RU2196339C1 - Set measuring charge of static electricity - Google Patents

Set measuring charge of static electricity Download PDF

Info

Publication number
RU2196339C1
RU2196339C1 RU2001121220A RU2001121220A RU2196339C1 RU 2196339 C1 RU2196339 C1 RU 2196339C1 RU 2001121220 A RU2001121220 A RU 2001121220A RU 2001121220 A RU2001121220 A RU 2001121220A RU 2196339 C1 RU2196339 C1 RU 2196339C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wing
wings
input
charge
fixed
Prior art date
Application number
RU2001121220A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.К. Сушко
Р.З. Бахтизин
Original Assignee
Башкирский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Башкирский государственный университет filed Critical Башкирский государственный университет
Priority to RU2001121220A priority Critical patent/RU2196339C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2196339C1 publication Critical patent/RU2196339C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: monitoring bulk charge of static electricity in flows of moving dielectric fluids ( light oil products ) or inflows of aerodispersive media. SUBSTANCE: known set measuring charge of static electricity includes immobile and mobile electrodes installed in pipe- line and connected to recording unit, shielding electrodes connected to common bus, two wings made of insulation material. Wings face one another with surfaces of smaller curvature. First wing is displaced relative to second wing in direction of flow and is fixed so that it crosses diametrical plane of section of pipe-line at negative angle of incidence with respect to flow. Second wing is put on axis of rotation passing through section of second wing perpendicular to its chord. Immobile and mobile electrodes are anchored correspondingly on surfaces of first and second wings facing one another and shielding electrodes are fixed on outer surfaces of wings. Proposed set is supplemented with transmitter of vibration frequency of mobile wing connected to input of frequency-to-voltage converter which output is connected to first input of analog multiplier. Recording unit comes in the form of charge-sensitive amplifier connected in series with detector. Output of the latter is connected to second input of analog multiplier and its output is connected to recorder via integrator. EFFECT: raised accuracy and informativity when long-term measurements are conducted under conditions of alternating modes of fluid pumping and filling. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, может быть использовано для контроля объемного заряда статического электричества в потоках движущихся диэлектрических жидкостей (светлых нефтепродуктов) или в потоках аэродисперсных сред. The invention relates to the field of instrumentation, can be used to control the space charge of static electricity in flows of moving dielectric liquids (light oil products) or in flows of aerodispersed media.

В процессе многих технологических операций с углеводородными жидкостями происходит их электризация, сопровождающаяся накапливанием электростатического заряда в приемных резервуарах, что нередко приводит к пожарам и взрывам вследствие возникновения электрических искровых разрядов в резервуарах. In the process of many technological operations with hydrocarbon liquids, they are electrified, accompanied by the accumulation of electrostatic charge in the receiving tanks, which often leads to fires and explosions due to the occurrence of electric spark discharges in the tanks.

Известны устройства для определения объемного заряда статического электричества в потоке диэлектрической жидкости и способы, основанные на измерении заряда ячейкой Фарадея (см. А.С. СССР 1075452, H 05 F 3/00. Устройство для исследования электризации жидкости / А.А. Обух, Б.К. Максимов, А.Н. Харитонов (СССР) - 3514417/18-21. Заявлено 23.11.82. Опубл. 23.02.84. Бюл. 7.) Для реализации этого способа трубопровод оборудуется специальным краном, позволяющим взять пробу жидкости. Пробу отбирают непосредственно в цилиндр Фарадея. Known devices for determining the space charge of static electricity in the flow of a dielectric fluid and methods based on measuring charge by a Faraday cell (see AS USSR 1075452, H 05 F 3/00. Device for studying the electrification of liquids / A.A. Obukh, BK Maksimov, AN Kharitonov (USSR) - 3514417 / 18-21. It is declared 11/23/82. Publish. 02/23/84. Bull. 7.) To implement this method, the pipeline is equipped with a special valve that allows you to take a sample of liquid . A sample is taken directly into the Faraday cup.

При сравнительной простоте реализации способ обладает существенными недостатками: необходимостью разгерметизации системы для определения заряда и отсутствием возможности непрерывного контроля заряда при проведении технологических операций. With comparative ease of implementation, the method has significant drawbacks: the need for depressurization of the system to determine the charge and the lack of the possibility of continuous charge control during technological operations.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа измеритель плотности заряда статического электричества (А.С. СССР 1397852, G 01 R 29/12. Измеритель плотности заряда статического электричества / Б.К. Сушко, Р.З. Бахтизин (СССР). - 3950788/24-21. Заявлено 07.08.85. Опубл. 23.05.88. Бюл. 19), который содержит установленные в трубопроводе неподвижный и подвижный электроды, соединенные с регистрирующим прибором, экранирующие электроды, соединенные с общей шиной, два крыла, выполненные из изоляционного материала, при этом крылья обращены друг к другу поверхностями меньшей кривизны, первое крыло смещено относительно второго в направлении потока и жестко закреплено так, что оно пересекает диаметральную плоскость сечения трубопровода под отрицательным углом атаки к потоку, а второе установлено на оси вращения, проходящей через сечение второго крыла перпендикулярно его хорде, неподвижный и подвижный электроды закреплены на обращенных друг к другу поверхностях первого и второго крыла соответственно, а экранирующие электроды закреплены на внешних поверхностях крыльев. The closest in technical essence to the claimed device is the selected as a prototype meter of charge density of static electricity (AS USSR 1397852, G 01 R 29/12. Measurement of charge density of static electricity / BK Sushko, RZ Bakhtizin (USSR) - 3950788 / 24-21. Declared 07.08.85. Publish. 23.05.88. Bull. 19), which contains fixed and movable electrodes installed in the pipeline connected to a recording device, shielding electrodes connected to a common bus, two wings made of insulating material, p In this case, the wings face each other with surfaces of lesser curvature, the first wing is offset relative to the second in the flow direction and rigidly fixed so that it intersects the diametrical plane of the pipeline section at a negative angle of attack to the flow, and the second is mounted on the axis of rotation passing through the section of the second wing perpendicular to its chord, the fixed and movable electrodes are fixed on the surfaces of the first and second wings facing each other, respectively, and the shielding electrodes are fixed on the external surfaces of the wings.

Недостатком известного измерителя плотности заряда статического электричества является его малая точность и информативность при проведении длительных измерений в условиях меняющихся режимов перекачки и налива жидкости. Данных о текущем значении удельного электростатического заряда в протекающем потоке жидкости часто бывает недостаточно для оценки степени реальной опасности от электростатического заряжения перерабатываемой субстанции. A disadvantage of the known meter of charge density of static electricity is its low accuracy and information content during long-term measurements in the conditions of changing modes of pumping and filling fluid. Data on the current value of the specific electrostatic charge in a flowing fluid stream is often insufficient to assess the degree of real danger from electrostatic charging of the processed substance.

Электростатический заряд жидкости зависит от целого ряда факторов, в частности от скорости перекачки жидкости по трубам. Скорость перекачки обычно является непостоянной величиной. В начале процесса перекачки она увеличивается (открывание запорного вентиля), а в конце - уменьшается (закрывание запорного вентиля). Может изменяться она и в процессе налива. The electrostatic charge of a liquid depends on a number of factors, in particular, on the speed of pumping the liquid through the pipes. Pumping speed is usually a variable value. At the beginning of the pumping process, it increases (opening the shut-off valve), and at the end it decreases (closing the shut-off valve). It may change during the filling process.

Существуют автоматизированные системы налива углеводородных топлив, в которых скорость налива регулируется (ограничивается) в зависимости от того, уменьшается или увеличивается контролируемое значение электростатического заряда в протекающей жидкости. Таким образом, для оценки опасности электростатического заряжения необходимо учитывать расход и скорость перекачки по трубам перерабатываемой субстанции. Значение заряда зависит не только от скорости перекачки. Появление в жидкости таких неконтролируемых примесей, как частицы ржавчины (после механического удара по стенке танка) или капельки воды, способно в несколько раз, а то и на порядок увеличить значение удельного заряда. There are automated systems for loading hydrocarbon fuels in which the loading speed is regulated (limited) depending on whether the controlled value of the electrostatic charge in the flowing liquid decreases or increases. Thus, to assess the danger of electrostatic charging, it is necessary to take into account the flow rate and the rate of pumping through the pipes of the processed substance. The charge value depends not only on the pumping speed. The appearance of such uncontrolled impurities in a liquid as rust particles (after a mechanical impact on the tank wall) or water droplets can several times, or even an order of magnitude, increase the specific charge value.

Таким образом, текущее значение измеряемого заряда способно в значительной степени изменяться в процессе перекачки без видимых изменений контролируемых параметров. Перекачка электризующейся жидкости обычно производится для последующей переработки во вполне определенную емкость (бак, танк, хранилище, резервуар и т.д.) или технологический аппарат. Обычно известны или могут быть вычислены характерные для резервуара значения предельного электростатического заряда жидкости, начиная с которого возможны опасные неконтролируемые разряды в паровоздушной атмосфере резервуара, могущие привести к пожарам и взрывам. Поэтому необходимо как можно точнее знать предельное суммарное значение заряда, поступившего с жидкостью в данный резервуар. Thus, the current value of the measured charge can significantly change during the pumping process without visible changes in the controlled parameters. Pumping of electrifying liquid is usually carried out for subsequent processing into a well-defined capacity (tank, tank, storage, tank, etc.) or a technological apparatus. Typically, reservoir-specific values of the limiting electrostatic charge of a liquid are known or can be calculated, starting from which dangerous uncontrolled discharges are possible in the vapor-air atmosphere of the reservoir, which can lead to fires and explosions. Therefore, it is necessary to know as accurately as possible the limiting total value of the charge received with the liquid in this tank.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и информативности при проведении длительных измерений в условиях меняющихся режимов перекачки и налива жидкости. The technical result of the invention is to increase the accuracy and information content during long-term measurements in the conditions of changing modes of pumping and filling fluid.

Технический результат достигается тем, что в известный измеритель заряда, содержащий установленные в трубопроводе неподвижный и подвижный электроды, соединенные с регистрирующим прибором, экранирующие электроды, соединенные с общей шиной, два крыла, выполненные из изоляционного материала, при этом крылья обращены друг к другу поверхностями меньшей кривизны, первое крыло смещено относительно второго в направлении потока и жестко закреплено так, что оно пересекает диаметральную плоскость сечения трубопровода под отрицательным углом атаки к потоку, а второе установлено на оси вращения, проходящей через сечение второго крыла перпендикулярно его хорде, неподвижный и подвижный электроды закреплены на обращенных друг к другу поверхностях первого и второго крыла соответственно, а экранирующие электроды закреплены па внешних поверхностях крыльев, согласно изобретению дополнительно введены датчик частоты колебаний подвижного крыла, соединенный со входом преобразователя частоты в напряжение, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя; упомянутый в основном изобретении регистрирующий прибор выполнен в виде зарядочувствительного усилителя, последовательно соединенного с детектором, выход последнего подключен ко второму входу упомянутого аналогового перемножителя, а его выход через интегрирующее устройство соединен с регистратором. The technical result is achieved by the fact that in a known charge meter containing fixed and movable electrodes installed in the pipeline connected to a recording device, shielding electrodes connected to a common bus, two wings made of insulating material, while the wings face each other with smaller surfaces of curvature, the first wing is offset relative to the second in the flow direction and is rigidly fixed so that it intersects the diametrical plane of the pipeline section at a negative angle a similar to the flow, and the second is mounted on the axis of rotation passing through the section of the second wing perpendicular to its chord, the fixed and movable electrodes are fixed to the facing surfaces of the first and second wings, respectively, and the shielding electrodes are fixed on the outer surfaces of the wings, according to the invention are additionally introduced a moving wing oscillation frequency sensor connected to the input of the frequency to voltage converter, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier; The recording device mentioned in the main invention is made in the form of a charge-sensitive amplifier connected in series with the detector, the output of the latter is connected to the second input of the mentioned analog multiplier, and its output is connected to the registrar through an integrating device.

Технический результат достигается еще и тем, что упомянутый детектор выполнен по схеме синхронного детектора, управляющий вход которого через формирователь импульса и фазосдвигаюшую цепь соединен с датчиком частоты колебаний подвижного крыла. The technical result is also achieved by the fact that the said detector is made according to the synchronous detector scheme, the control input of which is connected to the sensor of the oscillation frequency of the moving wing through a pulse shaper and a phase-shifting circuit.

Технический результат может быть достигнут еще и тем, что упомянутый детектор выполнен по схеме пикового детектора. The technical result can be achieved also by the fact that the said detector is made according to the peak detector circuit.

Заявляемый измеритель заряда статического электричества отличается от прототипа тем, что он снабжен датчиком частоты колебаний подвижного крыла, соединенным со входом преобразователя частоты в напряжение, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя; упомянутый в основном изобретении регистрирующий прибор выполнен в виде зарядочувствительного усилителя, последовательно соединенного с детектором, выход последнего подключен ко второму входу упомянутого аналогового перемножителя, а его выход через интегрирующее устройство соединен с регистратором. The inventive static electricity charge meter differs from the prototype in that it is equipped with a moving wing oscillation frequency sensor connected to the input of the frequency converter to a voltage, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier; The recording device mentioned in the main invention is made in the form of a charge-sensitive amplifier connected in series with the detector, the output of the latter is connected to the second input of the mentioned analog multiplier, and its output is connected to the registrar through an integrating device.

Заявляемый измеритель заряда статического электричества отличается от прототипа также и тем, что упомянутый детектор выполнен по схеме синхронного детектора, управляющий вход которого через формирователь импульса и фазосдвигаюшую цепь соединен с датчиком частоты колебаний подвижного крыла. The inventive static electricity charge meter differs from the prototype in that the said detector is made in accordance with a synchronous detector circuit, the control input of which is connected through a pulse shaper and a phase-shifting circuit to the oscillation frequency sensor of the moving wing.

Заявляемый измеритель заряда статического электричества отличается от прототипа еще и тем, что упомянутый детектор может быть выполнен по схеме пикового детектора. The inventive meter of charge of static electricity differs from the prototype in that the said detector can be made according to the peak detector circuit.

На фиг. 1 представлена общая блок-схема измерителя величины заряда статического электричества. На фиг.2 представлена блок-схема измерителя величины заряда статического электричества при использовании синхронного детектора. In FIG. 1 is a general block diagram of a static charge meter. Figure 2 presents a block diagram of a meter for static electricity when using a synchronous detector.

Измеритель (фиг. 1, 2) содержит два прямоугольных крыла 1 и 2, выполненных из изоляционного материала (например, стеклотекстолита), установленных по диаметру трубопровода. Крыло 1 жестко закреплено так, что оно пересекает диаметральную плоскость сечения трубопровода под отрицательным углом атаки (1-20o) к набегающему потоку, а крыло 2 установлено на оси вращения 3, проходящей через сечение крыла 2, перпендикулярно его хорде. Крыло 1 смещено относительно крыла 2 в направлении потока с тем, чтобы обеспечивалось возникновение колебаний крыла 2 при обтекании крыльев потоком. Крылья 1 и 2 по всей длине несут на себе металлические пластины 4 и 5, образующие динамическую систему электродов, при этом пластины 4, симметрично размещенные на обращенных друг к другу поверхностях, имеющих меньшую крутизну крыльев 1 и 2, образуют измерительный электрод, а пластины 5, размещенные на внешних поверхностях крыльев, имеющих большую крутизну, образуют заземленный модулирующий электрод. Пластины 4 соединены с входом регистрирующего прибора.The meter (Fig. 1, 2) contains two rectangular wings 1 and 2, made of insulating material (for example, fiberglass), installed along the diameter of the pipeline. Wing 1 is rigidly fixed so that it intersects the diametrical plane of the cross section of the pipeline at a negative angle of attack (1-20 o ) to the incoming flow, and wing 2 is mounted on the axis of rotation 3 passing through the section of wing 2, perpendicular to its chord. The wing 1 is displaced relative to the wing 2 in the direction of flow so as to ensure the occurrence of oscillations of the wing 2 during the flow around the wings. Wings 1 and 2 along their entire length carry metal plates 4 and 5, forming a dynamic system of electrodes, while plates 4, symmetrically placed on facing each other, having a lower slope of wings 1 and 2, form a measuring electrode, and plates 5 located on the outer surfaces of the wings, having a large slope, form a grounded modulating electrode. The plate 4 is connected to the input of the recording device.

Согласно изобретению, над колеблющимся крылом установлен датчик 6 частоты колебаний подвижного крыла, соединенный со входом преобразователя 7 частоты в напряжение, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя 8. Пластины 4 соединены со входом зарядочувствительного усилителя 9, последовательно соединенного с детектором 10, выход последнего подключен ко второму входу упомянутого аналогового перемножителя 8, а перемножителя выход через интегрирующее 11 устройство соединен с регистратором 12. Упомянутый детектор 10 может быть выполнен по схеме пикового детектора. According to the invention, an oscillating frequency sensor 6 of a movable wing is mounted above the oscillating wing, connected to the input of the frequency to voltage converter 7, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier 8. The plates 4 are connected to the input of the charge-sensitive amplifier 9, connected in series with the detector 10, the output of the last connected to the second input of the aforementioned analog multiplier 8, and the multiplier output through an integrating device 11 is connected to the recorder 12. Mentioned detector 10 may yt formed by the peak detector circuit.

Если упомянутый детектор 10 выполнен по схеме синхронного детектора, то его управляющий вход через формирователь импульсов 13 и фазосдвигающую цепь 14 соединяется с датчиком 6 частоты колебаний подвижного крыла (фиг.2). If the said detector 10 is made according to the synchronous detector, then its control input through the pulse shaper 13 and the phase-shifting circuit 14 is connected to the sensor 6 of the oscillation frequency of the moving wing (figure 2).

Измеритель работает следующим образом. The meter works as follows.

При своем движении по трубопроводу наэлектризованная жидкость попадает в промежуток между неподвижным крылом 1 и крылом 2, установленным на оси 3 (фиг. 1 и 2). Течение жидкости между крыльями 1 и 2 вызывает притягивание крыла 2 к неподвижному крылу 1 (подсос, или эффект Вентури). Притягивание крыла 2 приводит к быстрому изменению угла его атаки, а при движении аэродинамического профиля крыла за пределами его статического угла атаки крыло 2 проходит через зону динамической потери скорости. При этом у передней кромки крыла 2 возникает вихрь, проходящий над крылом. Большой отрицательный вращающий момент, создаваемый вихрем, отклоняет колеблющееся крыло 2 от неподвижного крыла 1. Когда вихрь сходит с крыла, подъемная сила уменьшается и эффект Вентури вновь получает преобладающее влияние, вызывая притяжение колеблющегося крыла 2 к неподвижному крылу 1. Крыло 2 вновь проходит через зону динамической потери скорости, и процесс повторяется, возникают периодические колебания крыла 2 относительно неподвижного крыла 1 с частотой, пропорциональной расходу жидкости. When moving along the pipeline, the electrified fluid falls into the gap between the fixed wing 1 and the wing 2 mounted on axis 3 (Figs. 1 and 2). The fluid flow between wings 1 and 2 causes the wing 2 to be attracted to the fixed wing 1 (suction, or Venturi effect). The pulling of the wing 2 leads to a rapid change in the angle of its attack, and when the aerodynamic profile of the wing moves outside its static angle of attack, the wing 2 passes through the zone of dynamic speed loss. At the same time, a vortex arises at the leading edge of the wing 2 and passes over the wing. The large negative torque created by the vortex deflects the oscillating wing 2 from the fixed wing 1. When the vortex leaves the wing, the lifting force decreases and the Venturi effect again prevails, causing the oscillating wing 2 to be attracted to the fixed wing 1. Wing 2 again passes through the zone dynamic loss of speed, and the process repeats, there are periodic oscillations of the wing 2 relative to the stationary wing 1 with a frequency proportional to the flow rate of the liquid.

В качестве датчика 6 частоты колебаний подвижного крыла может быть использован датчик электромагнитной системы, представляющий из себя катушку с текущим по ней электрическим током, которая намотана на ферромагнитном сердечнике. На колеблющемся под влиянием набегающего потока крыле укреплен колеблющийся вместе с ним ферромагнитный стержень, являющийся частью магнитной цепи датчика колебаний. Колебания стержня изменяют магнитное сопротивление цепи датчика, при этом во второй катушке, намотанной поверх первой, вследствие изменения потокосцепления возникают импульсы тока. Частота прохождения импульсов прямо пропорциональна скорости набегающего потока, а при известном сечении трубопровода - и величине расхода перекачиваемой жидкости. Из литературных источников известно применение системы с колеблющимся под действием набегающего потока крылом в качестве измерителя скорости потока газа или жидкости (см. De Carlo I.P. The oscillatory using flowmeter // ISA Transaction. - 1982. - V.21. - 2. - Р.75-92, или Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. -Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1989. - 701с. - С.569.) Частота изменения выходного сигнала датчика частоты колебаний подвижного крыла линейно (в пределах погрешности измерения) зависит от скорости перекачки контролируемой среды. Сигнал с датчика 6 поступает на вход преобразователя частоты 7 в напряжение, который преобразует периодическую последовательность импульсов в аналоговый сигнал с амплитудой, прямо пропорциональной частоте этой последовательности импульсов. Выходной сигнал преобразователя 7 поступает на один из входов аналогового перемножителя 8. As the sensor 6 of the oscillation frequency of the moving wing, an electromagnetic system sensor can be used, which is a coil with an electric current flowing through it, which is wound on a ferromagnetic core. On the wing oscillating under the influence of the incoming flow, a ferromagnetic rod oscillating with it is strengthened, which is part of the magnetic circuit of the vibration sensor. Oscillations of the rod change the magnetic resistance of the sensor circuit, while in the second coil wound over the first, current pulses occur due to changes in flux linkage. The frequency of the pulses is directly proportional to the speed of the incoming flow, and with a known section of the pipeline - and the flow rate of the pumped liquid. From literary sources it is known to use a system with a wing oscillating under the action of an incoming flow as a gas or liquid flow velocity meter (see De Carlo IP The oscillatory using flowmeter // ISA Transaction. - 1982. - V.21. - 2. - P. 75-92, or Kremlevsky P.P. Flowmeters and quantity counters: Handbook.-L .: Engineering, Leningrad Department, 1989. - 701s. - P.569.) The frequency of the output signal of the oscillation frequency sensor of the moving wing linearly (within the measurement error) depends on the pumping speed of the controlled medium. The signal from the sensor 6 is fed to the input of the frequency converter 7 into a voltage, which converts the periodic pulse train into an analog signal with an amplitude directly proportional to the frequency of this pulse train. The output signal of the Converter 7 is supplied to one of the inputs of the analog multiplier 8.

Колебания крыла 2 приводят к периодическому изменению расстояния между крыльями и периодическому вытеснению и втягиванию жидкости периодически изменяющимся объемом, находящимся между пластинами 5 измерительного электрода. Периодическое изменение емкости входных электродов относительно земли и количества заряженной жидкости, находящейся между крыльями и по индукции наводящей потенциал на входных электродах, приводит к возникновению периодического изменяющегося сигнала во входных цепях измерителя. Значение этого сигнала прямо пропорционально величине удельного заряда жидкости. Переменный сигнал с датчика усиливается зарядочувствительным усилителем 9. Зарядочувствительный усилитель 9 обладает тем свойством, что амплитуда усиленного им сигнала не зависит от частоты. Сигнал детектируется детектором 10 и поступает на второй вход аналогового перемножителя 8. Перемножитель 8 осуществляет операцию перемножения двух аналоговых сигналов, поэтому его выходной сигнал, поступающий на вход интегратора 11, будет прямо пропорционален произведению скорости протекающего потока жидкости на величину удельного заряда жидкости, то есть заряду объема жидкости, равному произведению сечения трубы на длину трубопровода, проходимую жидкостью в единицу времени (численно равную скорости потока). Значение диаметра трубопровода задается при перемножении в качестве постоянного множителя. Поэтому выходной сигнал интегратора 11 будет прямо пропорционален величине заряда всей жидкости, прошедшей по трубе за время интегрирования. The oscillations of the wing 2 lead to a periodic change in the distance between the wings and periodic displacement and retraction of the liquid by a periodically changing volume located between the plates 5 of the measuring electrode. A periodic change in the capacitance of the input electrodes relative to the ground and the amount of charged liquid located between the wings and induction inducing potential on the input electrodes leads to the appearance of a periodic changing signal in the input circuits of the meter. The value of this signal is directly proportional to the specific charge of the liquid. The variable signal from the sensor is amplified by a charge-sensitive amplifier 9. The charge-sensitive amplifier 9 has the property that the amplitude of the signal amplified by it is independent of frequency. The signal is detected by the detector 10 and fed to the second input of the analog multiplier 8. The multiplier 8 performs the operation of multiplying two analog signals, so its output signal supplied to the input of the integrator 11 will be directly proportional to the product of the velocity of the flowing fluid by the value of the specific charge of the fluid, i.e., the charge the volume of fluid equal to the product of the cross-section of the pipe by the length of the pipeline that the fluid travels per unit time (numerically equal to the flow rate). The value of the diameter of the pipeline is set when multiplying as a constant factor. Therefore, the output signal of the integrator 11 will be directly proportional to the amount of charge of the entire fluid that has passed through the pipe during the integration time.

Применение датчика частоты колебаний подвижного крыла, соединенного со входом преобразователя частоты в напряжение, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, и выполнение упомянутого в основном изобретении регистрирующего прибора в виде зарядочувствительного усилителя, последовательно соединенного с детектором, выход которого подключен ко второму входу упомянутого аналогового перемножителя, а его выход через интегрирующее устройство соединен с регистратором, позволяет:
- повысить точность проведения измерений величины суммарного заряда, поступающего в технологический аппарат вместе с перерабатываемой средой за определенное время в условиях изменяющихся напора, скорости налива и степени электризации;
- повысить информативность проведения измерений за счет получения возможности регистрировать с помощью одного прибора не только величину удельного заряда статического электричества в протекающей жидкости, но и значение скорости потока и расхода жидкости, а также значение суммарного электростатического заряда, поступившего с жидкостью в аппарат.
The use of a frequency sensor for oscillations of a moving wing connected to the input of a frequency converter into a voltage, the output of which is connected to the first input of an analog multiplier, and the execution of the recording device mentioned in the main invention in the form of a charge-sensitive amplifier connected in series with a detector, the output of which is connected to the second input of the said analog multiplier, and its output through an integrating device is connected to the registrar, allows you to:
- to improve the accuracy of measuring the value of the total charge entering the technological apparatus together with the processed medium for a certain time in conditions of varying pressure, loading speed and degree of electrification;
- to increase the information content of measurements by obtaining the ability to register with a single device not only the value of the specific charge of static electricity in the flowing fluid, but also the value of the flow rate and flow rate of the fluid, as well as the value of the total electrostatic charge received with the fluid in the apparatus.

Наличие в схеме датчика частоты колебаний подвижного крыла дает дополнительную возможность использовать его при слабом полезном сигнале в качестве датчика опорного сигнала синхронного детектора, что позволяет повысить чувствительность измерений и точность при определении знака заряда в этих условиях. The presence in the circuit of the sensor of the oscillation frequency of the moving wing makes it possible to use it with a weak useful signal as a sensor of the reference signal of the synchronous detector, which makes it possible to increase the measurement sensitivity and accuracy when determining the sign of the charge under these conditions.

В связи с тем, что модуляция полезного сигнала производится с частотой колебаний крыла, а эта частота имеет сравнительно низкие значения (единицы-десятки Гц), для повышения точности преобразования сигнала и устранения его зависимости от частоты при достаточном полезном сигнале в предлагаемой схеме может быть использован пиковый детектор. Due to the fact that the modulation of the useful signal is performed with the wing oscillation frequency, and this frequency has relatively low values (units-tens of Hz), to improve the accuracy of signal conversion and eliminate its dependence on the frequency with a sufficient useful signal in the proposed scheme, it can be used peak detector.

Практические схемы аналоговых перемножителей описаны в технической литературе (см. Пейтон А.Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. Пер. с англ. - М.: БИНОМ, 1994. -352 с.). Схемы пиковых детекторов также описаны в литературных источниках (см. Келехсаев Б.Г. Нелинейные преобразователи и их применение. Справочник. - М.: Солон-Р, 1999. - 303 с.). Practical circuits of analog multipliers are described in the technical literature (see Peyton A.J., Walsh V. Analog Electronics with Operational Amplifiers. Transl. From English. - M .: BINOM, 1994. -352 p.). Peak detector circuits are also described in the literature (see Kelekhsaev BG Non-linear converters and their application. Reference. - M .: Solon-R, 1999. - 303 p.).

Claims (3)

1. Измеритель заряда статического электричества, содержащий установленные в трубопроводе неподвижный и подвижный электроды, соединенные с регистрирующим прибором, экранирующие электроды, соединенные с общей шиной, два крыла, выполненные из изоляционного материала, при этом крылья обращены друг к другу поверхностями меньшей кривизны, первое крыло смещено относительно второго в направлении потока и жестко закреплено так, что оно пересекает диаметральную плоскость сечения трубопровода под отрицательным углом атаки к потоку, а второе установлено на оси вращения, проходящей через сечение второго крыла перпендикулярно его хорде, неподвижный и подвижный электроды закреплены на обращенных друг к другу поверхностях первого и второго крыла соответственно, а экранирующие электроды закреплены на внешних поверхностях крыльев, отличающийся тем, что в него дополнительно введены датчик частоты колебаний подвижного крыла, соединенный со входом преобразователя частоты в напряжение, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, регистрирующий прибор выполнен в виде зарядочувствительного усилителя, последовательно соединенного с детектором, выход последнего подключен ко второму входу упомянутого аналогового перемножителя, а его выход через интегрирующее устройство соединен с регистратором. 1. Static electricity charge meter, comprising fixed and movable electrodes installed in the pipeline connected to a recording device, shielding electrodes connected to a common bus, two wings made of insulating material, the wings facing each other with surfaces of lesser curvature, the first wing offset relative to the second in the direction of flow and rigidly fixed so that it intersects the diametrical plane of the cross section of the pipeline at a negative angle of attack to the flow, and the second It is mounted on the axis of rotation passing through the section of the second wing perpendicular to its chord, the fixed and movable electrodes are fixed on the surfaces of the first and second wings facing each other, respectively, and the shielding electrodes are fixed on the outer surfaces of the wings, characterized in that a frequency sensor is additionally introduced into it oscillations of the movable wing, connected to the input of the frequency to voltage converter, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the recording device a charge sensitive amplifier connected in series with the detector output of the latter is connected to a second input of said analog multiplier, and its output is connected via the integrating unit with the registrar. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый детектор выполнен по схеме синхронного детектора, управляющий вход которого через формирователь импульса и фазосдвигающую цепь соединен с датчиком частоты колебаний подвижного крыла. 2. The device according to p. 1, characterized in that the said detector is made according to a synchronous detector circuit, the control input of which is connected to the oscillation frequency sensor of the moving wing through a pulse shaper and a phase-shifting circuit. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый детектор выполнен по схеме пикового детектора. 3. The device according to p. 1, characterized in that the said detector is made according to the peak detector circuit.
RU2001121220A 2001-07-27 2001-07-27 Set measuring charge of static electricity RU2196339C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001121220A RU2196339C1 (en) 2001-07-27 2001-07-27 Set measuring charge of static electricity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001121220A RU2196339C1 (en) 2001-07-27 2001-07-27 Set measuring charge of static electricity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2196339C1 true RU2196339C1 (en) 2003-01-10

Family

ID=20252161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001121220A RU2196339C1 (en) 2001-07-27 2001-07-27 Set measuring charge of static electricity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2196339C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509308C1 (en) * 2012-07-11 2014-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") Device to monitor volume electric charge and constant of time of its relaxation in flow of dielectric fluid
RU2510028C1 (en) * 2012-07-17 2014-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") Method to measure density of volume charge and constant of time of its relaxation in flow of dielectric fluid
CN111812411A (en) * 2020-06-30 2020-10-23 上海电力大学 Atmospheric electric field sensor driven by electronic switch to simulate rotation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509308C1 (en) * 2012-07-11 2014-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") Device to monitor volume electric charge and constant of time of its relaxation in flow of dielectric fluid
RU2510028C1 (en) * 2012-07-17 2014-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") Method to measure density of volume charge and constant of time of its relaxation in flow of dielectric fluid
CN111812411A (en) * 2020-06-30 2020-10-23 上海电力大学 Atmospheric electric field sensor driven by electronic switch to simulate rotation
CN111812411B (en) * 2020-06-30 2023-05-30 上海电力大学 Atmospheric electric field sensor driven to simulate rotation through electronic switch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1554550B1 (en) Detection and measurement of two-phase flow
US4080837A (en) Sonic measurement of flow rate and water content of oil-water streams
CA1131756A (en) Method and apparatus for sonic velocity type water cut measurement
Yan et al. Velocity measurement of pneumatically conveyed solids using electrodynamic sensors
EP2238415B1 (en) Wet gas metering using a differential pressure and a sonar based flow meter
Zhang et al. Parameter selection in cross-correlation-based velocimetry using circular electrostatic sensors
CN101657699B (en) Method for operating a magnetic-inductive flow meter
US4096745A (en) Method and apparatus for measuring mass flow rate of individual components of two-phase gas-liquid medium
US11255766B2 (en) Vibronic sensor and measuring assembly for monitoring a flowable medium
US3406569A (en) Magnetic flowmeter of improved linearity
Williams et al. Multi-phase flow measurements in powder processing
Beck et al. Non-intrusive measurement of solids mass flow in pneumatic conveying
Ong et al. Slurry flow velocity, concentration and particle size measurement using flow noise and correlation techniques
Wang et al. Vibration sensor approaches for the sand detection in gas–sand two phases flow
Wang et al. Identification and characterization of solids in sand-water two-phase flows via vibration multi-sensor approaches
US3443432A (en) Flowmeter
RU2196339C1 (en) Set measuring charge of static electricity
CN111417841B (en) Method for determining the viscosity of a medium by means of a coriolis mass flowmeter and coriolis mass flowmeter for carrying out the method
Brain et al. Survey of pipeline flowmeters
RU2351900C2 (en) Rate-of-flow indicator of liquid mediums in pipelines
Beck et al. A new method for evaluating the size of solid particles flowing in a turbulent fluid
Green et al. A frequency-modulated capacitance transducer for on-line measurement of two-component fluid flow
Mark et al. The turbine meter applied to void fraction determination in two-phase flow
Gajewski Inductive non-contact method for measuring a velocity
RU2406976C1 (en) Device for measuring gas flow rate