Устройство для измерения скорости и расхода твердого компонента в двух фазных потоках

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сою» Совет скин

Социалистически»

Республик 862078 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву 661 343 (22) За" влево 29.12.79 (21) 2860331 810 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 07.09.81. Бюллетень Рй 33 (5l)N. Кл. б 01 P 5/10

Веуднрстненнм5 кемнтет

СССР нв делам нзебретеннй н вткрмтнй (53) УДК 532. . 574 (088.8) Дата опубликования описания 10.09.81 (72) Авторы изобретения

С. С. Копотуша и В. И. Ларченко

Всесоюзный научно-исследовательский инстиг приборостроения (71) Заявитель.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И РАСХОДА

ТВЕРДОГО КОМПОНЕНТА В ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКАХ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть испопьэовано при пневмотранспорте сыпучих материапов в условиях воздействия повышенной температуры.

По основному авт. св. М 661343 известно устройство апя измерения скорости расхода твердого компонента в двухфазных потоках, используемое преимущественно при пневмогранспорге сыпучих дн lO электрических материалов. Это устройство содержит установленные на известном расстоянии в потоке ава измерительных емкостных преобразователя с минимальным законом изменения напряженности эпек15 трического попя по оси рабочего объема, вхоаные устройства которых через коррепятор.связаны с первым входом множительного устройства, компенсационный емкостной преобразователь, причем один иэ иэмеритепьных емкостных преобразоватепей через входные устройства и сумматор связан с компенсационным емкостным преобраэоватепем, выполненным с максимапьным обратным законом изменения напряженности по оси рабочего объема, а выхоа сумматора соединен с вторым вхоаом множительного устройства (x), Недостатком известного устройства является низкая точность измерения. Эго обусловлено тем, что изменение температуры транспортируемого материала и окружающей среды вызывает изменения диэлектрической проницаемости материала аиэпектрической трубы и взаимного попожения эпектроаов на ее поверхности вследствие теплового расширения.

Это происходит бпагоааря принципиапь» но необхоаимому в аанной конструкции креплению эпектродов к трубе из фтороппаста, обеспечивакщего бесконтактность измерения, обпадакщего высокимй антифрикционными и эпектроиэопяциоиными свойствами в аиапазоне температур, способным апитепьное время работать при абразивном воздействии дисперсных частиц двухфазного потока.

86 0

Высокая чувствительность преобразователей к воздействию температуры объясняется тем, что коэффипиенты линейного расширения фторопласта и металлов, применяемых для изготовления электродов, -Ч 5 соответственно равны (8:25) 1СГ К н (12425) 10 К, I. е. опигчаюгся между собой на порядок.

Целью изобретения являетси йэвышение точности измерения. 10

Поставленная цель достигается тем, что в емкостных преобразователях один иэ потенциальных электродов выполнен иэ изолированных друг DI друга геометрически подобных частей, перекрытых час- 15 тично установленным в диэлектрической трубе пилиндрическим электродом нулевого потенциала, при этом потенциальные электроды подклеены к входным устрой— ствам, выполненным дифференпиальными. 20

На фиг. 1 представлен общий виа емкостных преобразователей и измерительная схема устройства на фиг. 2 и 3 показаньi графики изменения выходного сигнала преобразователей в зависимости от перемещения частиц заданной концентрации в аиаметральных плоскостях, проходящих через ось трубопровода; на фиг. 4 график изменения суммарного сигнала преобразователей.

Устройство аля измерения скорости и расхода твердого компонента в двухфазных потоках содержат диэлектрическую трубу 1, на которой установлены с известным расстоянием друг от друга два емкостных преобразователя, каждый из которых содержит по три геометрически подобных кольпевых электрода 2. Третий

40 емкостной преобразователь также соаержит три геомертических подобных потенциальных винтовок электрода 3 в виде трех винтовых поверхностей, две из котоpblx вынолнены смежными B третья HM 45 противолежащая.

Преобразователи с кольцевыми и винтовыми электродамя 2 и 3 со стороны рабочего объема частично покрыты установленнымя в диэлектрической трубе 1, заподлицо с ее внутренней поверхностьк, циляндряческими электродами нулевого потенциала 4.

Электроды Нулевого потенпиала 4 введены В диэлектрическую 6ó 1 на дли» 55 ну, обеспечивакщую равенство емкостей, измеренных между средним-общим электродом 2 нля 3 и смежнымя электродамя 2 яля 3.

2 78 4

Цилиндрнческие электроды нулевого потендиала 4, установленные под потенпиальнымя кольпевыми и винтовыми электродами 2 я 3, экранирует электрическое поле от его проникновения в рабочий объем преобразователей на участке их установки.

Кольпевые и винтовые электроды 2 и

3 преобразователей включены во входные дифференпиальные устройства 5 для измерения емкости, выполненные, например, в виде концентратомеров, содержащих мостовую схему, и противоположные плечи которой включены емкости между общим, средним и двумя смежными кольцевыми, или винтовыми потенциальными электродами .2 и 3 преобразователей, запитанную от генератора, выход которой связан через детектор и фильтр с регистрирукщим прибором (на чертеже не показан).

Дифференциальные входные устройства

5 через коррелятор 6 включены на. вход множительного устройства 7, а электроды 2 и 3 преобразователей через сумматор 8, выполненный, например, в виде операционного усилителя, включены па второй вход множительного устройства.

На выход множительного устройства включен измерительный прибор, програауированный в единиаах измерения массового расхода, Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на потенпиальные электроды 2 и 3 преобразвателей в-,рабочем объеме диэлектрической трубы

1 создается неравномерное электрическое поле, напряженность которого увеличивается в преобразователе винтовыми электродами 3 к оси трубопровода, а в преобразователях с кольцевыми электродамн 2 уменьшается к его ocu.

Лкбой поток характеризуется наличием естественных флуктуаций колебаний по плотности (конпентрапии) частиц, поетому при перемеаении частид через рабочий объем преобразователей происходит формирование как постоянной, так и переменной флуктуапионной составлякщих. причем переменная составлякщая изменяется по закону изменения плотности (конпентрапии) частиц и носит случайный характер.

При увелич ения температуры двухфазного потока нли окружающей среды происходит нагрев диэлектрической трубы 1 с размещенными на ней кольцевыми и фо рму ла изобретени я

5 8620 винтовыми электроаами 2 и 3 преобразователей, что изменяет их начапьную емкость.

Начальная емкость между электродами 2 и 3, неперекрытыми цилиндрическими электроаами нулевого потендиапа

4, определяется в основном изменением трех составлякщих, опреаелякщих формирование измерительного сигнала.

Первая составляющая начальной емкости определяется изменением относительного положения электродов 2 аруг относительно аруга вследствие различия коэффициентов линейного расширения метапла электроцов 2 и 3 и материала аиэлектрической трубы 1.

Вторая составлякщая начальной емкости определяется изменением диэлектрической проницаемости стенки трубы

1, поскольку электрическое поле в зазоре между электродами 2 и 3, неперекрытыми цилиндрическими электродами нулевого потенциала 4, проникает в диэлектрическую трубу 1 через ее стенку.

Третья составлякщая начальной ем- 2s кости опреаеляется расходом диэлектрических материалов через преобразователи, поскольку электрическое поле межау алектроаами 2. и 3, непекрытыми электроаа« ми нулевого потенциала 4, проникает в ðà-зо бочий объем преобразователей и взаимодействует с транспортируемым аиэлектрическим материалом.

Начальная емкость межау электродами 2, 3, перекрытыми цилиндрическими электродами нулевого потенциала 4, содержит перечисленные выше составлякщие начальной емкости за исключением последней, опреаеляемой расходом аиэлектрических материалов через рабочий объем диэ- 4о лектрической трубы 1, и опреаеляет формирование компенсационного сигнала.

Это обусловлено тем, что цилинарические электроды нулевого потенциала 4, установленные под потенциальными коль- 45 цевыми и бинтовыми электроаами 2 и 3

78 6 в диэлектрической трубе 3., экранируют электрическое поле от его проникновения в рабочий объем преобразова елей.

Так как емкости между электродами

2 и 3, перекрытыми и неперекрытыми цилинарическими электродами нулевото потенциала 4, равны между собой и включены на вхоа дифференциальных входных устройств 5, изменение компенсационного и измерительного сигналов на их входах происходит по одинаковому закону, но отличается по абсолютному значению на величину полезного сигнала, пропорционального расходу частиц.

Вследствие вычитания емкостных измерительного и компенсационного сигналов во вхоаных аифференциапьных устройствах 5 происходит непрерывная автоматическая компенсация температурного ухоаа начальной емкости преобразователей, чем и аостигается независимость показаний устройства от изменения температуры преобразователей.

Устройство для измерения скорости и расхоаа твердого компонента в авухфазных потоках по авт. св. М 661343, о т л и ч а ю ш е е с я тем,что,с целью повышения точности измерений,один иэ потенциальных электроаов емкостных преобразователей выполнен из изолированных арут от npyra геометрически подобных частей, частично перекрытых условленным в диэлектрической трубе цилинарическим электродом нулевого потенциала, при этом т отенциальные электроды подключены к входным устройствам, выполненным айфференциальным и.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство М 661343, кл. Я 01 Р 5/10, 1976 (прототип) °

862078

Составитель Е, Сыс

Репактор О. Фнакнноаа Техрец А. Ач Корректор М. Шароши

Закаэ 6537/40 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Госуаарственного комитета СССР по делам изобретений и очкрытнй

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгороа, уп. Проектная, 4