способ измерения расхода жидкости и газа доплеровским расходомером

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ И ГАЗА ДОПЛЕРОВСКИМ РАСХОДОМЕРОМ, включающий измерение местной скорости в точке диаметрального сечения трубопровода на расстоянии от оси трубы и определение величины расхода, отличающийся тем, что измерение местной скорости производят в произвольной точке диаметрального сечения ограниченного эффективным радиусом r_o= R, где - погрешность измерения площади сечения трубопровода, R - внутренний радиус трубопровода, а определение величины Q расхода осуществляют по формуле

Q=(1k)v_r 1- ,

где v_r - величина местной скорости;

K - удельный дисперсионный коэффициент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в эксплуатационных системах для контроля расхода жидкости и газа на предприятиях тепло и энергоснабжения, а также ирригационных системах.

Известен способ измерения расхода жидкости, основанный на эффекте Допплера. Способ заключается в том, что измерение местных скоростей осуществляется в ряде точек диаметрального сечения потока для получения профиля скоростей, причем в поток посылаются акустические импульсы определенной длительности и частоты. Измеряя время задержки, получают информацию о скорости частиц, находящихся в разных точках сечения потока. Согласно этому способу относительная погрешность измерения расхода обычно равна 0,02-0,03.

Недостатком способа является то, что он используется только для измерения расхода жидкостей с достаточно большой погрешностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ, заключающийся в том, что измерение средней скорости осуществляется на расстоянии 0,758 r (где r - внутренний радиус трубы) от оси трубы. При этом большой градиент скорости в данной точке приводит к нежелательному спектру допплеровского сигнала, затрудняющего измерение его средней частоты. При определении расхода жидкости и газа необходимо учесть величину погрешности площади сечения трубопровода.

Основным недостатком способа является необходимость измерения скоростей с выполнением обязательного условия симметричности потока. Корректировка этих условий требует дополнительных технологических приемов и материальных затрат на специфическое аппаратурное оформление. Недостатком способа также является большая погрешность измерения, равная 0,02-0,03.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности измерения расхода жидкости и газа.

Это достигается тем, что в способе измерения расхода жидкости и газа, включающем измерение местной или средней скорости в точке диаметрального сечения потока на расстоянии от оси трубы и определение величины расхода, измерение местной скорости осуществляют в произвольной точке диаметрального сечения потока, ограниченного эффективным радиусом r_р, равным

r_o=R, где - погрешность, равная 0,005-0,1;

R - внутренний радиус трубы,

а определение расхода жидкости и газа осуществляют по формуле:

Q=(1k)v_r 1- ,

где v_r - местная скорость;

k - удельный дисперсионный коэффициент, равный 0,005-0,1;

r_o - эффективный радиус измерительного объема.

Измерение расхода жидкости и газа Q основывается на определении значений и использовании местной скорости vr и диаметрального сечения потока.

Интегральное выражение расхода представляется в виде

Q=v_o 1-a(r) rdr, (1) где v_o - максимальная скорость потока;

R - гостируемый радиус внутреннего сечения трубопровода;

r - радиус измеряемого дифференциального объема (в качестве объема - точка измерения),

а(r) - функция, определяющая эффективную площадь сечения измеряемого дифференциального объема и радиальное распределение скоростей.

Приведенная измеренная скорость по v_o равна

v_r/v_o=1-a(r) r² (2) Отсюда

= - 2a(r)r- r² (3) В идеальном случае

=0 Соответственно

= 2 (4)

выражение (4) приводят к виду

ln a(r) = -2ln = ln (5)

a(r)= (6)

где r - эффективный радиус измерительного объема.

Для учета погрешности определения расхода жидкости и газа рассчитываются дисперсионные характеристики скорости и транспортного времени _vr и _Tтр по массивам значений v_r и Т_тр.

_vr= ; (7)

(8)

где v_r и Т_рт - удельные средние значения местной скорости и транспортного времени соответственно;

и - текущие значения местной скорости и транспортного времени соответственно;

N - текущее число измерений.

Связь между транспортным временем и эффективным радиусом измеряемого объема определяется как

r_o=v_rT_тр (9)

Из (1) номинальный расход

Q_н= v_rS_эфф= v_r 1- (10) дисперсная характеристика расхода жидкости и газа определяется как

Q=kQ_н (11)

где К - удельный дисперсионный коэффициент расхода

К=(К_s²+K_v²+K_sK_v)^1/2; (12)

где K_s - удельный дисперсионный коэффициент площади сечения потока;

К_v - удельный дисперсионный коэффициент местной скорости

K_s= exp-2; (13)

K_v= (14)

Для выполнения условий по погрешности :

K ; (15)

r_o= R , (16) =0,005-0,1, учитывая эксплуатационные условия.

Предлагаемый способ обеспечивает надежность, достоверность измерений с точностью 0,005-0,1. Способ реализуется на известном оборудовании и не требует дополнительных материальных расходов.