SU1008617A1

SU1008617A1 - Способ измерени массового расхода среды

Info

Publication number: SU1008617A1
Application number: SU802851162A
Authority: SU
Inventors: Фарамаз Газанфар Оглы Максудов; Фуад Али-Рза Оглы Искендер-Заде; Джафар Гасан-Ага Оглы Агаларов; Георгий Суренович Бунятов; Валерий Залманович Скобло
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Института Математики И Механики Ан Азсср
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1983-03-30

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОБОГО РАСХОДА СРЕДЫ, основанный на зависимости параметров колебаний попереч Ш fJ но колеблющейс трубы от величины массового расхода среды, протекающей через нее, включающий возбуждение колебаний трубы с потоком среды и измерение параметров колебаний, отличающийс тем, что, «3 целью повьашени точности измерени , предварительно определ ют частоты собственных koJtfeбaний трубы одной четной и одной нечетной собственной формы колебаний, возбуждают вынужденные колебани трубы четной собственной фор№г колебаний с частотой, равной частоте собственных колебаний трубы нечетной собственной формы колебаний, или вынужденные колебани трубы нечетной собственной формы колебаний с частотой, равной частоте собственных колебаний трубы четной собственной формы колебаний, а о величине массового расхода среды суд т по отношению между амплитудами коле- I баний трубы четной и нечетной собст- S iвенной формы колебаний. --у Jk 00 о: /А

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл создани автоматических вибрационных измерителей массового расхода различных сред в нефт ной, нефтехимической и других отрасл х пррмышленности.

Известен косвенный способ измерени , J) соответствии с которым массовый расход определ етс как произведение величины объемного расхода жидкости на ее плотность flj.

К недостаткам этого способа следует отнести трудность .обеспечени требуемой точности измерени и надежности , поскольку дл его реализации требуетс измерительна система из двух первичных преобразователей и вычислительного уст эойства.

Известен также пр мой способ измерени массового расхода жидкости, который использует зависимость затухани (величины, обратной механической добротности) поперечных колебаний трубы с одним закрепленным и другим свободным концами от массового расхода жидкости, протекающей через трубу С2 . .

Недостаток данного способа заключаетс в необходимости использовани дл его реализации трубы, оди из концов которой свободен и совершает поперечные колебаний. Подвижно механическое сочленение поперечно колеблющейс трубы с неподвижным трубопроводом преп тствует достижению требуемой точностей измерени в промышл-знных услови х.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс пр мой способ измерени массового расхода основанный на воздействии потока жидкости на форму колебаний поперечно колеблющейс трубы. Преимуществом устройства вл етс возможность использовани трубы с неподвижно закрепленными концами. Последовательность действи в устройстве следующа : создание потока жидкости в трубе, возбуждение резонансных поперечных колебаний трубы на собственной резонансной частоте первой- собственной формы колебаний и измерение разности мометов сил в местах неподвижного закреплени концов трубы в опорах.

Принцип действи прототипа основываетс на следующем. При отсутствии потока перва собственна форма колебаний поперечно колеблющейс трубы симметрична, т.е. скручивающие моменты сил, развиваемые трубой в местах защемлени ее концов в опорах, будут одинаковы и разность между ними будет равна нулю. Под воздействием потока жидкости форма колебаний трубы искажаетс таким образом, что изгиб трубы у одной из jonop уменьшаетс , а вблизи другой

увеличиваетс . Это уменьшает момент сил в одной из опор и увеличивает в другой, т.е. разность моментов сил в опорах будет отлична от нул . Эта разность моментов сил в опорах используетс как мера массового расхода жидкости, протекающей по трубе 3.

Недостатком известного устройства вл етс низка точность измерени , обусловленна тем, что возникающий, полезный сигнал в виде разности моментов сил в опорах должен быть измерен на фоне значительно превыщающей его величину помехи, которой вл ютс сами моменты сил в опорах.

Цель из обретени - повьдиение точности измерени .

Поставленна цель достигаетс тем что увеличивак т амплитуды полезного сигнала путем возбуждени вынужденных поперечных колебаний трубы четной собственной формы колебаний с чатотой , равной частоте собственных поперечных колебаний трубы нечетной собственной формы колебаний, или вынужденных колебаний трубы нечетной собственной формы колебаний с частотой , равной частоте собственных поперечных колебаний трубы четной собственной формы колебаний, при этом о величине массового расхода среды Суд т по отношению между амплитудами колебаний трубы этих собственных форм колебаний.

Сущность способа заключаетс в усилении эффекта искажени формы поперечно колеблющейс трубы потоком жидкости за счет механического резонанса . В отличие от прототипа, гдетруба всегда совершает резонансные колебани , в предлагаемом способе вызывают вынужденные колебани трубы на частоте, равной собственной . тоте колебаний собственной формы колебаний , соответствующей возникающим из-за потока жидкости искажени м формы вынужденных колебаний трубы. Поэтому возникающие искажени формы колебаний будут,- за счет механического резонанса, усилены в Q раз,, .р е Q - механическа добротность колеблющейс трубы. Величина выходного сигнала, который может быть как в прототипе, разность моментов сил в ,опорах также будет увеличена в Q раз

На чертеже представлен пример возможной реализации предлагаемого способа измерени .

Устройство содержит трубу 1, электромагнит 2 возбуждени колебаний , электромагниты 3 адаптера, генератор 4 электрических колебаний, усилитель 5 с дифференциальным входом 6 и 7 - форма колебаний трубы соответственно на первой и второй собственной форме колебаний. Через трубу 1 с неподвижно закре ленными концами протекает среда, ма совый расход которой подлежит изме- рению. Электромагнит 2 возбуждени размещен вблизи трубы на равном рас сто нии от ее концов, т.е. в пучнос ти первой, симметричной, собственной форме колебаний, электромагниты 3 адаптера размещены также вбЛизи трубы,симметрично относительно ее середины, на рассто нии около четве ти длины трубы от ее концов, т.е. в пучност х второй собственной формы колебаний. Электромагнит 2 возбужде ни подключен к генератору 4 синусо идальных колебаний, а электромегнит адаптера - к дифференциальному вход усилител 5. Электромегниты 3 адапт ра сфазированы таким образом, что сигналы, наводимые в них колебани м трубы первой собственной формы коле баний, синфазны, при этом сигналы, наводимые колебани ми трубы второй собственной.формы колебаний, будут противофазны. Амплитуда сигналов на выходе дифференциального усилител 5 будет пропорциональна амплитуде колебаний второй собственной формы колебаний и .не будет зависеть от колебаний трубы, первой собственной формы колебаний. Устройство работает следующим образом . Электромагнит 2, расположенный в пучности- первойи в узле второй собственной формы колебаний в отсутстви потока жидкости возбуждает колебани первой собственной формы колебаний. Поток жидкости, протекающей по колеб лющейс трубе, приводит к искажению формы колебаний, т.е. симметрична относительно середины трубы перва собственна форма колебаний становитс несимметричной, причем степень искажени за-висит от величины массового расхода жидкости. Такую форму колебаний можно иитерпретировать как результат сложени симмет ричной первой собственной формы коле баний и несимметричной, например второй собственной формы колебаний. При этом амплитуда -колебаний второй собственной формы колебаний, измеренна на выходе усилител 5, однозначно определ ет степень искажени начально .заданной формы колебаний трубы, т.е. массовый расход среды, протекающей по трубе. Непосредственное использование указанного эффе.кта, т.е. возбужде ние первой собственной формы колебаний на соответствующей ей собствен . ной частоте колебаний, как это еделано в прототипе, неэффективно, поскольку эффект искажени настолько мал, что сигнал на выходе 5 обычно ,не превышает уровн шумов измерительной аппаратуры. , Предлагаемый способ позвол ет существенно усилить этот эффект путем выбора соответствующей частоты колебаний. В предлагаемом способе колебани трубы первой собственной формы колебаний возбуждаютс на час тоте, равной собственной резонансной частоте колебаний трубы второй собственной формы-колебаний. При этом по вл ющиес из-за воздействи потока колебани второй собс твенной формы колебаний будут резонансными, т.е. усиленными в Q раз (обычно Q 100-1000). Увеличенный сигнал с выхода 5, пропорциональный массо вому расходу, среды, в этом случае может быть измерен обычными средствами ,t . Преимущества изобретени состо т в пр мом измерении массового расходу среды, независимости от.вида закреплени концов трубы и повышеннбй, по сравнению с прототипом,.точности измерени . В прототипе величина массового расхода (0) преобразуетс в разность моментов сил в опорах, где закреплена труба, т.е. Ми KGMo, где - разность моментов сил в опорах; MQ- момент сил в опоре; К - коэффициент, завис щий от конструкции и материала трубы . Дифференциру выражение (1) и замен дифференциалымалыми приращени ми , получим аМм- к-р dG : где ( - погрешность измерени массового расхода в прототипе; {ГМу, - погрешность измерени разности моментов сил в опорах. Если, как в прототипе, в предлагаемом способе измер ть разность моментов сил в опорах, то уравнение (1) примет вид , М„ KGMoQ (3) АнсШогично можно вычислить погреш- нрсть измерени предлагаемого способа. Щ ™ Сравним выражени (2) и (4). Если в обоих случа х используетс одинакова конструкци (характеризующа 510086176

с коэффициентом К) и диапазон иэме- обеспечивает увеличение точности рени разности моментбв сил в опорах, измерени приблизительно на 2-3 пото предлагаемый способ измерени р дка

Claims

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА СРЕДЫ, основанный на зависимости параметров колебаний попереч- но^ колеблющейся трубы от величины массового расхода среды, протекающей через нее, включающий возбуждение колебаний трубы с потоком среды и измерение параметров колебаний, o_tT личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, предварительно определяют частоты собственных ко^баний трубы одной четной и одной нечетной собственной формы колебаний, возбуждают вынужденные колебания трубы четной собственной формы колебаний с частотой, равной частоте собственных колебаний трубы нечетной собственной формы колебаний, или вынужденные колебания трубы нечетной собственной формы § колебаний с частотой, равной частоте собственных колебаний трубы четной собственной формы колебаний, а о величине массового расхода среды судят по отношению между амплитудами колебаний трубы четной и нечетной собстI венной формы колебаний.

SU .„,1008617