Результат интеллектуальной деятельности: Способ измерения объемного расхода струйным преобразователем

Изобретение относится к области определения объемного расхода газа или жидкости и может быть использовано в теплоэнергетической, газовой и других отраслях промышленности.

Известен способ измерения объемного расхода воздуха струйным автогенераторным расходомером (счетчик), заключающийся в том, что основная часть потока через сужающее устройство проходит на выход расходомера. На сужающем устройстве возникает перепад давления, благодаря которому часть потока через кольцевую щель и канал подвода поступает в сопло питания струйного автогенератора. В результате в последнем возникает автоколебания струи с частотой, пропорциональной расходу через сужающее устройство. Колебания струи преобразуются в электрический сигнал термоанемометром на базе синтетического полупроводникового алмаза (см. патент 2244265 С1, Российская Федерация, МПК G01F1/20. Струйный автогенераторный расходомер-счетчик / Аристов П.А. №2003114990/28 заявл. 21.05.2003; опубл. 10.01.2005.).

Недостатком известного способа является низкая точность и небольшой диапазон измерения расхода.

Наиболее близким является способ измерения объемного расхода струйным преобразователем (СПР), (см. Расходомеры и счетчики количества, П.П. Кремлевский, Ленинград, "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1989, с. 374-375), заключающийся в том, что расход среды, газа или жидкости, проходящий по трубопроводу, определяют пропусканием ее через струйный генератор СПР, фиксируют выходной сигнал СПР, частота которого пропорциональна объемному расходу среды, проходящей через СПР, и определяют объемный расход по формуле:

Q_СПР = А_СПР ⋅ f

где Q_СПР - объемный расход среды, проходящей по трубопроводу через СПР;

f - частота колебаний струйного генератора СПР;

А_СПР - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров струйного преобразователя.

А_СПР = k ⋅ F ⋅ l

где k - поправочный коэффициент;

F - площадь сопла питания;

l - длина диффузора.

Недостатком данного способа является малый диапазон измерения расхода.

Техническим результатом, на достижение которого направлен способ, является увеличение диапазона измеряемого расхода СПР.

Для достижения указанного результата в способе измерения объемного расхода струйным преобразователем, заключающимся в том, что расход газа или жидкости, проходящий по трубопроводу определяют пропусканием ее через струйный генератор СПР, фиксируют выходной сигнал СПР, частота которого пропорциональна объемному расходу среды, проходящей через СПР, и определяют объемный расход по формуле Q_СПР = А_СПР ⋅ f, подключают параллельно СПР ламинарное сопротивление с известными геометрическими параметрами, пропускают среду дополнительно через установленное ламинарное сопротивление, фиксируют частоту колебаний струйного генератора СПР и определяют объемный расход Q среды, проходящей по

трубопроводу, по формуле:

Q = Q_СПР + Q_ЛС = A_СПР ⋅ f + A_ЛС ⋅ f²/υ,

где Q_СПР - объемный расход среды, проходящей по трубопроводу через СПР;

Q_ЛС - объемный расход среды, проходящей по трубопроводу через ламинарное сопротивление;

f - частота колебаний струйного генератора СПР;

А_СПР - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров струйного датчика преобразователя;

А_ЛС - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров ламинарного сопротивления;

υ - кинематическая вязкость среды.

Измерение объемного расхода струйным преобразователем позволяет увеличить диапазон измеряемого расхода СПР путем подключения параллельно СПР ламинарного сопротивления с известными геометрическими параметрами, пропуская среду через СПР и через установленное параллельно ему ламинарное сопротивление, фиксируют частоту колебаний струйного генератора СПР и определяют объемный расход Q среды, проходящей по трубопроводу, по формуле:

Q = Q_СПР + Q_ЛС = A_СПР ⋅ f + A_ЛС ⋅ f²/υ,

где Q_СПР - объемный расход среды проходящей по трубопроводу, через СПР;

Q_ЛС - объемный расход среды, проходящей по трубопроводу через ламинарное сопротивление;

f - частота колебаний струйного генератора СПР;

А_СПР - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров струйного датчика преобразователя;

А_ЛС - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров ламинарного сопротивления;

υ - кинематическая вязкость среды.

Способ измерения объемного расхода струйным преобразователем реализуется следующим образом.

Газ или жидкость пропускают через параллельно установленные СПР и ламинарное сопротивление с известными геометрическими параметрами, фиксируют частоту колебаний струйного генератора СПР и определяют объемный расход Q, проходящий по трубопроводу по формуле:

Q = Q_СПР + Q_ЛС = A_СПР ⋅ f + A_ЛС ⋅ f²/υ,

где Q_СПР - объемный расход среды, проходящей по трубопроводу через СПР;

Q_ЛС - объемный расход среды, проходящей по трубопроводу через ламинарное сопротивление;

f - частота колебаний струйного генератора СПР;

А_СПР - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров струйного датчика преобразователя;

А_ЛС - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров ламинарного сопротивления;

υ - кинематическая вязкость среды.

Таким образом, заявленный способ позволяет при заданном допускаемом перепаде давлений на СПР (т.е. при неизменном диапазоне частот СПР) производить измерение расходов в более широком диапазоне (в 1,5 и более раз) за счет добавления в линейную формулу измерения расхода добавочного нелинейного члена Q_ЛС = A_ЛС ⋅ f²/υ, что улучшает потребительские качества данного способа. Также предложенный способ учитывает влияние свойств среды кинематической вязкости на работу расходомера, что повышает точность измерений расхода.