измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу

Классы МПК:G01F1/66 измерением частоты, фазового сдвига, времени распространения электромагнитных или других волн, например ультразвуковые расходомеры
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Самарский Государственный Технический Университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-03-29
публикация патента:

Устройство содержит два электроакустических преобразователя, два фазовых детектора, четыре счетчика электрических импульсов, два цифро-аналоговых преобразователя, четыре формирователя электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности, два формирователя импульсного электрического сигнала, длительность которого управляется входным электрическим сигналом, два аналого-цифровых преобразователя, два сумматора цифровых сигналов, пять логических ячеек 2И, семь перемножителей двух цифровых сигналов, две логические ячейки 2ИЛИ, таймер, генератор электрических импульсов, цифровой датчик температуры жидкости, девять регистров для размещения цифровых констант, дешифратор для определения нулевого состояния счетчика, инвертор электрических импульсов, делитель двух цифровых электрических сигналов, цифровой квадратор, генератор высокочастотных электрических сигналов. Принцип действия измерителя основан на эффекте Доплера. Закон изменения стробирующего импульса определяет положение контролируемого сечения в нефтепроводе. Электроакустические преобразователи с электрически управляемой диаграммой излучения осуществляют циклическую развертку зондирующих импульсов, позволяющую провести разбивку контролируемого сечения на участки, в которых определяются значения объемного расхода. Изобретение обеспечивает повышение точности и надежности измерения расхода нефти и нефтепродуктов. 4 ил. измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933

измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933

Формула изобретения

Измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, содержащий первый и второй электроакустические преобразователи, первый фазовый детектор, первый счетчик электрических импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, он снабжен дополнительными четырьмя формирователями электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности, двумя формирователями импульсного электрического сигнала, длительность которого управляется входным электрическим сигналом, вторым фазовым детектором, двумя аналого-цифровыми преобразователями, двумя сумматорами цифровых сигналов, пятью логическими ячейками «2И», семью перемножителями двух цифровых сигналов, двумя логическими ячейками «2ИЛИ», таймером, генератором электрических импульсов, датчиком, измеряющим температуру транспортируемого продукта, вторым цифроаналоговым преобразователем, тремя счетчиками электрических импульсов, девятью регистрами для размещения цифровых констант, дешифратором для определения нулевого состояния счетчика электрических импульсов, инвертором электрических импульсов, делителем двух цифровых электрических сигналов, цифровым квадратором, генератором высокочастотных электрических сигналов, выход которого соединен со входом первого циклического счетчика электрических импульсов, выход генератора высокочастотных электрических сигналов соединен со входом второго циклического счетчика электрических импульсов, выход генератора высокочастотных электрических сигналов соединен с первым входом первой логической ячейки «2И», выход генератора высокочастотных электрических сигналов соединен с первым входом второй логической ячейки «2И», выход генератора высокочастотных электрических сигналов соединен с управляющим входом первого фазовращателя, выход генератора высокочастотных электрических сигналов соединен с управляющим входом второго фазовращателя; выход первого циклического счетчика электрических импульсов соединен с первым входом первого регистра для размещения цифровых констант, выход первого циклического счетчика электрических импульсов соединен с первым входом второго регистра для размещения цифровых констант; выход первого циклического счетчика электрических импульсов соединен с первым входом третьего регистра для размещения цифровых констант, выход второго циклического счетчика электрических импульсов соединен со вторым входом первого регистра для размещения цифровых констант, выход второго циклического счетчика электрических импульсов соединен со вторым входом второго регистра для размещения цифровых констант; выход второго циклического счетчика электрических импульсов соединен со вторым входом третьего регистра для размещения цифровых констант, выход второго регистра для размещения цифровых констант соединен с первым входом первого перемножителя двух цифровых сигналов, второй вход которого соединен с выходом второго перемножителя двух цифровых сигналов, первый вход второго перемножителя двух цифровых сигналов соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, выход первого формирователя электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности соединен со вторым входом третьей логической ячейки «2И»; вход первого формирователя электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности соединен с выходом первого формирователя импульсного электрического сигнала, длительность которого управляется входным цифровым сигналом, вход которого соединен с выходом первого регистра для размещения цифровых констант, первый вход, предназначенный для управления диаграммой направленности, первого электроакустического преобразователя соединен с выходом первой логической ячейки «2И», первый выход, предназначенный для регистрации отраженного акустического сигнала, первого электроакустического преобразователя соединен с первым входом третьей логической ячейки «2И», второй выход, предназначенный для излучения зондирующего сигнала, первого электроакустического преобразователя вмонтирован в измерительный участок нефтепровода, первый вход первого фазового детектора соединен с выходом третьей логической ячейки «2И», второй вход первого фазового детектора соединен с выходом первого фазовращателя, управляемого электрическим напряжением, выход первого фазового детектора соединен со входом первого аналого-цифрового преобразователя, второй вход второго перемножителя цифровых сигналов соединен с выходом делителя двух цифровых электрических сигналов, первый вход (делимое) которого соединен с выходом третьего перемножителя двух цифровых сигналов, первый вход третьего перемножителя двух цифровых сигналов соединен с выходом четвертого регистра для размещения цифровых констант, второй вход третьего перемножителя двух цифровых сигналов соединен с выходом первого сумматора двух цифровых сигналов, второй вход третьего перемножителя двух цифровых сигналов соединен со входом цифрового квадратора, первый вход первого сумматора двух цифровых сигналов соединен с выходом пятого регистра для размещения цифровых констант, второй вход первого сумматора двух цифровых сигналов соединен с выходом четвертого перемножителя двух цифровых сигналов, первый вход которого соединен с выходом шестого регистра для размещения цифровых констант, второй вход четвертого перемножителя двух цифровых сигналов соединен с выходом датчика, измеряющего температуру транспортируемого продукта, вход датчика, измеряющего температуру транспортируемого продукта, вмонтирован в нефтепровод; выход цифрового квадратора соединен с первым входом пятого перемножителя двух цифровых сигналов; второй выход, предназначенный для излучения зондирующего сигнала, второго электроакустического преобразователя вмонтирован в нефтепровод, вход, предназначенный для управления диаграммой направленности, второго электроакустического преобразователя соединен с выходом второй логической ячейки «2И», первый выход, предназначенный для регистрации отраженного акустического сигнала, второго электроакустического преобразователя соединен с первым входом четвертой логической ячейки «2И», второй вход которой соединен с выходом второго формирователя импульсного электрического сигнала заданной постоянной длительности, вход второго формирователя импульсного электрического сигнала заданной постоянной длительности соединен с выходом второго формирователя импульсного электрического сигнала, длительность которого управляется входным цифровым сигналом, выход четвертой логической ячейки «2 И» соединен с первым входом второго фазового детектора, второй вход второго фазового детектора соединен с выходом второго фазовращателя, управляемого электрическим напряжением, выход второго фазового детектора соединен со входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом шестого перемножителя двух цифровых сигналов, второй вход шестого перемножителя двух цифровых сигналов соединен с выходом делителя двух цифровых электрических сигналов, выход шестого перемножителя двух цифровых сигналов соединен с первым входом седьмого перемножителя двух цифровых сигналов; первый выход, предназначенный для регистрации отраженного акустического сигнала, второго электроакустического преобразователя соединен с первым входом первой логической ячейки «2ИЛИ», второй вход которой соединен с первым выходом, предназначенным для регистрации отраженного акустического сигнала, первого электроакустического преобразователя, выход первой логической ячейки «2ИЛИ» соединен с первым входом пятой логической ячейки «2И», второй вход которой соединен с выходом дешифратора, определяющего нулевое содержимое счетчика электрических импульсов, выход пятой логической ячейки «2И» соединен со входом таймера, выход которого соединен со вторым входом («делитель») делителя двух цифровых электрических сигналов, второй вход второй логической ячейки «2И» соединен с выходом третьего формирователя электрического импульсного сигнала заданной длительности, вход этого формирователя соединен с выходом инвертора электрических импульсов, вход инвертора электрических импульсов соединен с выходом генератора электрических импульсов, выход генератора электрических импульсов соединен со входом четвертого формирователя электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности; выход четвертого формирователя электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности соединен со вторым входом первой логической ячейки «2И», вход третьего циклического счетчика электрических импульсов соединен с выходом второго логического элемента «2И», выход третьего циклического счетчика электрических импульсов соединен со входом дешифратора, определяющего нулевое содержание счетчика электрических импульсов, выход третьего циклического счетчика электрических импульсов соединен с первым входом седьмого регистра для размещения цифровых констант, выход которого соединен со входом второго формирователя импульсного электрического сигнала, длительность которого управляется входным цифровым сигналом, выход третьего регистра для размещения цифровых констант соединен со входом первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом первого фазовращателя, управляемого электрическим напряжением; выход второй логической ячейки «2И» соединен со входом четвертого циклического счетчика электрических импульсов, выход которого подключен параллельно ко второму входу седьмого регистра для размещения цифровых констант, к первому входу восьмого регистра для размещения цифровых констант и к первому входу девятого регистра для размещения цифровых констант, вторые входы восьмого и девятого регистров для размещения цифровых констант соединены с выходом третьего циклического счетчика электрических импульсов, выход восьмого регистра для размещения цифровых констант соединен со вторым входом седьмого перемножителя двух цифровых сигналов, выход девятого регистра для размещения цифровых констант соединен со входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом второго фазовращателя, управляемого электрическим напряжением, выход седьмого перемножителя двух цифровых сигналов соединен с первым входом второй логической ячейки «2ИЛИ», второй вход которой соединен с выходом первого перемножителя двух цифровых сигналов, выход второй логической ячейки «2ИЛИ» соединен со вторым входом пятого перемножителя двух цифровых сигналов, выход пятого перемножителя двух цифровых сигналов соединен со входом восьмого регистра для размещения цифровых констант, выход которого соединен со входом второго сумматора цифровых сигналов, выход которого является выходом измерителя объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений объемного расхода жидкостей, транспортируемой по нефтепроводу.

Известен способ [1] измерения расхода нефти и нефтепродуктов доплеровским расходомером. В устройстве, реализующем этот способ, преобразуют время распространения ультразвуковых сигналов, излученных по и против потока нефти в трубопроводе, в две выходные частоты, период одной из которых кратен временному интервалу между передними фронтами огибающих излучаемой по потоку и опорной пачек. Период другой выходной частоты кратен временному интервалу между передними фронтами огибающих излучаемой против потока и опорной пачек. Осуществляют грубую подстройку выходных частот путем поддержания временного рассогласования между передним фронтом огибающей опорной пачки и центром принятой пачки не более половины периода заполняющих пачки колебаний, а также точную подстройку. По разности выходных частот определяют скорость потока, по которой рассчитывают расход нефти.

Недостатком устройства является то, что здесь не учитываются два обстоятельства, снижающих точность измерения объема нефти: а) неравномерность скорости перемещения нефти по сечению нефтепровода, б) размеры сечения нефтепровода зависят от температуры транспортируемой нефти.

Известно устройство для измерения расхода жидкости [2]. В устройстве реализуется корреляционный способ измерения расхода жидкости. В двух сечениях размещают по несколько пар преобразователей, воспринимающих неоднородность потока. Вычисляются взаимокорреляционные функции сигналов с каждой пары преобразователей, размещенных в разных сечениях трубопровода. По положению максимума этих функций аппроксимируют профиль потока и вычисляется значение объемного расхода жидкости в трубопроводе.

Недостатком этого устройства является то, что не учитываются три обстоятельства, снижающие точность измерения объема жидкости: а) наличие преобразователей в движущейся нефти задерживает ее движение, что приводит к искажению профиля скоростей потока нефти; б) парафинизация преобразователей, вызванная тем, что тяжелые фракции и механические примеси, находящиеся в нефти, оседают на элементах конструкции преобразователей, усугубляя их влияние на профиль скоростей потока нефти; в) размеры сечения зависят от температуры транспортируемой нефти.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОГО РАСХОДА ВЕЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ" (патент РФ №2169906, МПК G01F 1/66, опубл. 2001.06.27), которое выбрано в качестве прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности измерения объемного расхода жидкости в нефтепроводе.

Поставленная задача решается тем, что измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, содержащий первый и второй электроакустические преобразователи, фазовый детектор, первый счетчик электрических импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь, снабжен дополнительными четырьмя формирователями электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности; двумя формирователями импульсного электрического сигнала, длительность которого управляется входным электрическим сигналом; двумя фазовыми детекторами, двумя аналого-цифровыми преобразователями, двумя сумматорами цифровых сигналов, пятью логическими ячейками 2И, семью перемножителями двух цифровых сигналов, двумя логическими ячейками 2ИЛИ, таймером, генератором электрических импульсов, цифровым датчиком температуры транспортируемой жидкости, вторым цифроаналоговым преобразователем, тремя счетчиками электрических импульсов, девятью регистрами для размещения цифровых констант, дешифратором для определения нулевого состояния счетчика электрических импульсов, инвертором электрических импульсов, делителем двух цифровых электрических сигналов, цифровым квадратором, генератором высокочастотных электрических сигналов; электроакустические преобразователи установлены с электрически управляемой диаграммой излучения.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства, показаны на фиг.2 и фиг.3.

Устройство (фиг.1) содержит измерительный участок нефтепровода, заполненный продуктом, объем которого надо измерить и движущимся в направлении, указанном стрелкой; перемножители 1, 2, 22, 35, 37, 44, 46 двух цифровых сигналов; формирователи 3, 15, 25, 42 электрического импульсного сигнала заданной постоянной длительности; фазовращатели 4, 43, управляемые электрическим напряжением; формирователи 5, 41 импульсного электрического сигнала, длительность которого управляется входным цифровым сигналом; цифроаналоговые преобразователи 6, 40; фазовые детекторы 7, 28; регистры 8, 9, 10, 21, 26, 32, 33, 34, 39 для размещения цифровых констант; 11, 14, 20, 23, 24а логические ячейки 2И; 24, 45 логические ячейки 2ИЛИ; циклические счетчики 8а, 12, 31, 39а электрических импульсов; электроакустические преобразователи 13, 19 с электрическим управлением диаграммой излучения; генератор 16 высокочастотных электрических сигналов; генератор 17 электрических импульсов; цифровой датчик 18, измеряющий температуру транспортируемого продукта; аналого-цифровые преобразователи 7а, 28а; таймер 29; инвертор 30 электрических импульсов; делитель 36 двух цифровых электрических сигналов (чисел); цифровой квадратор 35а; дешифратор 38, определяющий нулевое содержимое счетчика электрических импульсов; сумматоры цифровых сигналов 27 и 47.

Работа устройства поясняется схемами и эпюрами, приведенными на фиг.1-4.

Два электроакустических преобразователя 13 и 19 поочередно создают высокочастотные акустические импульсные колебания в потоке транспортируемой нефти (фиг.2, линия измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 показывает центр диаграммы направленности электроакустического преобразователя, линия А - это изображение диаграммы направленности упомянутого преобразователя в плоскости продольного сечения нефтепровода). Это так называемые зондирующие сигналы (ЗС) со скважностью, достаточной для выявления акустического сигнала (АС), отраженного от частиц примесей, неизбежно присутствующих в транспортируемой нефти. На время действия ЗС тракт приема АС выключается с помощью устройств 11, 23. Для оценки объема транспортируемой нефти в дальнейшем будут учитываться АС, отраженные от примесей, перемещающихся через виртуальную поверхность в. Преобразователь 13 обеспечивает зондирование половины поверхности в: от линии Ó-O до точки g, вторую половину поверхности в зондирует преобразователь 19. Диаграмма направленности излучения преобразователя 13 (или 19) имеет ширину измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 , вектор скорости Vi перемещения парциального потока нефти, подвергнутого действию электроакустического преобразователя, ориентирован под углом измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 к направлению передачи ЗС. Перемещение луча ЗС, формируемого устройством 13, происходит от центра нефтепровода (линия 6-0) до точки g, соответственно для устройства 19 - это пространство от Ó-O до f. Выбрав расстояние L (рекомендуемое L=(1...2)D, где D - диаметр нефтепровода) - удаление виртуальной поверхности в от места установки электроакустического преобразователя, можно для каждого направления ЗС вычислить соответствующее значение измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 , эти вычисленные значения разместить в регистрах 10 (для обеспечения обработки АС, обусловленного действием преобразователя 13) и 33 (для обеспечения обработки АС, обусловленного действием преобразователя 19). Каждому значению измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 можно поставить в соответствие значение S i, части виртуальной поверхности в, в пределах которой значение Vi=const. Для случая, когда реализована радиальная развертка ЗС, определение Si иллюстрируется фиг.3, где А - радиальное направление развертки ЗС, В - текущее (i-тое) положение ЗС, Si - это область, показанная штриховкой на фиг.3. Количественно Si в соответствии с фиг.3 определяется формулой

измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933

где измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 - количество секторов для сканирования сечения трубопровода;

если измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 - ширина диаграммы излучения каждого электроакустического преобразователя, то фактическое значение измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 принимается равным измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 р=2измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 /N, при этом N должно быть четным, поскольку половина этого количества секторов сканируется устройством 13, а вторая половина - устройством 19; величина измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 p выбирается при вычислении S i из условия заполнения сечения трубопровода парциальными поверхностями S, без зазора и взаимного перекрытия,

измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 - количество площадок Si, размещаемых в пределах сектора шириной измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 p, расчетное расстояние L=L p определяется из условия заполнения сечения трубопровода парциальными поверхностями Si без зазора и взаимного перекрытия и составляет L=Lp =D/(2·sinизмеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 р), i=1, 2, ...,M=j·mod(M) - номер текущего положения ЗС на радиальном направлении развертки, значение i формируется счетчиком 8а (для обеспечения обработки АС, обусловленного действием преобразователя 13), а также счетчиком 39а (для обеспечения обработки АС, обусловленного действием преобразователя 19); при i=0 ЗС размещается в центре сечения нефтепровода,

измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 - формируется счетчиком 12 (для обеспечения обработки АС, обусловленного действием преобразователя 13), и счетчиком 31 (для обеспечения обработки АС, обусловленного действием преобразователя 19), j=N·М - общее четное число ЗС, требующихся для полного зондирования сечения нефтепровода, при j=0 излучение электроакустического преобразователя ЭП2 направляется в сторону преобразователя 13 для обеспечения измерения текущего значения скорости V a распространения акустической волны в транспортируемом продукте.

Вычисленные по (*) значения S i размещаются в регистре 32 (а также в регистре 9 для обеспечения обработки АС, обусловленного действием преобразователя 13).

Рассмотрим прием и обработку отраженного сигнала, обусловленного действием ЗС, созданного преобразователем 19. По истечении времени измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 , требующегося для прихода к электроакустическому преобразователю 19 сигнала, отраженного от области Si, тракт приема этого сигнала открывается путем подачи на вход логической ячейки 23 стробирующего (открывающего) импульса, поступающего с выхода схемы 42. Каждая ячейка (координаты i, j) регистра 39 и регистра 8 содержит число Т, соответствующее времени измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 , по истечении которого должен быть сформирован стробирующий импульс (см. фиг.4, где ЗС - зондирующий сигнал, СИ - стробирующий импульс, между ЗС и СИ показаны сигналы, отраженные от разных участков транспортируемой нефти в направлении распространения ЗС), поскольку по истечении измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 ожидается приход сигнала, отраженного от области S, аргумент этого гармонического сигнала, отсчитываемый с момента появления СИ, составляет измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 , где измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 - круговая частота высокочастотного заполнения ЗС, фазовый сдвиг измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 обусловлен фактом перемещения парциального участка S i транспортируемого продукта. Считывание числа Т происходит по сигналам, формируемым циклическими счетчиками 31 и 39а. Таким же способом осуществляется считывание содержимого регистров 32 (величина Si) и 33 (величина измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 ). Преобразование Т в измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 выполняет устройство 41, и по истечении этого времени формирователь 42 выдает стробирующий импульс.

Стробирующий импульс, поданный на вход ячейки 23, открывает путь сигналу с выхода преобразователя 19 на вход фазового детектора 28, на второй вход которого подается высокочастотное колебание от генератора высокочастотных электрических сигналов 16. Этот генератор формирует также высокочастотное заполнение ЗС, тактовая частота которых задается генератором 17, совпадение тактового импульса положительной полярности с колебаниями от генератора 16 в ячейке 20 формирует ЗС, поступающий на вход электроакустического преобразователя 19. Формирователь 25 обеспечивает требующуюся длительность ЗС, инвертор 30 обеспечивает поочередную подачу ЗС на устройства 13 и 19.

Выход генератора высокочастотных электрических сигналов 16 подключен к фазовому детектору 28 через фазовращатель 43, управляемый электрическим напряжением, поступающим с выхода цифроаналогового преобразователя 40, на вход которого поступают числа, соответствующие измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 , от регистра 33. В результате на выходе детектора 28 имеем напряжение, величина которого пропорциональна V i/Va, это напряжение, преобразованное аналого-цифровым преобразователем 28а в цифровой сигнал, поступает на первый вход схемы перемножения цифровых сигналов 37. На второй вход схемы 37 надо подать сигнал, соответствующий значению V a, тогда на выходе 37 получаем цифровой сигнал, соответствующий Vi. Сигнал, соответствующий значению V a, формируется совокупностью элементов 18, 21, 22, 24, 26, 27, 34, 35, 36.

Регистры (запоминающие устройства) 21, 26, 34 содержат константы, характерные для данного нефтепровода: номинальное значение внутреннего диаметра Do нефтепровода при температуре t=+20°С (в регистре 34), константы температурного коэффициента расширения материала нефтепровода (а+bt) - в регистре 21 хранится значение b, в регистре 26 хранится значение а. Сигнал с выхода датчика 18, измеряющего температуру транспортируемого продукта, поступает на вход умножителя 22, на второй вход этого умножителя поступает значение константы b; полученный результат суммируется в устройстве 27 со значением а. Таким способом формируется температурная поправка на линейные размеры нефтепровода: а+bt, перемножение этой величины с D o, выполняемое устройством 35, позволяет получить текущее значение внутреннего диаметра D нефтепровода

D=D o(a+b·t)

Электроакустический преобразователь 19 создает ЗС вдоль этого диаметра в момент времени, соответствующий j=0 (этот момент выявляется дешифратором 38, устанавливающим фактическое нулевое значение содержимого счетчика 31 и разрешающим с помощью последовательности логических ячеек 24 - схема 2ИЛИ - и 24а - 2И - прохождение на вход таймера 29 сигнала как с выхода преобразователя 19 так и с выхода преобразователя 13, который установлен на противоположном конце упомянутого диаметра). Первым на вход таймера 29 поступает сигнал с выхода преобразователя 19 и запускает таймер 19, начинается отсчет времени измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 а распространения ЗС вдоль диаметра нефтепровода; следующим будет сигнал, принятый преобразователем 13, этот сигнал выключает таймер 29. Число измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 а поступает на вход делителя схемы деления 36, на вход делимого этой схемы поступает сигнал с выхода умножителя 35, численно соответствующий величине D, поэтому сигнал на выходе делителя 36 численно равен скорости V a.

Сигнал с выхода 36 поступает на второй вход умножителя 37, на первый вход которого поступает сигнал (численно равный значению измеритель объема жидкости, транспортируемой по нефтепроводу, патент № 2319933 ) с выхода аналого-цифрового преобразователя 28а. Поэтому на выходе умножителя 37 имеем сигнал, численно равный значению Vi. Этот сигнал поступает на первый вход умножителя 44, на второй вход которого поступает сигнал с выхода регистра 32, в регистре 32 размещены числа, соответствующие значениям Si. Поэтому на выходе умножителя 44 имеем число, соответствующее Vi·S i. Теперь объем транспортируемой нефти определяется в результате суммирования всех Vi·S i, полученных в результате зондирования (общее количество таких зондирований составляет NM) виртуальной поверхности "в"; такое суммирование выполняется устройством 47, на вход которого значения Vi·Si ; поступают с весом (a+b·t)2 (достигается в результате работы умножителя 46, на второй вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 27, прошедший через квадратор 35а). Весовая операция востребована для обеспечения учета температурного изменения величины Si. Совокупность элементов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7a, 8, 8a, 9, 10, 11, 12, 14, 15 служит для формирования ЗС (при этом соединение элементов 5 и 3, а также 41 и 42 обеспечивает требующееся временное положение СИ, поскольку 3 (42) запускается задним фронтом импульса, сформированного 5 (41)), создаваемого преобразователем 13 (19), и обработки соответствующего АС; при этом на выходе умножителя 2 имеем сигнал, численно равный Vi, на выходе регистра 9 - сигнал, численно равный Si, и на выходе умножителя 1 имеем сигнал, численно равный Vi·S i. Этот сигнал поступает на второй вход ячейки 45 (схема 2ИЛИ) и далее после прохождения операции температурной коррекции (в устройстве 46) подвергается операции суммирования в устройстве 47. Если частота генератора 17 электрических импульсов равна NM сек-1, то ежесекундные приращения числа на выходе сумматора 47 равны объему нефти, проходящему через поверхность "в" в течение 1 сек.

Источники информации

1. Патент РФ №2169906, МПК G01F 1/66, опубл. 2001.06.27.

2. Патент РФ №2215267, МПК G01F 1/712, опубл. 2003.10.27.

Класс G01F1/66 измерением частоты, фазового сдвига, времени распространения электромагнитных или других волн, например ультразвуковые расходомеры

ультразвуковой способ определения скорости потока газовой среды и устройство для его осуществления -  патент 2529635 (27.09.2014)
способ измерения расхода жидкости -  патент 2525574 (20.08.2014)
ультразвуковой расходомер с дренажной системой для отведения жидкости -  патент 2522125 (10.07.2014)
способ измерения расхода двухфазного потока сыпучего диэлектрического материала, перемещаемого воздухом по металлическому трубопроводу -  патент 2518514 (10.06.2014)
ультразвуковой расходомер с блоком заглушки посадочного гнезда -  патент 2518033 (10.06.2014)
ультразвуковой расходорер, блок преобразователя с изолированным трансформаторным модулем -  патент 2518031 (10.06.2014)
ультразвуковой расходомер с преобразовательным блоком, содержащим приемник и коленчатый соединитель -  патент 2518030 (10.06.2014)
датчик ультразвукового расходомера -  патент 2517996 (10.06.2014)
система и способ обнаружения нароста отложений в ультразвуковом расходомере и машиночитаемый носитель информации -  патент 2514071 (27.04.2014)
преобразователь и способ его изготовления, ультразвуковой расходомер и способ измерения характеристик текучей среды -  патент 2509983 (20.03.2014)
Наверх