов генератора 7 с задержкой t, создаваемой блоком 21. Величина ;д установлена превышающей сумму максимального значения времени + распространения опорного импульсного сигнала 28 и его длительности. S0

В усилителе 23 информативный импульсный электрический сигнал отделяется от опорно о импульсного сигнала и подается на сигнальный вход блока 9. Этим входом является старто- 85 вый „вход формирователя 13 видеоимпульсов. На другой (управляемый) вход времяиэмерительного блока 9 при этом подается импульс генератора 7. Этим входом является вход блока 12 задерж-,0 ки, который задерживает импульс на время Фв (фиг.2,г). Нри этом на вЫходе формирователя 13 видеоимпульсов формируется видеоимпульс длительностью Ц-т (фиг.2,д). Этот видеоимпульс поступает на сигнальный вход блока

14 автоматической амплитудной отсечки и затем, после его регулирования по амплитуде, на вход интегратора 15,,который преобразует его в информатив,ное электрическое напряжение U, про- 50 порциональное контролируемому давлеиию Р и изменениям температуры С жид.кости. Информативное электрическое напряжение U подается на один из входов сумматора 10 (Фиг.2,з). 55

Иа второй вход сумматора 10 подается опорное электрическое напряжение с амплитудой Q, имеющей .полярность, обратную полярности информативного электрического напряжения U, 60

Опорное напряжение вырабатывается электроакустической корректирующей цепью 16 из опорного электрического импульсного сигнала 28 (фиг.2,6), )преобразованного н приемнике 2 из опорного импульса 26 акустических колебаний. Это происходит следующим образом. Второй времяизмерительный .Формирователь 18 видеоимпульсов запускают со стартового входа опорным импульсным электрическим сигналом приемника, поступающим с выхода усилителя 8. Ба стопный вход этого формирователя подается импульс генератора 7 с задержкой t в блоке 17 (фиг.2,е), равной максимальному значению времени прохождения ультразвуковых колебанйй от излучателя до приемника по стенке трубопровода и в звукопроводах 3 и 4. В результате на выходе формирователя 18 (фиг.2,ж) образуются видеоимпульсы, длительностью Фщ-Ф, соответственно пропорциональной изменениям температуры t жидкости.

Сформированный видеоимпульс преобразуется-интегратором 19 в опорное электрическое напряжение U (фиг.2,и) пропорциональное длительности видеоимпульса и температурным изменениям в жидкости. Это напряжение после усиления в усилителе 20 постоянного тока подается на второй вход сумматора 10.

Коэффициент передачи усилителем

20 постоянного тока устанавливается таким образом, чтобы температурные ,изменения информативного 0 (фиг.2,s)

H опорного (фиг.2,и) напряжения были равны, При этом выходной сигнал

6U сумматора (фиг.2,к), равный U-Uy и пропорциональный только контролируемому давлению Р, поступает в регистратор 11 °

Устройство повышает точность измерения давления в жидкости за счет примененного принципа термокампенсации, реализуемого цепью 16, которая позволяет получить сигнал температурной коррекции с использованием того же акустического преобразователя, с которого снимается информация о давлении, н исключить установку дополнительного термочувствительного элемента на наружной поверхности трубопровода. В этом случае уменьшае ся тепловая инерция измерения температуры жидкости, возникающая за счет передачи температуры жидкости термочувствительному элементу через наружную стенку трубопровода, уменьшаются габариты акустического преобразователя.

Повышение быстродействия измерения введением такой температурной коррекции особенно важно при измерении быстропеременных процессов в трубопроводах гидравлических систем и позволит применять устройство при исследовании динамических параметров гидравлических систем.

655918

Фиг.я

Составитель В.Пирогов

Техредц.ьабуркаi Корректор М.Пожо

Редактор О.Филиппова

Заказ 1501/31 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 излучатель и приемник акустических колебаний на преломляющих звукопроводах, установленных на одной стороне трубопровсща с контРолируемой жид кое Ъю, усилитель, соединенный с приемником, подключенный к излучателю импульсный генератор, соединенный 8 с времяизмерительным блоком, состоящим из последовательно соединенных блока задержки, формирователя видеоимпульсов, блока автоматической регулировки амплитуды отсечки и интег- 10 ратора подключенного к сумматору, второй вход которого соединен с блоком термокомпенсации, а выход. — с регистратором, о т h.è ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности контроля, блок термокомпенсации выполнен B виде последовательной цепи из второго блока задержки, второго формирователя видеоимпульсов, второго интегратора и усилителя постоянного тока, и в усустройство введена селектирующая цепь в

s виде последовательно соединенных третьего блока задержки, генератора селекторнйх импульсов и селекторного усилителя, при этом вход второуо блока задержки соединен с импульсным генератором, второй вход второго формирователя видеоимпульсов соединен с усилителем, вход третьего блока задержки — с импульсным генератором, сигнальный вход селекторного усилителя подключен к выходу усилителя, а выход — ко второму входу первого формирователя видеоимпульсов, уголI наклона звукопроводов излучателя и приемника выбран иэ соотношения

81я(=- —

Ся где с(— угоЛ наклона звукопровода образующей трубопроводау

С вЂ” скорость распространения продольных акустических колебаний в эвукопроводе;

Ся- скорость распространения нормальной акустической волны в стенке трубопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9520139, кл . G 01 Ь ll/00, 1975.

2. Патент США 93977252, кл. 73-3,38, .1976.