измеритель расхода газа "струя"
Классы МПК: | G01F1/42 диафрагмы для измерения расхода, насадки, наконечники или сопла |
Автор(ы): | Стариков В.П. |
Патентообладатель(и): | Стариков Владислав Петрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-05-22 публикация патента:
27.07.2002 |
Устройство установлено в магистральном трубопроводе и содержит последовательно соединенные входную цилиндрическую часть с сотовым струевыпрямителем, сопло, цилиндрический патрубок и коническую насадку. Внутренняя полость цилиндрического патрубка включает входной участок в виде цилиндра и сопряженный с ним измерительный участок в виде конуса. Кольцевые камеры с датчиками для замера высокого и низкого давления размещены коаксиально входной части и цилиндрическому патрубку и сообщаются с их внутренними полостями посредством перфорации в виде продольных щелевых двухступенчатых пазов. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения при средних и больших расходах и расширение динамического диапазона измерения. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Измеритель расхода газа, включающий последовательно соединенные относительно общей оси входную цилиндрическую часть с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру соединенного с ней трубопровода, и с продольными щелевыми двухступенчатыми пазами, сопло, цилиндрический патрубок, внутренняя полость которого включает входной участок в виде кругового цилиндра и измерительный участок, снабженный перфорацией в виде продольных щелевых двухступенчатых пазов, и коническую насадку, а также кольцевые камеры с датчиками для замера высокого и низкого давлений со штуцерами для промывки, размещенные коаксиально относительно цилиндрической части и цилиндрического патрубка и сообщающиеся с их внутренними полостями посредством перфорации, при этом кольцевая камера с датчиком для замера низкого давления установлена с обеспечением охвата наружной поверхности обоих участков цилиндрического патрубка, отличающийся тем, что входной участок внутренней полости цилиндрического патрубка выполнен в виде кругового цилиндра с диаметром, равным выходному диаметру сопла, и с линейным размером по общей оси не более 0,1 выходного диаметра сопла, измерительный участок выполнен в виде кругового конуса с углом![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186028/945.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186028/945.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186027/946.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области измерения объема или массы газов путем пропускания их через измерительные устройства непрерывным потоком, а более конкретно - к измерению расхода газа, транспортируемого по газопроводам различного назначения, включая магистральные. Известна конструкция измерителя расхода газа, включающая мерную диафрагму, корпус для ее установки и подсоединения к трубопроводу, а также установки датчиков измерения давления до и после диафрагмы. [1]Недостатком данной конструкции является то, что за диафрагмой площадь поперечного сечения струи потока сначала уменьшается, поэтому измеренный перепад давления относится именно к этой площади, а не к площади отверстия диафрагмы. Это требует введения поправки к измеренному таким образом потоку - так называемого "коэффициента расхода", и чтобы его стабилизировать, выполняют входную кромку диафрагмы как можно более острой, а саму диафрагму как можно тоньше. Однако, со временем, а также при наличии в потоке газа твердых частиц, эта кромка притупляется, что резко снижает точность замера за счет срыва потока и усиления турбулентных явлений. Турбулентные явления могут быть также усилены наличием колен или иных препятствий выше и ниже по потоку в трубопроводе. Кроме того, при средних и больших скоростных напорах газа, т. е. при средних и больших расходах, форма диафрагмы и, как следствие, диаметр проходного отверстия диафрагмы искажаются из-за деформаций, вызванных скоростным напором, что ведет к появлению дополнительных погрешностей в измерении расхода. Вследствие этого для измерителя расхода газа, содержащего мерную диафрагму, при установке на трубопровод необходимо наличие прямолинейных участков длиной 50-100 диаметров трубопровода до и после мерной диафрагмы. Ввиду низкой эрозионной стойкости материала диафрагмы происходит сравнительно быстрый износ мерных диафрагм, что требует их частой замены, и, как следствие, высоких эксплуатационных расходов. Известна конструкция измерителя расхода газа, выполненная в виде трубки Вентури, включающая последовательно и соосно расположенные цилиндрическую часть, сопло, цилиндрический патрубок, коническую насадку, а также датчики давления, установленные на цилиндрической насадке перед соплом и на цилиндрическом патрубке после сопла. [2]
Недостатком известной конструкции измерителя расхода газа является то, что датчик давления, установленный перед соплом, измеряет статическое давление в проходящем через трубопровод макротурбулентном потоке, и, чтобы сделать достоверность измерения статического давления приемлемой, длина прямой гладкой трубы трубопровода перед датчиком должна быть не менее 24 диаметров трубопровода. Второй датчик давления, установленный на цилиндрическом патрубке, находится в зоне кольцевого "прилипшего" слоя, который неизбежно возникает при прохождении потока вблизи неподвижной поверхности и который искажает формы и размеры сечения измерительного участка, что снижает точность измерения. Кроме того, поведение потока в цилиндрическом патрубке носит также макротурбулентный характер, что приводит к низкой достоверности измеренного значения статического давления за счет турбулентных пульсаций продольной и поперечной компонент скорости потока, а следовательно и перепада давления, что влечет за собой значительные некомпенсированные случайные погрешности измерения расхода. Наиболее близким аналогом изобретения является измеритель расхода газа, включающий последовательно соединенные относительно общей оси цилиндрическую часть с перфорированной диафрагмой-струевыпрямителем на входе, сопло, цилиндрический патрубок, коническую насадку, кольцевые камеры с датчиками для замера высокого и низкого давлений и штуцерами для промывки, размещенные коаксиально с охватом перфорированных кольцевых участков относительно входной цилиндрической части и цилиндрического патрубка, сообщающиеся посредством сквозных продольных щелевых двухступенчатых пазов - перфораций с их внутренними полостями, выполненными в виде прямых круговых цилиндров [3]. Недостатком этой конструкции является то, что в ней неучтено влияние на точность измерения таких факторов, как наличие деформационной компоненты, возникающей из-за разности давлений в цилиндрической части и внутреннего давления в потоке на выходе из сопла и подходе к измерительному участку низкого давления в охватывающей полости цилиндрического патрубка, а также возможность возникновения прилипшего слоя и срыва потока из-за резонансных колебаний этого прилипшего слоя. Все эти факторы снижают точность измерения расхода газа, особенно при средних и больших (магистральных) расходах. Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков, повышение эксплуатационной точности и стабильности измерений. Это достигается тем, что измеритель расхода газа, включающий последовательно соединенные относительно общей оси входную цилиндрическую часть с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру соединенного с ней трубопровода, и с продольными щелевыми двухступенчатыми пазами, сопло, цилиндрический патрубок, внутренняя полость которого включает входной участок в виде кругового цилиндра и измерительный участок, снабженный перфорацией в виде продольных щелевых двухступенчатых пазов, и коническую насадку, а также кольцевые камеры с датчиками для замера высокого и низкого давлений со штуцерами для промывки, размещенные коаксиально относительно цилиндрической части и цилиндрического патрубка и сообщающиеся с их внутренними полостями посредством перфорации, при этом кольцевая камера с датчиком для замера низкого давления установлена с обеспечением охвата наружной поверхности обоих участков цилиндрического патрубка, входной участок внутренней полости цилиндрического патрубка выполнен в виде кругового цилиндра с диаметром, равным выходному диаметру сопла и с линейным размером по общей оси не более 0,1 выходного диаметра сопла, измерительный участок выполнен в виде кругового конуса с углом
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186028/945.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186028/945.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186027/946.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186028/945.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186028/945.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186027/946.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186027/946.gif)
![измеритель расхода газа](/images/patents/284/2186027/946.gif)
1. Измеритель расхода газа фирмы ISA Control LTD, информационный листок FDS/4, выпуск 1, 1994. 2. Измеритель расхода газа фирмы ISA Control, информационный листок FDS/9, выпуск 2, 1994. 3. Измеритель расхода газа. WO 98/48246, G 01 F 1/42, 29.10.1998.
Класс G01F1/42 диафрагмы для измерения расхода, насадки, наконечники или сопла