вибрационный датчик избыточного давления

Формула изобретения

Вибрационный датчик избыточного давления, состоящий из герметично перекрываемого корпуса, чувствительного элемента, расположенного внутри корпуса и принимающего давление измеряемой среды, датчика съема колебаний и датчика возбуждения колебаний, усилителя, преобразователя и регистратора, отличающийся тем, что чувствительный элемент образует замкнутую механическую колебательную систему камертонного типа и выполнен в виде первичного преобразователя, состоящего из двух соосных труб разного диаметра, соединенных верхними основаниями друг с другом и нижними основаниями друг с другом посредством верхних и нижних фигурных патрубков соответственно, нижние фигурные патрубки прикреплены к корпусу через вентильный блок, при этом внутренняя труба первичного преобразователя выполнена с отверстиями, а во внешнюю трубу первичного преобразователя вкручены датчик съема колебаний и датчик возбуждения колебаний, сдвинутые относительно друг друга на 90°, усилитель соединен входом с датчиком съема колебаний, а выходом с датчиком возбуждения колебаний и с преобразователем, выход которого подключен к регистратору, отображающему величину избыточного давления измеряемой среды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления контролируемой среды - жидкости, газа. В частности, изобретение может быть использовано в нефтехимической, пищевой, химической промышленностях, тепловой и атомной энергетике, коммунальном хозяйстве и других производствах, где необходимо измерять избыточное давление различных жидких и газообразных сред.

В настоящее время производятся вибрационные датчики давления типа ДДГ-2-1, ДДГ-2-2, ДЦГ-2-3, ДДГ-2-4 и БДДМ-1 и др. (а.с. № № 1825107, 1459409, 988053). Данные датчики имеют разомкнутую систему колебаний и предназначены для измерения давления только газообразных сред. Предельная погрешность 0,01%, диапазон измерения давления 0,5-4500кРа, диапазон рабочих температур -60÷70°С. Данные датчики имеют ряд недостатков: недостаточный диапазон рабочих температур, отсутствие возможности измерять давление жидких сред, отсутствие стойкости к ионизирующему излучению.

Из а.с. № 1511605 (МПК G01L 11/00, G01L 1/10. опубл. 30.09.1989) известен вибрационный датчик избыточного давления, являющийся наиболее близким аналогом изобретения. Известный вибрационный датчик избыточного давления состоит из корпуса, чувствительного элемента в виде кольцевых струн (нарезаемых из трубы), расположенных внутри корпуса и принимающих давление измеряемой среды, систем датчиков съема колебаний и датчиков возбуждения колебаний, усилителя, преобразователя и регистратора. Недостатками являются недостаточные точность и надежность измерения, а также недостаточная чувствительность датчика.

Целью настоящего изобретения является создание вибрационного датчика избыточного давления для эксплуатации в объеме гермозоны АЭС в условиях большой и малой течах теплоносителя.

Преимуществами настоящего изобретения являются:

- отсутствие мембранных частей в конструкции вибрационного датчика избыточного давления;

- высокая температура эксплуатации (до 300°С);

- стойкость к ионизирующему излучению;

- большой срок эксплуатации (до 30 лет);

- ремонтопригодность;

- большой межповерочный срок (10 лет и более);

- стойкость к агрессивным средам;

- высокая точность измерения (до 0,01%).

Техническим результатом изобретения является повышение точности, надежности измерения, чувствительности датчика в условиях герметического объема АЭС, увеличение диапазона измеряемых давлений.

Сущность изобретения заключается в том, что вибрационный датчик избыточного давления состоит из герметично перекрываемого корпуса, чувствительного элемента, датчика возбуждения колебаний, датчика съема колебаний, усилителя, преобразователя и регистратора. Чувствительный элемент, образующий замкнутую колебательную систему камертонного типа, расположен внутри корпуса и принимает давление измеряемой среды через вентильный блок. Чувствительный элемент выполнен в виде первичного преобразователя, состоящего из двух соосных труб разного диаметра, соединенных верхними основаниями друг с другом и нижними основаниями друг с другом посредством верхних и нижних фигурных патрубков соответственно. Нижние фигурные патрубки прикреплены к вентильному блоку корпуса. Внутренняя труба выполнена с отверстиями. Во внешнюю трубу первичного преобразователя вкручены датчик съема колебаний и датчик возбуждения колебаний, сдвинутые относительно друг друга на 90 градусов. Усилитель соединен входом с датчиком съема колебаний, а выходом с датчиком возбуждения колебаний и преобразователем. Выход преобразователя подключен к регистратору, отображающему величину избыточного давления среды.

Изобретение иллюстрируется фиг.1 и 2. На фиг.1 изображена конструкция вибрационного датчика избыточного давления, на фиг.2 - регистрирующая часть вибрационного датчика избыточного давления. При этом: 1 - корпус; 2 - вентильный блок; 3 - внешняя труба первичного преобразователя; 4 - внутренняя дырчатая труба первичного преобразователя; 5 - датчик возбуждения колебаний; 6 - датчик съема колебаний; 7 - усилитель; 8 - преобразователь; 9 - регистратор.

Вибрационный датчик избыточного давления состоит из корпуса 1, выполненного в виде вертикального цилиндра (см. фиг.1). Нижнее основание корпуса 1 герметично перекрывается вентильным блоком 2. Внутри корпуса 1 закреплен чувствительный элемент в виде первичного преобразователя, выполненного в виде двух соосных труб одинаковой высоты и разного диаметра (внешней 3 и внутренней 4), в результате чего внешняя и внутренняя трубы расположены с зазором друг относительно друга. Верхние основания внешней 3 и внутренней 4 труб первичного преобразователя, также как и нижние основания внешней 3 и внутренней 4 труб первичного преобразователя, соединены друг с другом фигурными патрубками (соответственно, верхними и нижними), образуя в сечении замкнутый цилиндрический камертон. Нижние фигурные патрубки прикреплены к вентильному блоку 2 корпуса. Внутренняя труба 4 первичного преобразователя является дырчатой, выполнена с отверстиями. Отверстия можно высверлить круглыми. Во внешнюю трубу 3 первичного преобразователя вкручены датчик съема колебаний 6, равноудаленный от верхнего и нижнего оснований внешней трубы 3 первичного преобразователя, и датчик возбуждения колебаний 5, равноудаленный от верхнего и нижнего оснований внешней трубы 3 первичного преобразователя (см. фиг.2). При этом датчик съема колебаний 6 и датчик возбуждения колебаний 5 сдвинуты относительно друг друга на 90 градусов. Датчик съема колебаний 6 подсоединен к входу усилителя 7, датчик возбуждения колебаний 5 подсоединен к выходу усилителя 7. Усилитель 7 подключен к преобразователю 8, который в свою очередь подключен к регистратору 9. Регистратор Р отображает выходной сигнал, характеризующий величину избыточного давления измеряемой среды.

Вибрационный датчик избыточного давления работает следующим образом.

Первичный преобразователь, состоящий из внешней трубы 3 и внутренней дырчатой трубы 4, соединяется с измеряемой средой через нижний вентильный блок 2. Образуется замкнутая механическая колебательная система камертонного типа. Измеряемое давление Р воздействует на первичный преобразователь, который с помощью датчика съема колебаний 6 и датчика возбуждения колебаний 5 возбуждается на собственной резонансной частоте. Частота колебаний определена конструкцией вибрационного датчика и величиной подаваемого давления. Сигнал с датчика съема колебаний 6 поступает на вход усилителя 7, сигнал с датчика возбуждения колебаний 5 - на выход усилителя 7. После усиления сигнала на усилителе 7 он подается на преобразователь 8. Преобразователь 8 преобразует данные сигналы в сигнал, характеризующий давление измеряемой среды, и передает его на регистратор 9, отображающий величину избыточного давления измеряемой среды.

Точность измерения и диапазон измеряемых давлений повышается потому, что оси колебаний проходят по стенкам труб, и узлы колебаний удалены от точек крепления на расстояние не более половины величины зазора между трубами. Кроме того, внутренняя труба выполнена с отверстиями, что позволяет более точно сбалансировать и настроить работу первичного преобразователя.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с существующими устройствами возможность расположения вибрационного датчика избыточного давления в помещениях герметичного объема АЭС, исключает протяженные импульсные линии, повышает точность, увеличивает диапазон и надежность измерения давления в технологических системах АЭС.

Устройство готовится к использованию на АЭС для измерения давления в технологических системах.