RU2685085C1 - Расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к кориолисовым расходомерам. Расходомер представляет собой первичный преобразователь вибрационный (ППВ) измеряемого расхода. Расходомер содержит наружный кожух с основанием, охватывающим на прямолинейных и криволинейном отрезках вибросистему, включающую две параллельно установленные симметричные U-образные измерительные трубки, закрепленные с одной стороны плоского основания. Расходомер выполнен с входным рассекателем и выходным рассекателем потока перекачиваемой среды, протекающей через вибросистему. Входной рассекатель имеет патрубок и соединен с концами U-образных трубок вибросистемы, подключенными другими концами к выходному рассекателю, имеющему патрубок. Фланцы выполнены с монтажными отверстиями под резьбовые соединительные элементы. К трубкам в средней их части закреплен привод возбуждения, подключенный к средствам подачи электропитания (не изображены), а с каждой стороны от привода возбуждения к U-образным трубкам закреплен индукционный датчик-преобразователь, подключенный к средствам обработки сигналов (не изображены), принимаемых с датчиков-преобразователей. Рассекатели выполнены заодно с основанием кожуха, которое выполнено с четырьмя парными сквозными отверстиями одинакового диаметра и формы для монтажа присоединяемых к рассекателям концов трубок вибросистемы. Каждый рассекатель снабжен приваренным к плоскости основания кожуха полым переходником, состоящим из соединительных участков, сопряженных со средним участком. Один участок каждого переходника соосно соединен сваркой с фланцем, а второй соединительный участок каждого переходника соединен сваркой с плоскостью основания. Технический результат - упрощение конструкции, повышение точности и надежности настройки расходомера (ППВ) и выполняемых с его помощью измерений. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к кориолисовым расходомерам. Расходомер представляет собой первичный преобразователь вибрационный (ППВ) измеряемого расхода [далее по тексту: расходомер (ППВ) или расходомер] жидкости или газа, транспортируемого по трубопроводу.

Принцип кориолисовых массовых расходомеров (счетчиков-расходомеров) состоит в обнаружении движения вибрирующей трубки, которая содержит текучую среду. Параметры, обусловленные веществом в трубке, например массовый расход, плотность и т.п., можно определять путем обработки сигналов измерения, поступающих от датчиков движения, связанных с трубкой. Типы колебаний вибрирующей системы, наполненной веществом, обычно зависят от совокупности характеристик массы, жесткости и затухания вмещающей трубки и содержащегося в ней вещества. Расходомер (ППВ) производит прямые измерения частоты и фазового смещения колебаний измерительных трубок и преобразует расход и плотность перекачиваемой среды в электрические сигналы.

Типовые применения:

• измерение расхода ингредиентов в системах дозирования;

• контроль процессов слива/налива в емкости;

• контроль расхода жидких компонентов в технологических процессах.

Из патентной литературы известны расходомеры US №№ 4109524, 4491025, RU №№ 2222782, 2358242, 2581428.

Известные кориолисовы массовые расходомеры включают в себя одну или несколько трубок, которые включены последовательно в трубопровод или другую транспортную систему и переносят вещество, например жидкости, суспензии и пр., в системе. Предполагается, что каждая трубка имеет набор собственных типов колебаний, включая, например, простые изгибные, торсионные, радиальные и связанные типы. Применительно к обычному измерению массового расхода по принципу Кориолиса в трубке возбуждаются колебания, когда вещество течет по трубке, и движение трубки измеряется в точках, разнесенных по трубке. Возбуждение вибросистемы обычно обеспечивается активатором, например электромеханическим устройством, например возбудителем типа звуковой катушки, который действует на трубку с периодически изменяющейся силой. Массовый расход можно определять путем измерения задержки по времени или разности фаз между движениями трубок в местах размещения датчиков-преобразователей. Два таких датчика-преобразователя (или датчика) обычно применяются для измерения колебательного отклика измерительной трубки или трубок и обычно располагаются в положениях до и после активатора. Два датчика подключены к электронному оборудованию кабельной линией, например двумя независимыми парами проводов. Оборудование принимает сигналы от двух датчиков и обрабатывает сигналы для измерения массового расхода.

Наиболее близким к заявляемому является расходомер, содержащий кожух и размещенную в нем вибросистему с двумя параллельно установленными U-образными трубками, закрепленными к плоскому основанию кожуха, выполненному из двух отдельных круглых пластин, каждая из которые должна концентрично встраиваться внутрь с одной стороны кожуха по его периметру, и соединенными по концам с входным и выходным рассекателями потока перекачиваемой среды, из которых входной рассекатель имеет с одной стороны фланец для соединения с входной гидролинией перекачиваемой среды, а с другой - соединен с концами U-образных трубок вибросистемы, подключенных противоположными концами к выходному рассекателю, имеющему с другой стороны фланец для соединения с выходной гидролинией перекачиваемой среды, при этом к U-образным трубкам в средней их части закреплен привод возбуждения, подключенный к средствам подачи электропитания, а с каждой стороны от привода возбуждения к U-образным трубкам закреплен индукционный датчик-преобразователь, подключенный к средствам обработки сигналов, принимаемых с датчиков-преобразователей (RU 2581428, прототип).

Конструкции известных расходомеров (ППВ) в части разделения рассекателями измеряемого потока на две приблизительно равные части и поворота этих частей на угол ~ 90⁰ имеют сложную технологически конструкцию и допускают наличие погрешностей измерений.

Входной и выходной монолитные рассекатели потока в известных устройствах не позволяют осуществлять эффективный контроль и достаточно точное равенство размеров криволинейных каналов, и, как правило, изготавливаются методом точного литья, что существенно усложняет технологию и увеличивает трудоемкость изготовления в части использования специализированного литейного производства, тем более, что требуется не обычное машиностроительное литье, а технологически сложное и дорогостоящее точное литье.

Неизбежно, имеет место отсутствие или, по меньшей мере, усложнение объективного инструментального контроля таких литых изделий в части скрытых действительных характеристик проточной части: чистоты и формы внутренней поверхности, отсутствия на ней производственных и случайных загрязнений, сколов в местах сопряжений, поворотов, и изменения диаметров внутренних каналов, а также в части обеспечения равенства диаметров параллельных каналов и, следовательно, баланса массовых расходов параллельных потоков перекачиваемой среды в трубках вибросистемы.

Различие диаметров и разброс геометрии каналов и, следовательно, разные их собственное сопротивление и сопротивление на повороте потоков в рассекателях на угол ~ 90⁰ не позволяет обеспечить равенство скоростей (обратно пропорциональны квадрату диаметра) и массовых расходов текучей среды в обеих параллельных трубках, находящихся под воздействием силы Кориолиса. Несбалансированное разделение и протекание потоков в трубках является причиной прогрессирующей погрешности измерения массового расхода из-за нарушений симметрии разветвленного потока в трубках вибросистемы, т.е. снижает точность измерений расходомера.

Кроме того, дополнительные погрешности измерений вызываются следующим. Пластины наружного кожуха расходомера крепится у концов трубок к рассекателям, и могут по разному воздействовать на режимы колебаний участков трубок в зоне установки датчиков-преобразователей с внесением дополнительных погрешностей в результаты измерений.

В результате усложнена настройка вибросистемы при изготовлении расходомера и вводе его в эксплуатацию, при этом необходимая компенсация возникающих погрешностей измерений требует наличия специального измерительного инструмента и высокой квалификации персонала, достаточно трудоемка и может производиться недостоверно, а также требует соответствующего усложнения средств формирования сигналов на привод возбуждения и обработки сигналов, получаемых с датчиков–преобразователей.

В связи с этим в известных технических решениях не обеспечиваются достаточная точность и надежность измерений и обработки результатов измерений, а также усложнена технология изготовления и настройки расходомера.

Техническая проблема, разрешение которой положено в основу изобретения, состоит в создании эффективного расходомера (ППВ), а также расширении арсенала кориолисовых расходомеров.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной проблемы, состоит в упрощении конструкции, повышении точности и надежности настройки расходомера (ППВ) и выполняемых с его помощью измерений. Такой результат обеспечивается за счет простого и легко контролируемого равенства проходных сечений и геометрии отверстий рассекателей для обеспечения равенства массовых расходов потоков перекачиваемой среды в отверстиях рассекателей и далее в трубках вибросистемы. Отсутствие поворота и связанной с этим турбулизации потока в рассекателях, в условиях обеспеченной симметрии потоков в трубках вибросистемы, сводит к минимуму возможность возникновения паразитных колебаний элементов конструкции, которые могли бы внести искажения в результаты измерений расходомера.

Одновременно достигается значительное снижение трудоемкости изготовления расходомера и его настройки при вводе в эксплуатацию.

Сущность изобретения заключается в том, что расходомер содержит кожух и размещенную в нем вибросистему с двумя параллельно установленными U-образными трубками, закрепленными к основанию кожуха и соединенными по концам с входным и выходным рассекателями потока перекачиваемой среды, из которых входной рассекатель имеет с одной стороны фланец для соединения с входной гидролинией перекачиваемой среды, а с другой - соединен с концами U-образных трубок вибросистемы, подключенных противоположными концами к выходному рассекателю, имеющему с другой стороны фланец для соединения с выходной гидролинией перекачиваемой среды, при этом к U-образным трубкам в средней их части закреплен привод возбуждения, подключенный к средствам подачи электропитания, а с каждой стороны от привода возбуждения к U-образным трубкам закреплен индукционный датчик-преобразователь, подключенный к средствам обработки сигналов, принимаемых с датчиков-преобразователей, причем входной и выходной рассекатели выполнены заодно с основанием кожуха, которое выполнено со сквозными отверстиями одинакового диаметра и формы для монтажа присоединяемых к рассекателям входных и выходных концов U-образных трубок вибросистемы, при этом каждый рассекатель снабжен приваренным к основанию кожуха полым переходником, состоящим из расположенных с двух его сторон соединительных участков, сопряженных со средним участком, причем один соединительный участок переходника связан с фланцем, а второй соединительный участок переходника – с основанием кожуха, сквозные отверстия которого охвачены торцем этого соединительного участка переходника, при этом к каждому из указанных сквозных отверстий основания кожуха со стороны, противоположной переходнику, присоединен сваркой конец U-образной трубки, а с другой стороны каждого сквозного отверстия основания кожуха выполнена фаска, расширяющаяся в направлении переходника.

Предпочтительно, каждый рассекатель выполнен в виде полого переходника, имеющего с двух сторон соосные прямолинейные цилиндрические участки разного диаметра, плавно сопряженные со средним конусообразным участком, причем один цилиндрический прямолинейный участок соединен сваркой с фланцем, а второй цилиндрический прямолинейный участок - с основанием кожуха, выполненным с двумя парами сквозных отверстий, к каждому из которых с одной стороны непосредственно присоединен сваркой конец U-образной трубки, а фаска выполнена с другой стороны основания кожуха.

Предпочтительно, цилиндрический прямолинейный участок меньшего диаметра соединен сваркой с фланцем, а второй цилиндрический прямолинейный участок большего диаметра - с основанием кожуха.

Предпочтительно, цилиндрические прямолинейные участки каждого переходника сопряжены со средним конусообразным участком плавными выпуклой и вогнутой поверхностями.

Предпочтительно, основание кожуха выполнено в виде пластины с двумя парами одинаковых сквозных отверстий, каждое из которых выполнено с одной стороны с цилиндрическим уступом для установки и сварки с концом одной из U-образных трубок.

Предпочтительно, сквозные отверстия основания кожуха выполнены с конической фаской 5х45º.

Предпочтительно, фланцы и переходники рассекателей выполнены соосными.

Предпочтительно, кожух выполнен в виде взрывозащитной оболочки из соединенных сварными швами пластин нержавеющего материала.

На чертеже фиг.1 изображен расходомер (ППВ) - вид на вибросистему расходомера с рассекателями, на фиг.2 – вид справа по фиг.1, на фиг.3 – разрез А-А по фиг.1.

Расходомер (ППВ), представляющий собой измерительное устройство счетчика-расходомера «ШТРАЙ-МАСС», содержит наружный кожух с основанием 1 (остальные пластины и детали кожуха не изображены), охватывающий на прямолинейных и криволинейном отрезках вибросистему, включающую две параллельно установленные симметричные U-образные измерительные трубки 2,3, закрепленные с одной стороны плоского основания 1.

Расходомер выполнен с входным рассекателем 5 и выходным рассекателем 6 потока перекачиваемой среды, протекающей через вибросистему. Входной рассекатель 5 имеет патрубок (фланец) 7 для соединения с входной гидролинией перекачиваемой среды и соединен с концами U-образных трубок 2,3 вибросистемы, подключенными другими концами к выходному рассекателю 6, имеющему патрубок (фланец) 8 для соединения с выходной гидролинией перекачиваемой среды. Фланцы 7,8 выполнены с монтажными отверстиями 4 под резьбовые соединительные элементы (не изображены). К U-образным трубкам 2,3 в радиусно скругленной средней их части закреплен привод 9 возбуждения, подключенный к средствам подачи электропитания (не изображены), а с каждой стороны от привода 9 возбуждения к U-образным трубкам 2,3 закреплен индукционный датчик-преобразователь 10 или 11, подключенный к средствам обработки сигналов (не изображены), принимаемых с датчиков-преобразователей 10,11. Каждый датчик-преобразователь 10,11 имеет электромагнитную катушку, расположенную в магнитном поле постоянного магнита (не изображено).

Входной и выходной рассекатели 5,6 выполнены заодно с основанием 1 кожуха, которое выполнено с четырьмя парными сквозными отверстиями 12,13 одинакового диаметра и формы для монтажа присоединяемых к рассекателям 5,6 концов U-образных трубок 2,3 вибросистемы. Каждый рассекатель 5,6 снабжен приваренным к плоскости основания 1 кожуха полым (проточным) переходником, 14, состоящим из расположенных с двух его сторон соединительных (монтажные, непосредственно примыкающие к присоединяемым деталям) участков 15,16, сопряженных со средним (промежуточным - связующим) участком 17. Один соединительный участок 15 каждого переходника 14 соосно соединен сваркой с фланцем 7 или 8, а второй соединительный участок 16 каждого переходника 14 соединен сваркой с плоскостью основания 1 кожуха, сквозные отверстия 12,13 которого охвачены торцем этого соединительного участка 16 (отверстия 12,13 расположены внутри периметра торца соединительного участка 16, сопрягаемого сваркой с основанием 1 кожуха).

Переходник 14 в составе входного рассекателя 5 служит для обеспечения равномерного, без нежелательной турбулизации, подвода входящего потока перекачиваемой среды через фаски 18 на разделение между одной парой отверстий 12,13 плоского основания 1, а в составе выходного рассекателя 6 идентичный переходник 14 служит для обеспечения плавного объединения потока перекачиваемой среды из другой пары отверстий 12,13 плоского основания 1 через фаски 18 в общий патрубок 8 (или 7).

Для этого к каждому из сквозных отверстий 12,13 основания 1 со стороны, противоположной переходнику 14, присоединен сваркой конец U-образной трубки 2 или 3, а с другой стороны каждого сквозного отверстия 12,13 основания 1 кожуха выполнена фаска 18, расширяющаяся в направлении внутрь переходника 14 (т.е. в сторону фланца 7 или 8).

При этом каждый рассекатель 14 выполнен в виде полого концентрического переходника, имеющего с двух сторон соосные прямолинейные цилиндрические участки 15,16 разного диаметра, выполненные заодно и плавно сопряженные со средним конусообразным участком 17, причем один цилиндрический прямолинейный участок 15 меньшего диаметра соединен сваркой с фланцем 7 или 8, а второй цилиндрический прямолинейный участок 16 большего диаметра - с основанием 1 кожуха, выполненного с двумя парами сквозных отверстиями 12,13, к каждому из которых с одной стороны непосредственно присоединен сваркой конец U-образной трубки 2 или 3, а фаска 18 выполнена с другой стороны основания 1 кожуха.

Цилиндрический прямолинейный участок 15 меньшего диаметра переходника 14 соединен сваркой с фланцем 7, а второй цилиндрический прямолинейный участок 16 большего диаметра - с плоскостью основания 1 кожуха.

Цилиндрические прямолинейные участки 15,16 каждого переходника 14 сопряжены со средним конусообразным участком 17 плавными выпуклой и вогнутой переходными поверхностями сопряжения.

Основание 1 кожуха выполнено в виде единой пластины с двумя парами одинаковых сквозных отверстий 12,13, каждое из которых выполнено с одной стороны с цилиндрическим уступом 19 для установки (монтажа) в него (в отверстие 12 или 13) и сварки с концом одной из U-образных трубок 2,3.

Конические фаски 18 сквозных отверстий 12,13 основания 1 кожуха выполнены с размерами 5х45º.

Фланцы 7,8, переходники 14 рассекателей 5,6, сквозные отверстия 12,13 основания 1 кожуха и прямолинейные отрезки трубок 2,3 вибросистемы выполнены с параллельными геометрическими осями, т.е. одинаково направлены в пространстве.

Наружный кожух выполнен, например, в виде взрывозащитной (взрывонепроницаемой) оболочки со стенками из соединенных сваркой внахлест пластин (не обозначены) из нержавеющего материала - стали 12Х18Н10Т (стали 03Х17Н14М3, титана ВТ1-0, титанового сплава ПТ-7М). Кожух может иметь ломаную конфигурацию из прямолинейных участков, соединенных сваркой или иметь цельнотянутую конфигурацию из непрерывной изогнутой трубообразной заготовки с плоским основанием 1. Кожух может собираться из двух половин, предварительно собранных из пластин.

Привод 8 и датчики-преобразователи 10,11 при эксплуатации подключены кабелями к соединителям электронного блока преобразователя (ЭБП), в состав которого входят средства подачи электропитания на привод 9 возбуждения, средства обработки сигналов датчиков-преобразователей 10,11 (программный вычислитель) и дисплей (не изображено). ЭБП с расходомером (ППВ) образует базовый комплект счетчика-расходомера «ШТРАЙ-МАСС».

Расходомер (ППВ) в составе счетчика-расходомера «ШТРАЙ-МАСС» работает следующим образом

Расходомер (ППВ) используется для измерения параметров потока бензина, сжиженного газа, керосина, дизельного топлива, нефти, нефти с водой, мазута, других жидкостей и агрессивных сред при рабочем давлении и рабочей температуре на предприятиях химической, нефтехимической, нефтяной, пищевой, фармацевтической, других отраслях промышленности и объектах коммунального хозяйства.

Расходомер (ППВ) может устанавливаться на горизонтальном, вертикальном или наклонном участках трубопровода. Рекомендуется установка расходомера U-образных трубками 2,3 вниз для полного их заполнения и исключения скапливания газа. При вертикальной установке необходимо обеспечить восходящий поток жидкости.

Расходомер (ППВ) не требует установки дополнительных устройств, выравнивающих профиль потока (струевыпрямителей и пр.).

Счетчик-расходомер ШТРАЙ-МАСС используют в различных технологических процессах для автоматического контроля и учета массового количества (потока) жидких или газообразных продуктов, транспортируемых по трубопроводу, с вязкостью от 0,6 до 4600 мм²/с, плотностью от 0,5 до 1,9 г/см³, температурой от минус 60 до плюс 350 °С, при давлении от 0,1 до 25,0 МПа (от 1 до 250 кгс/см²) в диапазоне расхода от 0,01 до 200 т/ч.

В процессе работы расходомер (ППВ) преобразует колебания измерительных трубок 2,3 в электрические сигналы и передает их в ЭБП. Электронный блок преобразователя (ЭБП) пересчитывает величину фазового сдвига и частоты колебаний измерительных трубок и конвертирует полученную от расходомера информацию в цифровой сигнал и в стандартные выходные сигналы.

После подачи напряжения питания на привод 9 возбуждения и подключения цепей датчиков-преобразователей 10,11 электронный блок преобразователя (ЭБП) производит самодиагностику расходомера (ППВ) и счетчика-расходомера в целом и, в случае ее успешного завершения, расходомер (ППВ) начинает измерять массу (или объем) жидкости, генерировать выходные сигналы и отображать измеренные значения на дисплее.

В процессе измерений поток текучей среды без поворотов поступает из входной гидролинии (входной трубопровод) в переходник 14 рассекателя 5, плавно (благодаря фаскам 18) разделяется в нем одинаковыми окнами 12,13 на равные части, протекающие через U-образные трубки 2,3. Далее обе части потока текучей среды, прошедшие через U-образные трубки 2,3, поступают через окна 12,13 в другой рассекатель 6, в котором объединяются переходником 14 без поворотов для движения всего потока перекачиваемой среды в выходную гидролинию (выходной трубопровод). При этом текучая среда, поступающая в расходомер (ППВ), достаточно точно разделена одинаковыми по диаметру и форме окнами 12,13 на равные части, протекающие через две U-образные трубки 2,3. Благодаря движению в U-образных трубках 2,3 потока текучей среды с определенной массой, формируется Кориолисова сила (одна из сил инерции, воздействующая при движении относительно вращающейся системы отсчёта.), которая сопротивляется колебаниям U-образных трубок 2,3 вибросистемы.

Процедура измерения основана на изменениях фаз механических колебаний U-образных трубок 2,3, по которым движется текучая среда. Привод 9 возбуждения генерирует непрерывно нормализованные по частоте и амплитуде вынужденные колебания U-образных трубок 2,3. Как только жидкость начинает перемещаться по U-образным трубкам 2,3, на имеющуюся вибрацию, возбуждаемую приводом 9, накладываются дополнительные колебания в результате инерции жидкости. При этом текучей среде, проходящей через трубку 2 и трубку 3, придается вертикальная составляющая движения вибрирующей каждой трубки 2,3. Поступательное движение текучей среды при движении каждой U-образной трубки 2 и 3 приводит к возникновению кориолисового ускорения, которое, в свою очередь, приводит к появлению кориолисовой силы. Эта сила направлена против движения трубки 2(3), приданного ей приводом 9 возбуждения. Когда U-образная трубка 2 или 3 движется вверх во время первой половины ее собственного цикла колебаний, то для жидкости, поступающей внутрь (втекающей в трубку), создается сопротивление движению вверх, в результате сила Кориолиса направлена на трубку 2 или 3 вниз.

Как только жидкость проходит изгиб трубки 2 или 3, поглотив вертикальный импульс при движении вокруг изгиба трубки, направление действия силы меняется на противоположное, поскольку жидкость, вытекающая из трубки 2 или 3, сопротивляется уменьшению вертикальной составляющей движения, в результате сила Кориолиса направлена на трубку вверх.

Таким образом, во входной половине трубки (2 и 3) сила, действующая со стороны жидкости, препятствует смещению трубки, а в выходной – способствует. Это изменение направления изгиба во второй фазе вибрационного цикла приводит к закручиванию трубки (2 и 3). Это закручивание называется эффектом Кориолиса.

Вследствие эффекта Кориолиса вибрация на входе и выходе каждой из трубок 2,3 отличается друг от друга. Исходя из второго закона Ньютона, угол закручивания трубки 2 и 3 прямо пропорционален количеству жидкости, проходящей через трубку в единицу времени.

Таким образом, в условиях движущегося потока текучей среды U-образные трубки 2,3 колеблются в противоположных направлениях. Колебания U-образных трубок 2,3 подобны колебаниям камертона и имеют амплитуду менее 1 мм и частоту около 100 Гц. Сдвиг фаз (фазовые смещения) колебаний U-образных трубок 2,3 друг относительно друга влечет за собой разность по времени в поступлении сигналов датчиков-преобразователей 10,11. Эта разница во времени измеряется в микросекундах и прямо пропорциональна величине массового расхода, протекающего через расходомер. Чем больше разница во времени, тем больше массовый расход.

Индукционные датчики–преобразователи 10,11 осуществляют преобразование скорости линейных и угловых перемещений U-образных трубок 2,3 в ЭДС. Они относятся к датчикам генераторного типа. Принцип действия индукционных датчиков основан на явлении электромагнитной индукции. Сгенерированное напряжение от каждого датчика–преобразователя 10,11 имеет форму синусоидальной волны. Эти сигналы отражают движение одной трубки 2 относительно другой трубки 3.

Выходным сигналом индукционных датчиков-преобразователей 10,11 является синусоидальная волна или импульсная ЭДС, которая пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего витки катушек датчиков-преобразователей 10,11. Это изменение происходит за счет перемещения катушки в постоянном магнитном поле постоянного магнита датчика-преобразователя 10 (11).

Индукционные датчики-преобразователи 10,11 воспринимают изменения в вибрации трубок 2,3 в условиях времени и пространства. Данное явление служит для определения того, сколько жидкости или газа перемещается по трубке в настоящий момент. Чем выше скорость потока и таким образом общий поток, тем больше вибрация каждой из измерительных U-образных трубок 2,3.

Электромагнитные катушки индукционных датчиков-преобразователей 10,11, расположенные с каждой стороны трубки 2 и 3, снимают сигнал, соответствующий колебаниям (фазовым смещениям) трубок 2,3. Массовый расход текучей среды определяется программным вычислителем ЭБП как результат измерения временной задержки между сигналами датчиков- преобразователей 10,11.

Кроме того, датчики-преобразователи 10,11 также фиксируют частоту вибрации U-образных трубок 2,3. Программным вычислителем ЭБП учитывается частота колебательного движения каждой трубки 2,3 вперед и назад за 1 секунду. Трубка 2(3), заполненная, например, водой, вибрирует чаще, чем трубка, заполненная медом, плотность которого намного выше. Таким образом, измерение частоты вибрации служит прямым измерением плотности жидкости.

Программным вычислителем электронного блока преобразователя (ЭБП) фиксируется разность задающей частоты привода и фактической частоты колебаний U-образных трубок 2,3, измеренной датчиками-преобразователями 10,11. Указанная разность частот пропорциональна плотности продукта проходящего через измерительные U-образные трубки 2,3.

Плотность, и расход определяются программным вычислителем электронного блока преобразователя (ЭБП) одновременно, но независимо друг от друга

Дисплей ЭБП может отображать следующие параметры:

• массовый расход;

• объемный расход;

• плотность среды;

• температуру среды;

• накопленную массу жидкости;

• накопленный объем жидкости;

.

Преимущества предлагаемого расходомера определяются тем, что входной и выходной рассекатели 5,6 потока собираются из деталей 1 и 14, изготовленных универсальными средствами, что существенно упрощает технологию и уменьшает трудоемкость изготовления расходомера (по сравнению с использованием специализированного точного литейного производства для изготовления рассекателей). Соосный подвод текучей среды через патрубки 7,8 и переходники 14 позволяет упростить и удешевить конструкцию расходомера с одновременным улучшением эксплуатационных характеристик, а также ремонтопригодности.

Все это позволяет повысить производительность и снизить требования к квалификации персонала при изготовлении партий расходомеров, увеличить степень автоматизации производства, упростить и повысить точность производственного контроля качества изготовления переходников 14, где исключено наличие мало доступных для инструментального объективного контроля дефектов в местах сопряжений участков, а также метрологического контроля равенства геометрии и диаметров отверстий 12,13 рассекателя и, следовательно, баланса парциальных параллельных потоков перекачиваемой среды в трубках 2,3 вибросистемы.

.При этом на обеспечение более точных измерений с помощью заявляемой конструкции расходомера положительно влияют, как возможность простого и безошибочного контроля геометрии сквозных отверстий 12,13 и сквозных, переходников 14, так и возможность селективной попарной подборки переходников 14 по внутреннему диаметру (в рамках полей их допусков) и, при необходимости, по геометрической форме проточной части, для каждого рассекателя и, тем самым, обеспечения наиболее точного равенства проходных сечений на входах и на выходах U-образных трубок 2,3.

Обеспечение наиболее более точного равенства характеристик проточной части, и, следовательно, практически равное их сопротивление позволяет обеспечить равенство скоростей и массовых расходов текучей среды на входах и выходах U-образных трубок 2,3 вибросистемы, находящихся под воздействием силы Кориолиса. Такое сбалансированное разделение потоков в трубках 2,3 позволяет обеспечить точность измерений с помощью заявляемого кориолисова расходомера.

Входной и выходной рассекатели 5,6 потока не содержат поворотов, не создают дополнительного сопротивления и не вызывают турбулизации потока при движении прямолинейно потока перекачиваемой среды от патрубков 7,8 до отверстий 12,13. Фаски 18 обеспечивают плавное, без существенной турбулизации перекачиваемой среды, разделение потока между отверстиями 12,13. и трубками 2,3.

При исполнении рассекателей 5,6 и основания 1, предусмотренном настоящим изобретением, обеспечивается замыкание конструктивной схемы наружной оболочки (кожуха) расходомера единым основанием, что направлено на снижение амплитуды колебаний кожуха и, тем самым, минимизацию погрешностей измерения параметров колебаний вибросистемы и потока текучей среды. Отсутствие поворота и связанной с этим турбулизации потока в рассекателях, в условиях обеспеченной симметрии потоков в трубках вибросистемы, сводит к минимуму возможность возникновения паразитных колебаний элементов конструкции, уменьшает возможность возникновения опасных резонансных явлений при вибрации трубопроводов входной и выходной гидролиний, которые могли бы внести искажения в результаты измерений расходомера. В результате достигается упрощение конструкции, повышение точности и надежности настройки расходомера (ППВ) и выполняемых с его помощью измерений.

Claims (8)

1. Расходомер, содержащий кожух и размещенную в нем вибросистему с двумя параллельно установленными U-образными трубками, закрепленными к основанию кожуха и соединенными по концам с входным и выходным рассекателями потока перекачиваемой среды, из которых входной рассекатель имеет с одной стороны фланец для соединения с входной гидролинией перекачиваемой среды, а с другой - соединен с концами U-образных трубок вибросистемы, подключенных противоположными концами к выходному рассекателю, имеющему с другой стороны фланец для соединения с выходной гидролинией перекачиваемой среды, при этом к U-образным трубкам в средней их части закреплен привод возбуждения, подключенный к средствам подачи электропитания, а с каждой стороны от привода возбуждения к U-образным трубкам закреплен индукционный датчик-преобразователь, подключенный к средствам обработки сигналов, принимаемых с датчиков-преобразователей, отличающийся тем, что входной и выходной рассекатели выполнены заодно с основанием кожуха, которое выполнено со сквозными отверстиями одинакового диаметра и формы для монтажа присоединяемых к рассекателям входных и выходных концов U-образных трубок вибросистемы, при этом каждый рассекатель снабжен приваренным к основанию кожуха полым (проточным) переходником, состоящим из расположенных с двух его сторон соединительных (монтажные, непосредственно примыкающие к присоединяемым деталям) участков, сопряженных со средним (промежуточным - связующим) участком, причем один соединительный участок переходника связан с фланцем, а второй соединительный участок переходника – с основанием кожуха, сквозные отверстия которого охвачены торцом этого соединительного участка (отверстия расположены внутри периметра торца соединительного участка, сопрягаемого с основанием кожуха) переходника, при этом к каждому из указанных сквозных отверстий основания кожуха со стороны, противоположной переходнику, присоединен сваркой конец U-образной трубки, а с другой стороны по краю каждого сквозного отверстия основания кожуха выполнена фаска, расширяющаяся в направлении внутрь переходника (в сторону фланца).

2. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что каждый рассекатель выполнен в виде полого «концентрического» переходника, имеющего с двух сторон соосные прямолинейные цилиндрические участки разного диаметра, выполненные заодно и плавно сопряженные со средним конусообразным участком, причем один цилиндрический прямолинейный участок меньшего диаметра соединен сваркой с фланцем, а второй цилиндрический прямолинейный участок большего диаметра - с основанием кожуха, выполненным с двумя парами сквозных отверстий, к каждому из которых с одной стороны непосредственно присоединен сваркой конец U-образной трубки, а фаска выполнена с другой стороны основания кожуха.

3. Расходомер по п.2, отличающийся тем, что цилиндрический прямолинейный участок переходника меньшего диаметра соединен сваркой с фланцем, а второй цилиндрический прямолинейный участок большего диаметра - с основанием кожуха.

4. Расходомер по п.2, отличающийся тем, что цилиндрические прямолинейные участки каждого переходника сопряжены соосно со средним конусообразным участком плавными выпуклой и вогнутой поверхностями.

5. Расходомер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что основание кожуха выполнено в виде единой пластины с двумя парами одинаковых сквозных отверстий, каждое из которых выполнено с одной стороны с цилиндрическим уступом для установки и сварки с концом одной из U-образных трубок.

6.Расходомер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что сквозные отверстия основания кожуха выполнены с конической фаской 5х45º.

7. Расходомер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что фланцы и переходники рассекателей выполнены соосными.

8. Расходомер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что кожух выполнен в виде взрывозащитной оболочки из соединенных сварными швами пластин нержавеющего материала.

Images