[go: up one dir, main page]

RU2395684C2 - Device for measurement of fluids flow movement speed and temperature - Google Patents

Device for measurement of fluids flow movement speed and temperature Download PDF

Info

Publication number
RU2395684C2
RU2395684C2 RU2008139449/03A RU2008139449A RU2395684C2 RU 2395684 C2 RU2395684 C2 RU 2395684C2 RU 2008139449/03 A RU2008139449/03 A RU 2008139449/03A RU 2008139449 A RU2008139449 A RU 2008139449A RU 2395684 C2 RU2395684 C2 RU 2395684C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
fluid
elements
branch
sensitive
Prior art date
Application number
RU2008139449/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008139449A (en
Inventor
Юрий Иванович Баканов (RU)
Юрий Иванович Баканов
Вадим Георгиевич Гераськин (RU)
Вадим Георгиевич Гераськин
Надежда Ивановна Кобелева (RU)
Надежда Ивановна Кобелева
Вячеслав Васильевич Климов (RU)
Вячеслав Васильевич Климов
Сергей Николаевич Ретюнский (RU)
Сергей Николаевич Ретюнский
Геннадий Алексеевич Севрюков (RU)
Геннадий Алексеевич Севрюков
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз-Кубань"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз-Кубань" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз-Кубань"
Priority to RU2008139449/03A priority Critical patent/RU2395684C2/en
Publication of RU2008139449A publication Critical patent/RU2008139449A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2395684C2 publication Critical patent/RU2395684C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: device comprises cylindrical tubular body, straightening vane and windows for outlet of fluid flow, heater and heat-sensitive element, electrical circuit for generation of information signal, supply unit and recorder. Additionally device comprises two heat-sensitive resistive elements, having equal values of electrical resistances and different working surfaces of turns washed with flow of oncoming fluid and arranged as mutually perpendicular on bearing frame. Straightening vane is installed in front part of cylindrical tubular body. Heater and heat-sensitive element are installed between straightening vane and windows for outlet of fluid flow. Bearing frame is formed by at least two plates of trapezoidal shape from electric insulation and heat insulation material, and small bases of trapezoids face oncoming flow of fluid. Besides turns of one of resistive heat-sensitive elements are arranged on bearing frame perpendicularly to direction of fluid motion, of the second one - in parallel, and heat sensitive elements are connected serially into one of three branches of measurement circuit arranged as a balances DC bridge. The third heat-sensitive element is installed upstream two above-mentioned heat-sensitive elements in front part of cylindrical tubular body at the end of straightening vane, which is closer to oncoming flow of fluid. Besides heat sensitive elements are connected into bridge circuit, which consists of three parallel branches.
EFFECT: improved accuracy of measurements and information value due to simultaneous measurement of measurement speed and temperature, reduction of heat inertia and heat resistance.
3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измерения скорости движения потоков флюидов и может быть использовано в трубопроводном транспорте, а также при проведении геофизических и газодинамических исследований скважин на месторождениях и подземных хранилищах газа.The invention relates to devices for measuring the velocity of fluid flows and can be used in pipeline transport, as well as during geophysical and gas-dynamic studies of wells in fields and underground gas storages.

Известно устройство для измерения скорости движения потоков флюидов - термоанемометр, принцип действия которого основан на уносе тепла с термочувствительных элементов (датчиков температуры), нагретых выше температуры окружающей среды с помощью специальных нагревателей (например, скважинная аппаратура газогидродинамического каротажа типа АГДК, содержащая трубчатый охранный кожух, нагревательный элемент и диодный датчик температуры, установленные внутри охранного кожуха. [1] (Проспект ОАО «Газпромгеофизика» «Комплексная аппаратура газодинамического каротажа АГДК-42-8»).A device for measuring the velocity of fluid flows is known as a hot-wire anemometer, the principle of which is based on the removal of heat from heat-sensitive elements (temperature sensors) heated above ambient temperature using special heaters (for example, AGDK-type gas-hydrodynamic logging equipment containing a tubular guard, a heating element and a diode temperature sensor installed inside the guard. [1] (Prospect of OAO Gazpromgeofizika "Complex equipment g zodinamicheskogo logging AGDK-42-8 ").

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

- частые выходы из строя диодных датчиков температуры из-за их перегрева при переходе из жидкой среды в газообразную;- frequent failures of diode temperature sensors due to their overheating during the transition from a liquid medium to a gaseous one;

- низкая достоверность показаний при быстрых изменениях скорости движения флюидов из-за большой тепловой инерции нагревателя и термочувствительного элемента (ввиду расположения их внутри трубчатого охранного кожуха, имеющего значительную толщину и массу), а также значительного теплового сопротивления между нагревателем, термочувствительным элементом и наружной стенкой кожуха датчика;- low reliability of readings during rapid changes in the fluid velocity due to the large thermal inertia of the heater and the heat-sensitive element (due to their location inside the tubular protective casing, which has a significant thickness and weight), as well as significant thermal resistance between the heater, the heat-sensitive element and the outer wall of the casing sensor;

- невозможность точного измерения скорости движения потоков воздуха, газа или жидкости при одновременном изменении температуры (например, в скважинных условиях, где температура повышается при увеличении глубины скважины).- the inability to accurately measure the speed of air, gas or liquid flows while changing the temperature (for example, in downhole conditions, where the temperature rises with increasing depth of the well).

Известен термоанемометрический датчик скорости движения флюидов, применяемый в скважинных приборах (датчик притока или расхода жидкости или газа в скважинах), содержащий герметичный трубчатый кожух, состоящий их двух полостей, в которых расположены нагревательный и термочувствительный элементы. [2] (А.С. SU №440484, кл. Е21В 47/10, опубл. 1974 г.).A well-known hot-wire anemometer of the fluid velocity used in downhole tools (flow or liquid or gas flow sensor in wells) comprising a sealed tubular casing consisting of two cavities in which heating and heat-sensitive elements are located. [2] (A.S. SU No. 440484, class E21B 47/10, publ. 1974).

Недостатками известного термоанемометра являются:The disadvantages of the known hot-wire anemometer are:

- низкая достоверность показаний при быстрых изменениях скорости движения флюидов из-за большой тепловой инерции нагревателя и термочувствительного элемента (ввиду расположения их внутри трубчатого охранного кожуха, имеющего значительную толщину и массу), а также значительного теплового сопротивления между нагревателем, термочувствительным элементом и наружной стенкой кожуха датчика;- low reliability of readings during rapid changes in the fluid velocity due to the large thermal inertia of the heater and the heat-sensitive element (due to their location inside the tubular protective casing, which has a significant thickness and weight), as well as significant thermal resistance between the heater, the heat-sensitive element and the outer wall of the casing sensor;

- невозможность точного измерения скорости движения потоков флюидов при одновременном изменении (в процессе проведения измерений) их температуры (например, в стволе скважины температура изменяется в функции глубины на 3-4°C на каждые 100 метров).- the impossibility of accurately measuring the velocity of fluid flows while changing (during the measurement) their temperature (for example, in the wellbore, the temperature changes as a function of depth by 3-4 ° C for every 100 meters).

Из-за отмеченных недостатков получение корректных результатов измерений оказывается возможно лишь при:Due to the noted drawbacks, obtaining correct measurement results is possible only with:

- медленных изменениях скорости движения флюидов;- slow changes in fluid velocity;

- введении температурной коррекции показаний термоанемометра (например, путем его градуировки как по скорости, так и по температуре), что значительно усложняет процессы градуировки и интерпретации результатов исследований, а также ограничивает область применения термоанемометрических устройств для измерения скорости движения потоков флюидов.- the introduction of temperature correction of the readings of the hot-wire anemometer (for example, by calibrating it both in speed and temperature), which greatly complicates the processes of calibration and interpretation of research results, and also limits the scope of hot-wire anemometer devices for measuring the speed of fluid flow.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерений и информативности устройства за счет:The objective of the present invention is to improve the accuracy of measurements and the information content of the device due to:

- снижения тепловой инерции и теплового сопротивления;- reduction of thermal inertia and thermal resistance;

- одновременного измерения как скорости движения потока флюида, так и его температуры;- simultaneous measurement of both the speed of the fluid flow and its temperature;

- непрерывного введения соответствующих температурных поправок (на основе показаний датчика температуры).- continuous introduction of appropriate temperature corrections (based on temperature sensor readings).

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известное устройство для измерения скорости и температуры потока флюидов, включающее цилиндрический трубчатый корпус, струевыпрямитель, установленный со стороны открытого конца в передней части цилиндрического трубчатого корпуса и окна для выхода потока флюида в его задней части, нагреватель и термочувствительный элемент, установленные между струевыпрямителем и окнами для выхода потока флюида, электрическую схему для формирования информационного сигнала, блок питания и регистратор, согласно изобретению, дополнительно содержит два термочувствительных резистивных элемента, имеющих равные значения электрических сопротивлений и разные рабочие поверхности витков, омываемых потоком набегающего флюида и расположенных взаимно-перпендикулярно на несущем каркасе, образованном, как минимум, двумя пластинами трапецеидальной формы из электроизоляционного и теплоизоляционного материала, обращенными малыми основаниями трапеций к набегающему потоку флюида, причем витки одного из резистивных термочувствительных элементов расположены на несущем каркасе перпендикулярно направлению движения флюида, второго - параллельно, а термочувствительные элементы включены последовательно в одну из трех ветвей измерительной схемы, выполненной в виде уравновешенного моста постоянного тока, в котором вторая ветвь образована двумя идентичными полупроводниковыми стабилитронами, являющимися одновременно стабилизаторами напряжения питания моста и источниками опорного напряжения, третий термочувствительный элемент установлен перед указанными выше двумя термочувствительными элементами в передней части цилиндрического трубчатого корпуса на ближнем к набегающему потоку флюида конце струевыпрямителя, выполненного из материала с низкой теплопроводностью, причем термочувствительные элементы включены в мостовую схему, состоящую из трех параллельных ветвей, подключенных между двумя токоподводящими зажимами, таким образом, что первая ветвь содержит два последовательно включенных резистивных термочувствительных элемента, образующих два плеча мостовой схемы, вторая ветвь образована двумя идентичными последовательно включенными полупроводниковыми стабилитронами, третья ветвь содержит один термочувствительный элемент, включенный последовательно с регулировочным резистором, съем информации о скорости движения флюидов осуществляется между средней точкой соединения двух резистивных термочувствительных элементов, входящих в первую ветвь, и средней точкой соединенных последовательно идентичных стабилитронов, включенных во вторую ветвь, съем информации о температуре флюида осуществляется между средней точкой последовательно включенного термочувствительного элемента и регулировочного резистора в третьей ветви мостовой схемы и средней точкой соединения двух идентичных полупроводниковых стабилитронов, образующих вторую ветвь.The essence of the present invention lies in the fact that the known device for measuring the speed and temperature of the fluid flow, including a cylindrical tubular body, a jet straightener installed on the open end side in front of the cylindrical tubular body and a window for exiting the fluid flow in its rear part, a heater and a heat-sensitive an element installed between the rectifier and the windows for the output of the fluid flow, an electrical circuit for generating an information signal, a power supply and a register Ator, according to the invention, additionally contains two heat-sensitive resistive elements having equal values of electrical resistances and different working surfaces of the coils, washed by the flow of incoming fluid and located mutually perpendicular to the supporting frame, formed by at least two trapezoidal plates made of electrical insulating and heat-insulating material turned by the small bases of the trapezoid to the oncoming fluid flow, and the turns of one of the resistive heat-sensitive elements The entrances are located on the supporting frame perpendicular to the direction of fluid movement, the second parallel, and the thermosensitive elements are connected in series in one of the three branches of the measuring circuit, made in the form of a balanced DC bridge, in which the second branch is formed by two identical semiconductor zener diodes, which are simultaneously voltage stabilizers bridge and voltage reference sources, a third temperature-sensitive element is installed in front of the above two thermal real elements in the front part of the cylindrical tubular body at the end of the straightener, made of a material with low heat conductivity, which is closest to the incoming fluid flow, and the thermosensitive elements are included in a bridge circuit consisting of three parallel branches connected between two current-carrying clamps, so that the first branch contains two series-connected resistive thermosensitive elements forming two arms of the bridge circuit, the second branch is formed by two identical With semiconductor zener diodes connected in series, the third branch contains one thermosensitive element, connected in series with the adjustment resistor, information on the fluid velocity is taken between the midpoint of the connection of the two thermosensitive resistive elements included in the first branch, and the midpoint of the series of identical zener diodes connected in series the second branch, taking fluid temperature information is carried out between the midpoint about the included temperature-sensitive element and the adjustment resistor in the third branch of the bridge circuit and the midpoint of the connection of two identical semiconductor zener diodes forming the second branch.

На фиг.1 приведена схематическая конструкция устройства.Figure 1 shows a schematic design of the device.

На фиг.2 представлен несущий изоляционный каркас с обмотками термочувствительных элементов.Figure 2 presents the supporting insulating frame with windings of heat-sensitive elements.

На фиг.3 представлена принципиальная электрическая схема включения элементов устройства.Figure 3 presents a circuit diagram of the inclusion of elements of the device.

Предлагаемое устройство содержит цилиндрический трубчатый корпус 1, несущий изоляционный каркас из электро- и теплоизоляционного материала 2, канавки 3 для укладки витков обмотки 4 термочувствительного элемента Rt1, канавки 5 для укладки витков обмотки 6 термочувствительного элемента Rt2, термочувствительный элемент Rt3 7, струевыпрямитель 8, окна 9 для выхода флюида, электровыводы 10 для подключения термочувствительного элемента Rt1 в измерительную схему, электровыводы 11 для подключения термочувствительного элемента Rt2 в измерительную схему, электровыводы 12 для подключения термочувствительного элемента Rt3 в измерительную схему, несущий изоляционный каркас 2 с обмотками 4 и 6 термочувствительных элементов Rt1, Rt2, витки которых расположены взаимно -перпендикулярно в канавках 3 и 5 соответственно и имеют разную эффективную поверхность, омываемую потоком набегающего флюида, причем термочувствительный элемент Rt3 7 установлен на струевыпрямителе 8, выполненном из теплоизоляционного материала, перед термочувствительными элементами Rt1 и Rt2.The proposed device comprises a cylindrical tubular body 1, bearing an insulating frame of electrical and heat-insulating material 2, grooves 3 for laying the turns of the winding 4 of the thermally sensitive element Rt 1 , grooves 5 for laying the turns of the winding 6 of the thermally sensitive element Rt 2 , the thermosensitive element Rt 3 7, the flow rectifier 8, windows 9 for fluid output, electrical terminals 10 for connecting the temperature-sensitive element Rt 1 to the measuring circuit, electrical terminals 11 for connecting the heat-sensitive element Rt 2 to the measuring circuit y, electrical leads 12 for connecting the temperature-sensitive element Rt 3 to the measuring circuit, supporting the insulating frame 2 with windings 4 and 6 of the temperature-sensitive elements Rt 1 , Rt 2 , the turns of which are mutually perpendicular to the grooves 3 and 5, respectively, and have a different effective surface, washed the flow of incident fluid, and the heat-sensitive element Rt 3 7 is installed on the jet straightener 8, made of heat-insulating material, in front of the heat-sensitive elements Rt 1 and Rt 2 .

Термочувствительные элементы Rt1, Rt2 и Rt3 включены в специальную мостовую электрическую схему, состоящую из трех параллельных ветвей, гдеThe thermosensitive elements Rt 1 , Rt 2 and Rt 3 are included in a special bridge electrical circuit consisting of three parallel branches, where

Rt1, Rt2 - термочувствительные элементы первой ветви;Rt 1 , Rt 2 - thermosensitive elements of the first branch;

Rt3 - термочувствительный элемент третьей ветви;Rt 3 - thermosensitive element of the third branch;

R1 - регулировочный резистор третьей ветви;R 1 - adjusting resistor of the third branch;

VT1, VT2 - идентичные стабилитроны второй ветви;VT1, VT2 - identical zener diodes of the second branch;

P1, Р2 - устройства регистрации информационного сигнала;P1, P2 - information signal recording devices;

R2 - балластный (токоограничивающий) резистор.R2 is a ballast (current limiting) resistor.

В цилиндрическом трубчатом корпусе 1 установлен несущий изоляционный каркас 2 из электро- и теплоизоляционного материала с канавками 3 для укладки витков обмотки 4 термочувствительного элемента Rt1 и канавками 5 для укладки витков обмотки 6 термочувствительного элемента Rt2. Термочувствительный элемент Rt3 7 установлен на ближнем к потоку флюида конце струевыпрямителя 8 перед термочувствительными элементами Rt1 и Rt2. Подключение термочувствительных элементов Rt1, Rt2 и Rt3 в электрическую мостовую схему осуществляется с помощью электровыводов 10, 11 и 12, соответственно.In the cylindrical tubular body 1, a supporting insulating frame 2 of electrical and heat-insulating material with grooves 3 for laying the turns of the winding 4 of the heat-sensitive element Rt 1 and grooves 5 for laying the turns of the winding 6 of the heat-sensitive element Rt 2 is installed. The thermosensitive element Rt 3 7 is installed at the end of the straightener 8 closest to the fluid flow ahead of the thermosensitive elements Rt 1 and Rt 2 . Connecting thermosensitive elements Rt 1, Rt Rt 2 and 3 in the electrical bridge circuit is performed via elektrovyvodov 10, 11 and 12, respectively.

Такое конструктивное решение позволяет:Such a constructive solution allows:

- обеспечить непосредственный контакт витков термочувствительных элементов Rt1 и Rt2 с потоком флюида, т.е. резко снизить тепловое сопротивление;- to provide direct contact between the turns of the thermosensitive elements Rt 1 and Rt 2 with the fluid flow, i.e. sharply reduce thermal resistance;

- резко снизить тепловую инерцию за счет снижения массы термочувствительных элементов Rt1 и Rt2;- sharply reduce thermal inertia by reducing the mass of thermosensitive elements Rt 1 and Rt 2 ;

- повысить точность (за счет непрерывного введения соответствующих температурных поправок на основе показаний датчика температуры - термочувствительного элемента Rt3) и информативность устройства (за счет одновременного измерения как скорости движения потока флюида, так и его температуры).- improve accuracy (due to the continuous introduction of appropriate temperature corrections based on the readings of the temperature sensor - the thermosensitive element Rt 3 ) and the information content of the device (by simultaneously measuring both the speed of the fluid flow and its temperature).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При включении напряжения питания, между двумя токоподводящими зажимами мостовой схемы (фиг.3) устанавливается стабильное электрическое напряжение U, равное сумме напряжений стабилизации Uст двух идентичных и последовательно включенных полупроводниковых стабилитронов VT1 и VT 2, т.е. U=2Uст.When the supply voltage is turned on, a stable electric voltage U is set between the two current-carrying clamps of the bridge circuit (Fig. 3), equal to the sum of the stabilization voltages U st of two identical and series-connected semiconductor zener diodes VT1 and VT 2, i.e. U = 2U Art .

Электрический ток J, протекающий по первой ветви, согласно закону Джоуля-Ленца, образует за время Т в термочувствительном элементе Rt1 количество теплоты Q1=0,24J2R1 Т, а в термочувствительном элементе Rt2 - количество теплоты Q2=0,24J2R2 Т, причем Q2=Q1 по причине равенства значений их сопротивлений R1 и R2. Приращения значений электрических сопротивлений ΔR1 и ΔR2 термочувствительных и элементов Rt1 и Rt2 (за счет их разогрева протекающим током J) будут также равными. Следовательно, разность потенциалов между положительным выводом источника питания и точкой соединения термочувствительных элементов Rt1 и Rt2, имеющих равные значения электрических сопротивлений R1 и R2 и равные температурные коэффициенты сопротивления, составит половину напряжения U.The electric current J flowing along the first branch, according to the Joule-Lenz law, forms the amount of heat Q 1 = 0.24J 2 R 1 T during time T in the heat-sensitive element Rt 1 , and the amount of heat Q 2 = 0 in the heat-sensitive element Rt 2 , 24J 2 R 2 T, with Q 2 = Q 1 due to the equality of the values of their resistances R 1 and R 2 . The increments in the values of the electrical resistances ΔR 1 and ΔR 2 of the heat-sensitive elements Rt 1 and Rt 2 (due to their heating by the flowing current J) will also be equal. Therefore, the potential difference between the positive terminal of the power source and the connection point of the thermosensitive elements Rt 1 and Rt 2 having equal values of electrical resistances R 1 and R 2 and equal temperature coefficient of resistance, will be half the voltage U.

Аналогично, разность потенциалов между положительным выводом источника питания и точкой соединения стабилитронов VT1 и VT2 равна напряжению стабилизации стабилитрона VT1 и составляет половину напряжения U.Similarly, the potential difference between the positive output of the power source and the junction point of the zener diodes VT1 and VT2 is equal to the stabilization voltage of the zener diode VT1 and is half the voltage U.

Поэтому сигнал разбаланса мостовой схемы, регистрируемый с помощью устройства Р1 в первой измерительной диагонали (между первой и второй ветвями), будет равен 0 при любой температуре флюида или окружающей среды, находящихся в неподвижном состоянии (в статике). Однако положение коренным образом изменится в случае начала движения потока флюида со стороны открытого конца корпуса 1 через струевыпрямитель 8 к термочувствительным элементам Rt1 и Rt2 и затем - на выход устройства через окна 9 в корпусе 1), поскольку витки обмоток 4 и 6 термочувствительных элементов Rt1 и Rt2, расположенные взаимно перпендикулярно в канавках 3 и 4 несущего каркаса 2 (фиг.2) и омываемые потоком набегающего флюида, имеют разные эффективные поверхности (s1 и s2 соответственно) и, следовательно, разные коэффициенты теплоотдачи. Так, согласно [2], коэффициент теплоотдачи - λ определяется выражениемTherefore, the imbalance signal of the bridge circuit, recorded using the device P1 in the first measuring diagonal (between the first and second branches), will be equal to 0 at any temperature of the fluid or the environment, which are in a stationary state (in static). However, the situation will fundamentally change if the fluid flow starts to move from the open end of the housing 1 through the jet 8 to the temperature-sensitive elements Rt 1 and Rt 2 and then to the output of the device through the windows 9 in the housing 1), since the turns of the windings 4 and 6 of the heat-sensitive elements Rt 1 and Rt 2 , located mutually perpendicular in the grooves 3 and 4 of the supporting frame 2 (Fig. 2) and washed by the flow of incoming fluid, have different effective surfaces (s 1 and s 2, respectively) and, therefore, different heat transfer coefficients. So, according to [2], the heat transfer coefficient - λ is determined by the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

q - мощность, затрачиваемая на нагрев тела, Вт;q is the power spent on heating the body, W;

s - площадь поверхности тела, м2;s is the surface area of the body, m 2 ;

Тн и Тп - температуры нагретого тела и потока.T n and T p - temperature of the heated body and flow.

Таким образом, формируется сигнал разбаланса мостовой схемы, зависящий от интенсивности уноса тепла с термочувствительных элементов Rt1 и Rt2 и несущий информацию о скорости движения потока флюида, причем нулевому значению скорости соответствует нулевое значение сигнала разбаланса мостовой схемы при любой температуре.Thus, an unbalance signal of the bridge circuit is generated, which depends on the rate of heat removal from the heat-sensitive elements Rt 1 and Rt 2 and carries information about the fluid flow velocity, and the zero value of the speed signal corresponds to the zero value of the unbalance signal of the bridge circuit at any temperature.

Чувствительность предлагаемого устройства для измерения скорости движения потоков флюидов и их температуры, а также и диапазон измеряемых скоростей могут регулироваться подбором параметров элементов мостовой схемы и напряжения питания. Выполнение несущего электроизоляционного каркаса, как минимум, из двух пластин трапецеидальной формы, соединенных крестообразно и обращенных малыми основаниями трапеций к потоку движущегося флюида, способствует обеспечению равномерной чувствительности устройства по поперечному сечению цилиндрического трубчатого корпуса.The sensitivity of the proposed device for measuring the speed of fluid flows and their temperature, as well as the range of measured speeds can be controlled by the selection of the parameters of the elements of the bridge circuit and the supply voltage. The implementation of the supporting insulating frame of at least two trapezoidal plates connected crosswise and turned by small trapezoid bases to the flow of a moving fluid helps to ensure uniform sensitivity of the device across the cross section of a cylindrical tubular body.

На фиг.2 также показан термочувствительный элемент Rt3 7, установленный на ближнем к набегающему потоку флюида конце струевыпрямителя 8 (перед термочувствительными элементами Rt1, Rt2) и образующий совместно с последовательно соединенным регулировочным резистором R1 третью ветвь мостовой схемы для измерения температуры потока флюида. Такое конструктивное решение позволяет практически полностью исключить влияние собственного тепловыделения термочувствительных элементов Rt1 и Rt2 на точность измерения температуры потока флюида. Следует также отметить, что термочувствительный элемент Rt3 (в отличие от элементов Rt1 и Rt2) должен быть высокоомным для уменьшения погрешности измерения температуры из-за эффекта разогрева за счет протекающего по нему тока.Figure 2 also shows the thermosensitive element Rt 3 7 mounted on the end of the jet straightener 8 closest to the incoming fluid flow (in front of the thermosensitive elements Rt 1 , Rt 2 ) and forming, together with the control resistor R1 connected in series, the third branch of the bridge circuit for measuring the temperature of the fluid flow . Such a constructive solution makes it possible to almost completely eliminate the influence of intrinsic heat release of the thermosensitive elements Rt 1 and Rt 2 on the accuracy of measuring the temperature of the fluid flow. It should also be noted that the temperature-sensitive element Rt 3 (in contrast to the elements Rt 1 and Rt 2 ) must be high resistance to reduce the error in temperature measurement due to the effect of heating due to the current flowing through it.

Предлагаемое устройство для измерения температуры и скорости движения потоков флюидов, выполненное из высокотемпературных материалов (например, слюда или керамика - для несущего изоляционного каркаса 2; никель или вольфрам - для выполнения обмоток термочувствительных элементов Rt1, Rt2 и Rt3 и т.д.) может быть применено в экстремальных условиях (при высоких температурах и давлениях, например, в газотурбинных агрегатах для перекачки газа, авиационном и ракетном двигателестроении и др.).The proposed device for measuring the temperature and velocity of fluid flows, made of high-temperature materials (for example, mica or ceramics - for the supporting insulating frame 2; nickel or tungsten - for the windings of thermosensitive elements Rt 1 , Rt 2 and Rt 3 , etc. ) can be used in extreme conditions (at high temperatures and pressures, for example, in gas turbine units for pumping gas, aircraft and rocket engines, etc.).

Другим преимуществом устройства является низкая тепловая инерция, обусловленная прямым контактом витков термочувствительных элементов Rt1 и Rt2 с потоком флюидов, скорость движения которых подлежит измерению.Another advantage of the device is low thermal inertia, due to direct contact of the turns of the thermosensitive elements Rt 1 and Rt 2 with the fluid flow, the speed of which is to be measured.

Источники информации:Information sources:

1. Проспект ОАО «Газпромгеофизика» «Комплексная аппаратура газодинамического каротажа АГДК-42-8».1. Prospectus of JSC Gazpromgeofizika "Integrated gas-dynamic logging equipment AGDK-42-8".

2. А.С. SU №440484, кл. Е21В 47/10, 1974 г. - прототип.2. A.S. SU No. 440484, class ЕВВ 47/10, 1974 - prototype.

Claims (1)

Устройство для измерения скорости движения и температуры потоков флюидов, включающее цилиндрический трубчатый корпус, струевыпрямитель, установленный со стороны открытого конца в передней части цилиндрического трубчатого корпуса и окна для выхода потока флюида в его задней части, нагреватель и термочувствительный элемент, установленные между струевыпрямителем и окнами для выхода потока флюида, электрическую схему для формирования информационного сигнала, блок питания и регистратор, отличающееся тем, что дополнительно содержит два термочувствительных резистивных элемента, имеющих равные значения электрических сопротивлений и разные рабочие поверхности витков, омываемых потоком набегающего флюида и расположенных взаимно-перпендикулярно на несущем каркасе, образованном как минимум, двумя пластинами трапецеидальной формы из электроизоляционного и теплоизоляционного материала, обращенными малыми основаниями трапеций к набегающему потоку флюида, причем витки одного из резистивных термочувствительных элементов расположены на несущем каркасе перпендикулярно направлению движения флюида, второго - параллельно, а термочувствительные элементы включены последовательно в одну из трех ветвей измерительной схемы, выполненной в виде уравновешенного моста постоянного тока, в котором вторая ветвь образована двумя идентичными полупроводниковыми стабилитронами, являющимися одновременно стабилизаторами напряжения питания моста и источниками опорного напряжения, третий термочувствительный элемент установлен перед указанными выше двумя термочувствительными элементами в передней части цилиндрического трубчатого корпуса на ближнем к набегающему потоку флюида конце струевыпрямителя, выполненного из материала с низкой теплопроводностью, причем термочувствительные элементы включены в мостовую схему, состоящую из трех параллельных ветвей, подключенных между двумя токоподводящими зажимами таким образом, что первая ветвь содержит два последовательно включенных резистивных термочувствительных элемента, образующих два плеча мостовой схемы, вторая ветвь образована двумя идентичными последовательно включенными полупроводниковыми стабилитронами, третья ветвь содержит один термочувствительный элемент, включенный последовательно с регулировочным резистором, съем информации о скорости движения флюидов осуществляется между средней точкой соединения двух резистивных термочувствительных элементов, входящих в первую ветвь, и средней точкой соединенных последовательно идентичных стабилитронов, включенных во вторую ветвь, съем информации о температуре флюида осуществляется между средней точкой последовательно включенного термочувствительного элемента и регулировочного резистора в третьей ветви мостовой схемы и средней точкой соединения двух идентичных полупроводниковых стабилитронов, образующих вторую ветвь. A device for measuring the speed and temperature of fluid flows, including a cylindrical tubular body, a straightener installed on the open end of the front of the cylindrical tubular body and a window for the exit of fluid flow at its rear, a heater and a heat-sensitive element installed between the straightener and the windows for fluid flow output, an electric circuit for generating an information signal, a power supply and a recorder, characterized in that it further comprises two thermosensitive resistive elements having equal values of electrical resistances and different working surfaces of the coils, washed by the flow of incoming fluid and located mutually perpendicular to the supporting frame, formed by at least two trapezoidal plates made of electrical insulating and heat-insulating material, facing the small bases of the trapezoid to the incoming fluid flow moreover, the turns of one of the resistive heat-sensitive elements are located on the supporting frame perpendicular to to the fluid flow control board, the second one is parallel, and the thermosensitive elements are connected in series in one of the three branches of the measuring circuit, made in the form of a balanced DC bridge, in which the second branch is formed by two identical semiconductor zener diodes, which are simultaneously the voltage stabilizers of the bridge supply and the voltage reference sources, a third heat-sensitive element is installed in front of the above two heat-sensitive elements in the front of the cylindrical a tubular casing at the end of the straightener, proximal to the incoming fluid flow, made of a material with low thermal conductivity, and the thermosensitive elements are included in a bridge circuit consisting of three parallel branches connected between two current-conducting clamps so that the first branch contains two series-connected resistive thermosensitive element, forming two shoulders of the bridge circuit, the second branch is formed by two identical series-connected semiconductor abilitron, the third branch contains one thermosensitive element connected in series with the adjustment resistor, information on the fluid velocity is carried out between the midpoint of the connection of two resistive thermosensitive elements included in the first branch, and the midpoint of the series connected identical zener diodes included in the second branch, fluid temperature information is carried out between the midpoint of a series-connected thermosensitive element and adjustments full-time resistor in the third branch of the bridge circuit and the midpoint of the connection of two identical semiconductor zener diodes forming the second branch.
RU2008139449/03A 2008-10-03 2008-10-03 Device for measurement of fluids flow movement speed and temperature RU2395684C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139449/03A RU2395684C2 (en) 2008-10-03 2008-10-03 Device for measurement of fluids flow movement speed and temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139449/03A RU2395684C2 (en) 2008-10-03 2008-10-03 Device for measurement of fluids flow movement speed and temperature

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008139449A RU2008139449A (en) 2010-04-10
RU2395684C2 true RU2395684C2 (en) 2010-07-27

Family

ID=42670944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008139449/03A RU2395684C2 (en) 2008-10-03 2008-10-03 Device for measurement of fluids flow movement speed and temperature

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2395684C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476835C1 (en) * 2011-07-11 2013-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Temperature measuring method of structural surface with resistance sensitive element, device for its implementation and manufacturing method of described device
RU2476836C1 (en) * 2011-07-11 2013-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for determining temperature characteristic of resistance sensitive element, device for its implementation and manufacturing method of described device
RU2492437C1 (en) * 2012-03-30 2013-09-10 Закрытое акционерное общество Специализированное конструкторское бюро "Термоприбор" Temperature sensor
RU2498061C1 (en) * 2012-06-09 2013-11-10 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Downhole sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020121056A1 (en) * 2020-08-11 2022-02-17 Woco Industrietechnik Gmbh Wireless fluid temperature measurement of a multi-port valve

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476835C1 (en) * 2011-07-11 2013-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Temperature measuring method of structural surface with resistance sensitive element, device for its implementation and manufacturing method of described device
RU2476836C1 (en) * 2011-07-11 2013-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for determining temperature characteristic of resistance sensitive element, device for its implementation and manufacturing method of described device
RU2492437C1 (en) * 2012-03-30 2013-09-10 Закрытое акционерное общество Специализированное конструкторское бюро "Термоприбор" Temperature sensor
RU2498061C1 (en) * 2012-06-09 2013-11-10 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Downhole sensor
WO2013184040A2 (en) * 2012-06-09 2013-12-12 Шлюмберже Холдингс Лимитед Downhole sensor
WO2013184040A3 (en) * 2012-06-09 2014-01-30 Шлюмберже Холдингс Лимитед Downhole sensor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008139449A (en) 2010-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6023969A (en) Flow modulated mass flow sensor
RU2395684C2 (en) Device for measurement of fluids flow movement speed and temperature
US5463899A (en) Simultaneous measurement of gas thermal conductivity and mass flow
US7490512B2 (en) Detector of low levels of gas pressure and flow
BR112013032100B1 (en) methods
JP6042449B2 (en) Apparatus and method for measuring fluid mass flow
BR112015011862B1 (en) METHOD FOR DETERMINING A SIDE MODE RIGIDITY OF ONE OR MORE FLUID TUBES IN A VIBRATORY METER, ELECTRONIC METER, AND, VIBRATORY METER
CN110579249A (en) A kind of cobalt-doped multimode fiber grating based hot-wire flow sensor and its manufacturing method
BR102014008437A2 (en) flow sensor unit for measuring a flow of a fluid stream, and method for measuring a flow of a fluid stream over an operating range of flows
Bera et al. Study of a simple linearization technique of pn-junction-type anemometric flow sensor
CN104122469B (en) Method for increasing measured seebeck coefficient accuracy of thermoelectric material
Oda et al. A silicon micromachined flow sensor using thermopiles for heat transfer measurements
US4361054A (en) Hot-wire anemometer gyro pickoff
Forstner et al. Two temperature-compensated thermistor current meters for use in marine ecology
Ferreira et al. Fluid temperature compensation in a hot wire anemometer using a single sensor
US6553828B1 (en) Cooled dual element thermocouple computer and flow velocity measurement method
CN204373714U (en) Outer clip hot type bore Ф 6-20mm gas flow sensor
Al-Salaymeh et al. Development and testing of a novel single-wire sensor for wide range flow velocity measurements
JPS5850295Y2 (en) Gauge for measuring heat flow
RU2498061C1 (en) Downhole sensor
RU2797135C1 (en) Thermal anemometry method for gas flow and thermal anemometer on its basis
CN208622298U (en) Perfect gas law experimental provision
Haneef et al. High performance SOI-CMOS wall shear stress sensors
King The linear hot-wire anemometer and its applications in technical physics
Rehn et al. Dual-element, solid-state fluid flow sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20110415

PD4A Correction of name of patent owner