RU2039938C1

RU2039938C1 - Method of measuring mass flow rate of fluid

Info

Publication number: RU2039938C1
Application number: RU93040020A
Authority: RU
Inventors: Лев Николаевич Тетеревятников
Original assignee: Лев Николаевич Тетеревятников
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: additional flow crosses the flow to be measured. The additional flow is separated by baffles which are arranged crosswise respectively to the additional flow. The pressure drop at the flow cross is measured and flow rate is determined. The additional flow is created by either moving the separating baffles or the baffle move by the additional flow. The baffles can move depending on their interaction with the additional flow or the additional flow is controlled depending on the pressure drop. EFFECT: improved accuracy. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам учета и контроля жидких и газовых потоков и может применяться во всех областях техники, связанных с трубопроводным транспортом текучих сред. The invention relates to a means of accounting and control of liquid and gas flows and can be used in all areas of technology related to the pipeline transport of fluids.

Широко известные диафрагменные и турбинные расходомеры обеспечивают измерение лишь объемного расхода среды [1]
Однако во многих случаях это не решает задачу учета текучих сред, так как непостоянные давления и температура реальных потоков приводят к колебаниям плотности среды и соответственно к неучету фактического ее количества, проходящего по трубопроводу. Использование корректоров по температуре, давлению и плотности усложняет измерительную схему.Well-known orifice and turbine flow meters provide the measurement of only the volumetric flow rate of the medium [1]
However, in many cases, this does not solve the problem of accounting for fluids, since unstable pressures and temperatures of real flows lead to fluctuations in the density of the medium and, accordingly, to the neglect of its actual amount passing through the pipeline. The use of correctors for temperature, pressure and density complicates the measuring circuit.

Известно измерение массового расхода с помощью вращающегося диска с эксцентричным отверстием [2]
Недостатком известного способа является значительное сопротивление измеряемому потоку за счет того, что он перегорожен диском. Это ограничивает диапазон измеряемых расходов.Known measurement of mass flow using a rotating disk with an eccentric hole [2]
The disadvantage of this method is the significant resistance to the measured flow due to the fact that it is blocked by a disk. This limits the range of measured costs.

Ближайшим аналогом изобретения является способ, реализованный в устройстве [3] согласно которому массовый расход определяется по перепаду давления в месте пересечения измеряемого потока дополнительным потоком, создаваемым насосом. Сопротивление измеряемому потоку при этом может быть достаточно малым, так как регулируется скоростью вала привода насоса. The closest analogue of the invention is the method implemented in the device [3] according to which the mass flow rate is determined by the pressure drop at the intersection of the measured flow by the additional flow created by the pump. The resistance to the measured flow in this case can be quite small, since it is regulated by the speed of the pump drive shaft.

Недостатком известного способа является значительная зависимость показаний от колебаний вязкости среды, прежде всего вследствие изменений температуры. Это объясняется тем, что с возрастанием вязкости среды увеличивается сцепление ее со стенками канала дополнительного потока, увеличивается толщина пограничного слоя у этих стенок, соответственно сужается фактическое сечение этого потока, а скорость этого дополнительного потока в зоне пересечения его с измеряемым возрастает. Однако для обеспечения точности измерения известным способом необходимо постоянство скорости дополнительного потока и его сечения. The disadvantage of this method is the significant dependence of the readings on fluctuations in the viscosity of the medium, primarily due to temperature changes. This is because with an increase in the viscosity of the medium, its adhesion to the walls of the channel of the additional flow increases, the thickness of the boundary layer at these walls increases, the actual cross section of this flow narrows, and the speed of this additional flow in the zone of its intersection with the measured one increases. However, to ensure the accuracy of the measurement in a known manner, it is necessary that the velocity of the additional flow and its cross section be constant.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения постоянства скорости и сечения дополнительного потока в области пересечения его с измеряемым. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by ensuring the constancy of the speed and cross-section of the additional flow in the area of intersection with the measured.

Цель достигается тем, что дополнительный поток в область пересечения его с измеряемым подают разделенным на части перегородками, ориентированными поперек направления дополнительного, при этом дополнительный поток создают движением разделяющих его перегородок, либо перегородки перемещают дополнительным потоком, причем перегородки перемещают в зависимости от их взаимодействия с дополнительным потоком, или дополнительный поток регулируют в зависимости от перепада давления. The goal is achieved in that the additional flow in the area of its intersection with the measured serves divided by partitions, oriented transversely to the direction of the additional, while the additional flow is created by the movement of the partitions separating it, or the partitions are moved by an additional flow, and the partitions are moved depending on their interaction with the additional flow, or additional flow is regulated depending on the pressure drop.

На фиг. 1, 2 показан расходомер, в котором дополнительный поток создается движением разделяющих его перегородок; на фиг. 3 расходомер с перегородками, вращающимися от дополнительного потока. In FIG. 1, 2 shows a flow meter in which an additional stream is created by the movement of the partitions dividing it; in FIG. 3 flowmeter with baffles rotating from the additional flow.

В исполнении по фиг. 1 и 2 расходомер содержит трубопровод 1 измеряемого потока, полость 2 циркуляции дополнительного потока, лопастное колесо 3 в этой полости, привод 4 (электродвигатель) вращения колеса 3, дифманометр 5 с импульсными трубками 6 отбора перепада давления. In the embodiment of FIG. 1 and 2, the flow meter contains a pipe 1 of the measured flow, a cavity 2 for circulating the additional flow, a blade wheel 3 in this cavity, a drive 4 (electric motor) of rotation of the wheel 3, a differential pressure gauge 5 with pulse tubes 6 for selecting a differential pressure.

В исполнении по фиг. 3 колесо 3 установлено без привода, с возможностью свободного вращения. Полость 2 соединена каналами 7 с центробежным насосом 8, а привод 4 подключен к насосу. In the embodiment of FIG. 3 wheel 3 is installed without a drive, with the possibility of free rotation. The cavity 2 is connected by channels 7 to a centrifugal pump 8, and the actuator 4 is connected to the pump.

В обоих исполнениях колесо 3 установлено таким образом, что его лопасти оказываются в зоне пересечения трубопровода 1 измеряемого потока с полостью 2 циркуляции дополнительного потока. Импульсные трубки 6 дифманометра 5 сообщают его с измеряемым потоком до и после этого пересечения. In both versions, the wheel 3 is installed in such a way that its blades are in the zone of intersection of the pipeline 1 of the measured flow with the cavity 2 of the circulation of the additional flow. The impulse tubes 6 of the differential pressure gauge 5 communicate with the measured flow before and after this intersection.

В расходомере по фиг. 1 и 2 способ реализуется следующим образом. In the flowmeter of FIG. 1 and 2, the method is implemented as follows.

Лопастное колесо 3 приводят во вращение с постоянной скоростью с помощью привода 4. При этом лопасти колеса захватывают текучую среду (жидкость, газ) и вращают ее в полости 2, создавая дополнительный поток, пересекающий измеряемый и выходящий из области этого пересечения. В результате пересечения потоков возникает перепад давления в измеряемом потоке, который по импульсным трубкам 6 передается на дифманометр 5. The impeller 3 is rotated at a constant speed by means of a drive 4. In this case, the impellers of a wheel capture a fluid (liquid, gas) and rotate it in a cavity 2, creating an additional flow crossing the measured and leaving this intersection. As a result of the intersection of the flows, a pressure drop occurs in the measured flow, which is transmitted via pulse tubes 6 to the differential pressure gauge 5.

В описываемом способе (фиг. 1 и 2) дополнительный поток подается в область пересечения с измеряемым, разделенным на части поперечными перегородками в виде лопастей колеса 3. Это препятствует развитию пограничного слоя и, следовательно, колебаниям толщины этого слоя, который вообще ограничен зазорами между лопастями колеса 3 и стенками полости 2. Таким образом выдерживаются постоянное сечение и скорость дополнительного потока и обеспечивается необходимая точность измерения расхода. In the described method (FIGS. 1 and 2), an additional flow is supplied to the intersection area with the measured, divided by transverse partitions in the form of blades of the wheel 3. This prevents the development of the boundary layer and, therefore, fluctuations in the thickness of this layer, which is generally limited by the gaps between the blades wheels 3 and the walls of the cavity 2. In this way, a constant cross-section and speed of the additional flow are maintained and the required accuracy of flow measurement is ensured.

Этот же эффект получается в расходомере по фиг. 3, с той лишь разницей, что дополнительный поток создается не колесом 3, а насосом 8. Колесо 3 при этом свободно вращается под действием потока. The same effect is obtained in the flowmeter of FIG. 3, with the only difference that the additional flow is created not by the wheel 3, but by the pump 8. In this case, the wheel 3 rotates freely under the action of the flow.

Смысл варианта по фиг. 3 в возможности использования серийного оборудования (центробежный насос с приводом) и в создании при необходимости более мощного дополнительного потока. The meaning of the embodiment of FIG. 3 in the possibility of using serial equipment (a centrifugal pump with a drive) and in creating, if necessary, a more powerful additional flow.

Еще большее повышение точности измерения по фиг. 1 и 2 возможно за счет регулирования скорости перемещения перегородок (колеса 3) в зависимости от их взаимодействия с дополнительным потоком. Для этого должен быть использован привод 4 с регулируемыми оборотами. Сигналом к изменению скорости может быть потребление энергии приводом. Таким способом возможно исключение нелинейностей в зависимости между расходом и перепадом давления, а также увеличение диапазона линейной зависимости между этими параметрами. An even greater increase in the measurement accuracy of FIG. 1 and 2 is possible by regulating the speed of movement of the partitions (wheels 3) depending on their interaction with the additional flow. For this, drive 4 with adjustable speed must be used. A signal for a change in speed may be the energy consumption of the drive. In this way, non-linearities can be eliminated depending on the flow rate and pressure drop, as well as an increase in the range of the linear relationship between these parameters.

Во всех исполнениях расходомера возможно также регулирование дополнительного потока в зависимости от перепада давления. При этом питание привода должно управляться сигналом дифманометра по заданной программе. Это также может повысить точность измерения расхода. In all versions of the flow meter, it is also possible to control the additional flow depending on the differential pressure. In this case, the drive power must be controlled by the differential pressure signal according to the specified program. It can also improve the accuracy of flow measurement.

Большие возможности способ имеет по расширению диапазона измерения. Чем больше скорость дополнительного потока, тем больше его сопротивление измеряемому. Следовательно, задавая различные скорости привода, можно измерять потоки с различным диапазоном расходов. При этом достаточно иметь на дифманометре несколько шкал при одном и том же указателе. The method has great potential for expanding the measuring range. The greater the speed of the additional flow, the greater its resistance to the measured. Therefore, by setting different drive speeds, it is possible to measure flows with a different flow range. In this case, it is enough to have several scales on the differential pressure meter with the same pointer.

Claims

1. METHOD FOR MEASURING THE MASS FLOW OF THE FLUID, consisting in the fact that the measured flow is crossed by an additional flow and removed from the intersection area, and the flow rate is determined by the pressure drop in the measured flow between the points before and after its crossing by the additional flow, characterized in that the additional flow in the area of intersection with the measured serves divided into parts by partitions, oriented transverse to the direction of the additional flow.

2. The method according to p. 1, characterized in that the additional flow is created by the movement of the dividing walls.

3. The method according to claim 1, characterized in that the partitions are moved by an additional stream.

4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the partitions are moved depending on their interaction with the additional stream.

5. The method according to PP.1 to 4, characterized in that the additional flow is regulated depending on the differential pressure.