RU2617701C1 - Method of measuring liquid flow rate - Google Patents

Abstract

FIELD: physics, measurement technology.

SUBSTANCE: invention relates to measurement technology and can be used to measure flow rate of liquid in a pipe. The method of measuring liquid flow rate includes measuring differential pressure at a narrowed portion of a pipe and at a wide portion thereof, determining, based on the differential pressure, the flow rate of the liquid flowing through the pipe; unlike the prototype, pressure at the narrowed portion is increased to the pressure value at the wide portion of the pipe by heating gas in the chamber of a differential manometer, connected to the narrowed portion, wherein heating is carried out using an electric heater, and flow rate of the liquid is determined from the consumption of electric power used to heat the gas.

EFFECT: invention increases sensitivity and accuracy of measurements, which is a result of the most accurate compensation measurement technique, the possibility of continuously obtaining data on the current flow rate of liquid in real time.

1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкости в трубопроводе.The invention relates to measuring technique and can be used to measure fluid flow in a pipeline.

Известен способ измерения расхода жидкости, заключающийся в измерении параметров вынужденных колебаний симметричного тела, расположенного на струне перпендикулярно потоку жидкости, при его обтекании возникает сила Магнуса, которая создает дополнительное усилие на струне подвеса, пропорциональное расходу [пат. RU №1413427, кл. G01F 1/20].A known method of measuring fluid flow, which consists in measuring the parameters of the forced vibrations of a symmetrical body located on a string perpendicular to the fluid flow, when it flows around, there is a Magnus force, which creates additional force on the suspension string, proportional to the flow [US Pat. RU No. 1413427, class G01F 1/20].

Недостатком известного способа является недостаточно широкий динамический диапазон и низкая точность измерения, обусловленная большим числом преобразований и косвенных измерений.The disadvantage of this method is not wide enough dynamic range and low measurement accuracy due to the large number of transformations and indirect measurements.

Наиболее близким к заявляемому является принятый в качестве прототипа способ измерения расхода вещества с помощью сужающего устройства, включающий измерение перепада давлений на сужающем устройстве при известной плотности вещества, периодически часть вещества переводят через капиллярную трубку за сужающее устройство и по изменению перепада давлений определяют величину расхода [пат. RU №1530911, кл. G01F 1/34]. Недостатком известного способа является недостаточная точность измерения, обусловленная непостоянством тестового контроля с помощью капиллярной трубки.Closest to the claimed is a prototype method for measuring the flow rate of a substance using a constricting device, including measuring the pressure drop on the constricting device at a known density of the substance, periodically part of the substance is transferred through the capillary tube to the constricting device and the flow rate is determined by the change in pressure drop [pat . RU No. 1530911, class G01F 1/34]. The disadvantage of this method is the lack of measurement accuracy due to the variability of the test control using a capillary tube.

Задача - повышение точности измерения расхода жидкости.The task is to increase the accuracy of measuring fluid flow.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе измерения расхода жидкости, включающем измерение перепада давлений на суженном участке трубопровода и на его широкой части, определение по разности давлений расхода жидкости, протекающей по трубопроводу, в отличие от прототипа, давление на суженном участке увеличивают до величины давления на широком участке трубопровода путем нагрева газа в камере дифференциального манометра, соединенной с суженным участком, причем нагрев производят электронагревателем, а расход жидкости определяют по расходу электроэнергии, используемой для нагрева газа.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of measuring the flow rate of the liquid, including measuring the pressure drop across the narrowed section of the pipeline and on its wide part, determining the difference in pressure of the flow rate of the liquid flowing through the pipeline, in contrast to the prototype, the pressure on the narrowed section is increased to pressure over a wide section of the pipeline by heating gas in the chamber of a differential pressure gauge connected to the narrowed section, moreover, the heating is carried out by an electric heater, and the flow rate of the liquid is determined consumed by the consumption of electricity used to heat the gas.

На рисунке представлена схема определения расхода жидкости.The figure shows a diagram for determining fluid flow.

В трубопроводе 1 образован суженный участок 2. К трубопроводу подсоединен дифференциальный манометр 3, содержащий камеру 4, соединенную с суженным участком трубопровода, и камеру 5, соединенную с широким участком трубопровода. Каждая камера снабжена мягкой перегородкой 6 и 7, отделяющей части камер, соединенные с трубопроводом, от заполненных газом полостей 8 и 9, которые соединяются между собой патрубком 10. Внутри патрубка 10 размещен подвижный элемент 11, выполненный, например, в виде капли магнитной жидкости. Патрубок 10 охватывает индуктивный датчик 12, который вместе с подвижным элементом 11 выполняет роль нуль-органа. Сигнал от датчика 12 подают на систему управления 13, выход которой соединен с электронагревателем 14.A narrowed section 2 is formed in the pipeline 1. A differential pressure gauge 3 is connected to the pipeline, comprising a chamber 4 connected to the narrowed section of the pipeline and a chamber 5 connected to a wide section of the pipeline. Each chamber is equipped with a soft partition 6 and 7, separating the parts of the chambers connected to the pipeline from the gas-filled cavities 8 and 9, which are connected to each other by a pipe 10. Inside the pipe 10 a movable element 11 is placed, made, for example, in the form of a drop of magnetic fluid. The pipe 10 covers the inductive sensor 12, which together with the movable element 11 acts as a zero-organ. The signal from the sensor 12 is fed to a control system 13, the output of which is connected to an electric heater 14.

Измерение расхода жидкости осуществляют следующим образом. При движении жидкости по трубопроводу 1 она проходит через суженный участок 2, в котором давление жидкости понижается в соответствии с условием неразрывности потока Бернулли. Суженный участок 2 трубопровода 1 соединен с камерой 4 дифференциального манометра 3. Широкий участок трубопровода 1 соединен с камерой 5 манометра 3. Давление камер 4 и 5 через мембраны 6 и 7 передается заполненным газом полостям 8 и 9. При равенстве давлений газа в полостях 8 и 9 подвижный элемент 11 находится в середине патрубка 10. Однако давление в полости 4 всегда меньше давления в полости 5. Для восстановления равенства давлений в полостях 8 и 9 газ в полости 8 подогревают с помощью электронагревателя 14. Нагретый газ расширяется и в полости 8 давление увеличивается. При достижении равенства давлений газа в полостях 8 и 9 подвижный элемент 11 устанавливается в середине патрубка 10, о чем индуктивный датчик 12 сигнализирует системе управления 13. Тогда система управления 13 прекращает подачу электроэнергии нагревателю 14 и подсчитывает количество электроэнергии, затраченной на достижение равновесия давлений в камерах 8 и 9 дифференциального манометра 3. По величине затраченной электроэнергии определяют расход жидкости, протекающей по трубопроводу. Таким образом осуществляют компенсационный метод измерения расхода жидкости.The measurement of fluid flow is as follows. When the fluid moves through the pipeline 1, it passes through the narrowed section 2, in which the fluid pressure decreases in accordance with the condition of continuity of the Bernoulli flow. The narrowed section 2 of the pipeline 1 is connected to the chamber 4 of the differential pressure gauge 3. The wide section of the pipeline 1 is connected to the chamber 5 of the pressure gauge 3. The pressure of the chambers 4 and 5 is transmitted through the membranes 6 and 7 to the cavities 8 and 9 filled with gas. When the gas pressures are equal in the cavities 8 and 9, the movable element 11 is located in the middle of the nozzle 10. However, the pressure in the cavity 4 is always less than the pressure in the cavity 5. To restore the equality of pressure in the cavities 8 and 9, the gas in the cavity 8 is heated using an electric heater 14. The heated gas expands in the cavity 8 s increases. When the gas pressures in the cavities 8 and 9 are reached, the movable element 11 is installed in the middle of the pipe 10, which the inductive sensor 12 signals to the control system 13. Then, the control system 13 stops supplying electric power to the heater 14 and counts the amount of electric power spent on achieving the equilibrium of pressure in the chambers 8 and 9 of the differential pressure gauge 3. The flow rate of the fluid flowing through the pipeline is determined by the amount of energy consumed. In this way, a compensation method for measuring fluid flow is carried out.

По сравнению с техническими решениями аналогичного назначения предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:Compared with technical solutions for a similar purpose, the proposed method has the following advantages:

- простотой конструкции устройства, реализующего способ;- the simplicity of the design of the device that implements the method;

- повышенной чувствительностью и точностью измерений, являющихся следствием использования наиболее точного компенсационного метода измерений;- increased sensitivity and accuracy of measurements resulting from the use of the most accurate compensation method of measurement;

- возможностью непрерывного получения данных о текущей величине расхода жидкости в режиме реального времени.- the ability to continuously obtain data on the current value of fluid flow in real time.

Claims (1)

Способ измерения расхода жидкости, включающий измерение перепада давлений на суженном участке трубопровода и на его широкой части, определение по разности давлений расхода жидкости, протекающей по трубопроводу, отличающийся тем, что давление на суженном участке увеличивают до величины давления на широком участке трубопровода путем нагрева газа в камере дифференциального манометра, соединенной с суженным участком, причем нагрев производят электронагревателем, а расход жидкости определяют по расходу электроэнергии, используемой для нагрева газа.A method for measuring fluid flow, including measuring the pressure drop across a narrowed section of the pipeline and its wide part, determining the difference in pressure between the flowing liquid flowing through the pipeline, characterized in that the pressure on the narrowed section is increased to the pressure over a wide section of the pipeline by heating gas the differential pressure gauge chamber connected to the narrowed section, and the heating is carried out by an electric heater, and the fluid flow rate is determined by the power consumption used for gas heating.

Images