×
04.02.2020
220.017.fd08

Способ определения расхода жидкости в трубопроводе

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002712782
Дата охранного документа
31.01.2020
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Предлагаемый способ относится к измерительной технике и может быть использован для измерения расхода жидкости с применением трибоэлектрического эффекта, электромагнитного явления и коррекционной обработки электрических сигналов. Отличительная особенность способа заключается в установке на измерительном участке трубопровода датчиков на расстояние λ. Полученные на выходе датчиков электрические сигналы усиливаются усилителями и подаются на коррелятор, состоящий из блока регулируемой задержки, перемножителя, фильтра нижних частот и экстремального регулятора. На выходе перемножителя выделяются низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), где τ - текущая временная задержка. Изменением текущей временной задержки τ обеспечивают максимальное значение коррекционной функции R(τ). Экстремальный регулятор поддерживает значение коррекционной функции R(τ) на максимальном уровне, воздействуют на управляющий вход блока регулируемой задержки. Максимальное значение коррекционной функции R(τ) обеспечивается при τ=τ. Определяют скорость V движущейся жидкости на измерительном участке трубопровода ее расход Q=S⋅V, где S - сечение измерительного участка трубопровода. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа путем определения скорости движущейся жидкости. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемый способ относится к измерительной технике и может быть использован для измерения расхода жидкости с применением трибоэлектрического эффекта, электромагнитного явления и коррекционной обработки электрических сигналов.

Известны способы определения расхода жидкости, основанные на использовании трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления (авт. свид. СССР №№172.073, 224.826, 317.902, 1.185.090, 1.185.093, 1.394.041, 1.482.264, 1.649.279, 1.812.433; патенты РФ №№2.005.995, 2.023.985, 2.084.833, 2.190.190, 2.190.833, 2.242.721, 2.511.628, 2.574.321, 2.656.621; патенты США №№4.210.022, 4.339.958, 4.704.907; патенты Великобритании №№1.165.398, 2.166.550; патент ФРГ №2.756.837; патент Японии №56-54.566; Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества Л.: Машиностроение, 1989; Никитин В.И. Современные проблемы измерения малых расходов жидкости и газа. Измерительная техника, 1982, №2 и др.).

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ определения расхода жидкости в трубопроводе» (патент РФ №2.656.621, G01F 1/58, 2017), который и выбран в качестве прототипа.

Известный способ основан на использовании трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления. Трибоэлектрический эффект заключается в том, что трении жидкости о внутреннюю поверхность измерительного участка трубопровода, выполненного из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью, протекающая жидкость заряжается отрицательно, а измерительный участок - положительно. При этом форма внутреннего сечения измерительного участка 9 трубопровода 1 в виде сужающихся и расширяющихся конусов обеспечивает увеличение степени трибоэлектризации и повышенный заряд протекающей жидкости. Однако противоположные заряды снижают степень поляризации протекающей жидкости. Для нейтрализации положительных зарядов измерительный участок 9 трубопровода 1 снабжают механическим заземлением 10.

Для создания большей турбулентности движения жидкости и повышения ее поляризации внутри измерительного участка 9 трубопровода 1 можно установить направляющие лопатки 11.

Известный способ обеспечивает повышение точности и чувствительности к малым расходам жидкости путем создания большей турбулентности движущейся жидкости и повышения ее поляризации, но не позволяет определять скорость движения жидкости.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем определения скорости движущейся жидкости.

Поставленная задача решается тем, что способ определения расхода жидкости в трубопроводе, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в том, что выделяют напряженность поля в любой точке по периметру измерительного сечения трубопровода, связанную с электрическим зарядом жидкости, преобразуют ее с помощью трансформатора тока, охватывающего трубопровод, в электрический сигнал, пропорциональный расходу, при этом измерительный участок трубопровода выполняют из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательных соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, и снабжают его металлическим заземлением, обеспечивая тем самым высокую степень поляризации движущейся жидкости, и направляющими лопатками, которые устанавливают в начале измерительного участка, обеспечивая тем самым закручивание движущейся жидкости и повышенную степень ее поляризации, отличается от ближайшего аналога тем, что устанавливают на измерительном участке два датчика, на расстояние λ друг от друга, формируют в них электрические сигналы, усиливают их, перемножают между собой, предварительно пропустив первый электрический сигнал через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), где τ - текущая временная задержка, изменением текущей временной задержки τ обеспечивают максимальное значение корреляционной функции R(τ), фиксируют временную задержку τ равную транспортному запаздыванию τт электрического сигнала второго датчика по отношению к электрическому сигналу первого датчика (τ=τт), поддерживают корреляционную функцию R(τ) на максимальном уровне, воздействуя на управляющий вход блока регулируемой задержки, и определяют скорость V движущейся жидкости на измерительном участке трубопровода

и ее расход Q=S-V,

где S - сечение измерительного участка трубопровода.

Предлагаемый способ реализуется устройством, структурная схема которого представлена на фиг. 1. На фиг. 2 изображен разрез трубопровода 1.

Устройство содержит трубопровод 1, на котором коаксиально установлено ферритовое кольцо 2 с обмоткой 3, помещенный в экран 4 с щелью 5. Обмотка 3 подключена к измерительному блоку 6, состоящему из усилителя 7 и регистратора 8. Трубопровод 1 содержит измерительный участок 9, выполненный из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, и снабженный металлическим заземлением 10.

Сильную положительную трибоэлектрическую зарядную тенденцию имеют многие полимерные материалы, например политетрафторэтилен, нейлон и другие. В качестве металлического заземления используют металлические кольца 10, имеющие контакт с землей. В начале измерительного участка 9 установлены направляющие лопатки 11, обеспечивающие закручивание движущейся жидкости и повышенную степень ее полярности.

На измерительном участке 9 установлены датчики 12 и 13 на расстоянии λ (измерительная база), к которым подключены усилители 14 и 15 электрических сигналов. К усилителю 14 последовательно подключены блок 17 регулируемой задержки, перемножитель 18, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 15 электрического сигнала, фильтр 19 нижних частот и экстремальный регулятор 20, выход которого соединен с вторым входом блока 17 регулируемой задержки. Перемножитель 18, блок 17 регулируемой задержки, фильтр 19 нижних частот и экстремальный регулятор 20 образуют коррелятор 16. Шкала блока 17 регулируемой задержки непосредственно связана с индикатором 21 скорости движущейся жидкости.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Движущая жидкость со скоростью V трется о внутреннюю стенку трубопровода 1. Вследствие трибоэлектрического эффекта возникает разность потенциалов. При этом движущаяся жидкость электризуется с отрицательным знаком электрических зарядов и является током (конвективным), вокруг которого возникает магнитное поле, величина которого пропорциональна скорости (расходу) измеряемой жидкости. В этом проявляется электромагнитное явление. Одновременно с этим на внутренней стенке трубопровода 1 образуются заряды противоположного знака по сравнению со знаком заряда движущейся жидкости. Степень поляризации значительно возрастает на измерительном участке 9 трубопровода 1 за счет двух факторов.

Первый фактор обусловлен тем, что измерительный участок 9 выполнен из полимерного материала и с внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов. В качестве такого материала может быть использован нейлон, политетрафторэтилен и другие полимеры.

Второй фактор обусловлен тем, что в начале измерительного участка 9 установлены направляющие лопатки 11, которые обеспечивают закручивание движущейся жидкости по винтообразной траектории. Это повышает степень турбулентности и поляризации движущейся жидкости, что объясняется тем, что все внутренние слои жидкости начинают соприкасаться с внутренней поверхностью измерительного участка 9.

Образующиеся положительные заряды нейтрализуют некоторые отрицательные заряды жидкости в соответствии с законом Кулона, что значительно снижает степень поляризации движущейся жидкости. Для нейтрализации положительных зарядов измерительный участок 9 трубопровода 1 снабжены заземленными механическими кольцами 10. Заряды положительного знака внутренней поверхности измерительного участка 9 трубопровода 1 стекают сначала на металлические кольца 10, а затем на землю. Движущаяся жидкость представляет собой систему движущихся отрицательных зарядов и является током (конвективным), вокруг которого возникает магнитное поле, величина которого пропорциональна скорости V (расходу) измеряемой жидкости.

Величина напряженности Н магнитного поля равна

где У - величина конвективного тока;

Г - расстояние от поверхности трубопровода до его оси.

При движении жидкости по трубопроводу 1 возникает переменное магнитное поле вокруг измерительного участка 9 трубопровода 1. Это поле создает в обмотке 3, намотанной на ферритовое кольцо 2, ЭДС. Сигнал с выхода обмотки 3 поступает на вход измерительного блока 3, в котором сигнал усиливается в усилителе 7 и фиксируется в регистраторе 8. Величина сигнала пропорциональна скорости V (расходу) жидкости.

На измерительном участке 9 трубопровода 1 устанавливают датчики 12 и 13 на расстояние λ друг от друга (измерительная база), в качестве которой могут быть использованы электроды. Полученные на выходе датчиков 12 и 13 электрические сигналы u1(t) и u2(t) ≈ u1(t-τ) усиливаются усилителями 14 и 15 и подаются на коррелятор 16, состоящий из блока 17 регулируемой задержки, перемножителя 18, фильтра 19 нижних частот и экстремального регулятора 20. На выходе перемножителя 18 фильтром 19 нижних частот выделяются низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции

где Т - период интегрирования интегратора (фильтра нижних частот) или постоянная времени слаживающего фильтра, Т=RC;

τ - текущая временная задержка.

Изменением текущей временной задержки τ обеспечивают максимальное значение коррекционной функции R(τ). Экстремальный регулятор 20 поддерживает значение коррекционной функции R(τ) на максимальном уровне, воздействуют на управляющий вход блока 17 регулируемой задержки. Шкала блока 17 регулируемой задержки градуируется непосредственно в значениях скорости движения жидкости

где τт - транспортное запаздывание сигнала второго датчика 13 по отношение к сигналу первого датчика 12.

Максимальное значение коррекционной функции R(τ) обеспечивается при τ=τт.

Определив и зная сечение S трубопровода, можно определить расход Q движущейся жидкости по формуле

Таким образом, предлагаемой способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает не только повышение точности и чувствительности к малым расходам жидкости, но и определение скорости движущейся жидкости.

Это достигается созданием большей турбулентности движущейся жидкости и повышением ее поляризации за счет закручивания движущейся жидкости по винтообразной траектории. Указанное обстоятельство объясняется тем, что почти все внутренние слои движущейся жидкости начинают соприкасаться с внутренней поверхностью измерительного участка 9 трубопровода 1.

За счет установки на измерительном участке 9 двух датчиков 12 и 13, в качестве которого могут быть использованы электроды, на расстоянии λ друг от друга (измерительная база) и корреляционной обработки электрических сигналов, формируемых датчиками, можно определить скорость движущейся жидкости а зная сечение S измерительного участка 9, можно определить расход движущейся жидкости Q=SV. Следовательно, к определению расхода движущейся жидкости используют два подхода. Первый подход основан на использовании трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления. Второй подход основан на использовании двух датчиков, в качестве которых могут быть электроды, и коррекционной обработки электрических сигналов, формируемых датчиками.

Указанные два подхода обеспечивают определение расхода жидкости в широком диапазоне возможных значений.

Практическая реализация способа не вызывает технических затруднений.

Тем самым функциональные возможности известного способа расширены.


Способ определения расхода жидкости в трубопроводе
Способ определения расхода жидкости в трубопроводе
Способ определения расхода жидкости в трубопроводе
Способ определения расхода жидкости в трубопроводе
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 106 items.
10.01.2013
№216.012.19e6

Индукционный датчик силы

Заявленное изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для точного и долговременного измерения механических усилий или деформаций конструкций в самых различных областях техники. Заявленный индукционный датчик силы содержит трансформатор механических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472122
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19ea

Устройство для дистанционного измерения давления

Устройство относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства при измерении малых фазовых сдвигов, соответствующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472126
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.27d3

Силоизмерительный датчик

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для постоянного измерения усилий в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций. Техническим результатом является повышение времени эксплуатации устройства, повышение точности измерения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475715
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.283d

Способ предварительной оценки качества диагностических тестов

Изобретение относится к области диагностики технических систем. Технический результат заключается в уменьшении времени проведения диагностики технических систем. Для этого предложен способ предварительной оценки качества диагностических тестов, заключающийся в том, что на основе описания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475821
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3196

Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области систем контроля потока транспортных средств (ТС). В способе идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей, при прохождении ТС контрольных пунктов сравнивают коды сигналов, принятых на контрольных пунктах, с кодами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478232
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.05.2013
№216.012.4018

Система защиты от несанкционированного доступа для транспортных средств

Изобретение относится к транспортной технике и предназначена для использования с целью предотвращения несанкционированного доступа к транспортным средствам, в частности автомобилям. Система содержит логический модуль (1), считыватель (2) транспондера, транспондер (3), блок (4) памяти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481978
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.07.2013
№216.012.5a95

Способ дистанционного обнаружения вещества

Использование: для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ посредством магнитного резонанса. Сущность: заключается в том, что осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488810
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.6246

Кодовая шкала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код. Техническим результатом является уменьшение габаритов и массы устройства. Кодовая шкала содержит m информационных кодовых дорожек и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490790
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.68fc

Способ контроля движения специальных транспортных средств

Изобретение относится к области контроля движения городского наземного транспорта, мусоровозов, обеспечивающих вывоз бытового и промышленного мусора на специальные свалки или в места их переработки, инкассаторских машин, перевозящих денежные средства из банка различным организациям и из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492523
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.7afd

Способ обнаружения и идентификации разыскиваемых транспондеров из множества пассивных транспондеров и система для его осуществления

Предлагаемые способ и система относятся к системам радиочастотной идентификации подвижных и неподвижных объектов (RFID-системы). Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известных технических решений путем автоматического определения местоположения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497147
Дата охранного документа: 27.10.2013
Showing 1-10 of 194 items.
10.01.2013
№216.012.19ea

Устройство для дистанционного измерения давления

Устройство относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства при измерении малых фазовых сдвигов, соответствующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472126
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19ed

Система мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений. Система содержит автоматизированное рабочее место (АРМ), объекты диагностики, цифровую линию связи, блоки предварительной обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472129
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e8f

Трость для инвалида по зрению

Предложенная трость относится к медицинской технике, в частности к устройствам для ориентирования слепых в окружающем пространстве, и может быть использована при самостоятельном передвижении слепого. Трость содержит палку с рукояткой, в которой размещены приемоизлучатель, установленный на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473324
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20b4

Система дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений

Заявленное устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дистанционного контроля, оценки и прогнозирования технического состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений. Устройство содержит пункт контроля, состоящий из радиостанции и связанной с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473873
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2116

Система контроля расхода и утечек бытового газа в многоквартирных домах

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к системам и устройствам формирования измерительной и управляющей информации по первичным параметрам, определяющим расход природного газа и контроль его утечек в многоквартирных домах. Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473971
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24a4

Экологическая система сбора информации о состоянии региона

Изобретение относится к области контрольных устройств (систем) и может быть использовано при конструировании систем экологического мониторинга городов и регионов. Технический результат - повышение помехоустойчивости и достоверности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией путем ослабления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474882
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.2862

Система охраны и наблюдения

Изобретение относится к охранным средствам видеонаблюдения и может быть использовано для защиты от несанкционированного доступа на охраняемые объекты, например, жилые квартиры и помещения. Техническим результатом является повышение надежности охраны и наблюдения за жилыми помещениями и другими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475858
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3196

Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области систем контроля потока транспортных средств (ТС). В способе идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей, при прохождении ТС контрольных пунктов сравнивают коды сигналов, принятых на контрольных пунктах, с кодами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478232
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32b4

Способ управления самолетом при заходе на посадку

Предлагаемый способ относится к области авиации и может быть использован в приборном оборудовании летательного аппарата для упрощения восприятия и переработки приборной информации летчиком при выполнении захода на посадку, посадке и полете по маршруту, в ручном и автоматическом режимах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478523
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3509

Радиоприемное устройство для обнаружения широкополосных сигналов с фазовой манипуляцией

Устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для приема и анализа фазоманипулированных (ФМн) сигналов с бинарным значением фазы. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости и достоверности обнаружения широкополосных сигналов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479120
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД