Плотномер solartron: Каталог SOLARTRON — купить профессиональное оборудование в России и СНГ с доставкой

7835 Жидкий денситометр Solartron

Расчет скорректированной плотности

Этот стандарт рассчитывает плотность на основе измеренной частоты и констант денситометра, полученных в результате калибровки.

Некорректированная наблюдаемая плотность

Поправка на температуру

Метод по умолчанию для расчета K20 и K21

Метод, используемый, если обновление DECC НЕ проверено в параметрах конфигурации:

Символ	Описание	Квартир
К 20	Используется для расчета наблюдаемой плотности с поправкой на давление	–
К 21	Используется для расчета наблюдаемой плотности с поправкой на давление	–
К 20А	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 20Б	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 21А	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 21Б	Получено из свидетельства о калибровке	–
п д	Давление на плотномере	бар изб.
p cal	Плотномер калиброванный давления	бар изб.

ρ _tp все еще рассчитывается используя то же уравнение.

Метод DECC для расчета K20 и K21

Символ	Описание	Квартир
К 20	Используется для расчета наблюдаемой плотности с поправкой на давление	–
К 21	Используется для расчета наблюдаемой плотности с поправкой на давление	–
К 20А	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 20Б	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 20С	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 21А	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 21Б	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 21C	Получено из свидетельства о калибровке	–
п д	Давление на плотномере	бар изб.
p cal	Плотномер калиброванный давления	бар изб.

Поправка на давление

Символ	Описание	Квартир
ρ тп	Наблюдаемая плотность с поправкой на давление и температуру	кг / м 3
ρ т	Наблюдаемая плотность с поправкой на температуру	кг / м 3
К 20	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 21	Получено из свидетельства о калибровке	–
п д	Давление на плотномере	бар изб.
p cal	Плотномер калиброванный давления	бар изб.

Скорректированная наблюдаемая плотность с учетом температуры и давления

Символ	Описание	Квартир
ρ тпк	Наблюдаемая плотность с поправкой на температуру и давление	кг / м 3
ρ тп	Наблюдаемая плотность с поправкой на давление и температуру	кг / м 3
К 22	Получено из свидетельства о калибровке	–
К 23	Получено из свидетельства о калибровке	–
т д	Температура на плотномере	° С
т кал	Денситометр калиброванный температуры	° С
п д	Давление на плотномере	бар изб.
p cal	Плотномер калиброванный давления	бар изб.

• Solarton 7835/7845/7846/7847 Техническое руководство измерителя плотности жидкости, номер документа — 78355080, 2008

подходит для суровых условий.

Краткое содержание пресс-релиза:

Модель MSM400 контролирует взвешенные твердые частицы в высокощелочных высокотемпературных бокситовых буровых растворах. Он состоит из микропроцессорного блока управления, одной пары ультразвуковых датчиков, 2 программируемых реле и выхода 4-20 мА с цифровой связью HART. Благодаря встроенным опциям, включая отображение, управление, сигнализацию и связь, устройство можно программировать в соответствии с местными условиями. Точность измерения составляет ± 0,5% в суспензиях от 10 до 50% взвешенных частиц.

Оригинальный пресс-релиз:

Компания Solartron Mobrey из Хьюстона представила новый измеритель плотности осадка, специально разработанный для контроля взвешенных твердых частиц в суровых условиях. Техас.

Первоначально разработанный для использования в сильно едких высокотемпературных бокситовых буровых растворах, MSM400 состоит из микропроцессорного блока управления и пары ультразвуковых датчиков. Плотность измеряется путем отслеживания затухания ультразвукового сигнала, передаваемого через ил.

Обладая широким набором встроенных опций (включая дисплей, управление, сигнализацию и связь), MSM400 легко программируется в соответствии с местными условиями и поставляется в комплекте с набором заводских калибровок для быстрой настройки.Точность измерения составляет ± 0,5% в суспензиях от 10 до 50% взвешенных частиц.

Функции управления для MSM400 включают два программируемых реле для прямого управления разрядным оборудованием и стандартный выход 4–20 мА с цифровой связью HART. Программируемые пользователем сигналы тревоги могут быть настроены так, чтобы предупреждать об отключении питания, отсутствии проблем с расходом или датчиком.

Solartron Mobrey — единый поставщик решений для измерения уровня, расхода, давления, плотности, вязкости и других средств измерения — обеспечивает непрерывный прецизионный мониторинг для обрабатывающих производств по всему миру.Для получения дополнительной информации о измерителе плотности осадка MSM400 или любом продукте компании свяжитесь с Альбертом Хереррой в Solartron Mobrey Inc., 19408 Park Row, Suite 320, Houston, TX 77084-4860. Телефон (281) 398-7890. ФАКС (281) 398-7891.
Эл. Почта: [email protected] Веб-сайт: www.solartronusa.com

Больше из раздела «Механические компоненты и узлы»

Программный продукт для измерения плотности, удельного веса и расхода жидкостей

1. Область изобретения

Настоящее изобретение в целом относится к расходомерам.В более конкретных аспектах настоящее изобретение относится к измерению плотности, удельного веса и скорости потока текучих сред, систем, устройств, программного продукта и способов.

2. Описание предшествующего уровня техники

Многие промышленные предприятия подают топливные газы в свои процессы промышленного сжигания. В частности, эти топливные газы обычно представляют собой углеводородные топливные газы с низким молекулярным весом. Эти топливные газы обычно имеют постоянно изменяющийся углеводородный состав.Для обеспечения эффективного управления соотношением топливо-воздух необходимо знать содержание БТЕ. Содержание BTU в топливном газе может быть определено непосредственно с помощью анализа BTU, или содержание BTU может быть выведено из плотности или удельного веса топливного газа. Как прямые измерения в БТЕ, так и методы измерения плотности обычно дороги и сложны. В большинстве промышленных процессов сжигания с различным составом топливных газов используются либо газовые хроматографы для измерения БТЕ, либо вибрационные золотниковые плотномеры для определения плотности топливного газа. Однако оба этих инструмента, хотя и точны, очень дороги и требуют высококвалифицированных технических специалистов для частого обслуживания.

Типичные газовые хроматографы могут обеспечить точность измерения 0,1% БТЕ, но они очень сложны. Например, газовый хроматограф Yamatake Model HGC303, производимый корпорацией Yamatake, расположенной в Сибуя-ку, Токио, использует принцип газовой хроматографии для измерения теплотворной способности природного газа и обычно используется для управления потреблением природного газа.Нагретая нить накала находится в блоке детектора из нержавеющей стали. Отдельные компоненты пробы газа разделяются на хроматографических колонках и пропускаются через детектор. Каждый компонент газа, который проходит через детектор, передает тепло от измерительного термистора к стенке блока. Количество передаваемого тепла зависит от концентрации и теплопроводности газового компонента. Сопротивление измерительного термистора изменяется относительно эталонного термистора. Это изменение преобразуется в напряжение.

Плотномер с вибрирующей катушкой также теоретически может обеспечить указанную точность измерения плотности газа до 0,1%. Однако для них требуются специальные устройства для отбора и сброса проб. Например, Solartron B1253, производимый компанией Solartron Mobrey Limited, расположенной в Слау-Беркс, Англия, представляет собой измеритель плотности газа, принцип измерения которого основан на использовании резонирующего цилиндра. Трубопровод, содержащий газ, отводится для отбора непрерывной пробы газа, которую необходимо пропустить через датчик плотности.Плотность газа, протекающего через преобразователь, изменяет собственную частоту резерва цилиндра. Поддерживая эту вибрацию и измеряя ее частоту электронным способом, можно определить плотность газа, которая напрямую связана с массовым расходом.

пламени могут дать точность измерения 0,4–2,0% БТЕ, но они также очень сложны. Например, COSA 9600 производства COSA Instrument, расположенного в Норвуде, штат Нью-Джерси, представляет собой анализатор BTU пламени, принцип измерения которого, обычно называемый «методом измерения остаточного кислорода», основан на анализе содержания кислорода в образце топливного газа после сгорания. .Непрерывная проба газа смешивается с сухим воздухом в точном соотношении, выбранном в зависимости от диапазона BTU измеряемого газа. Топливно-воздушная смесь окисляется в печи для сжигания в присутствии катализатора при 800 ° C, и концентрация кислорода в образце горения измеряется ячейкой из оксида циркония. Остаточный кислород обеспечивает измерение потребности в воздухе для горения анализируемого газа.

Кориолисовы расходомеры могут использоваться для измерения плотности топливного газа, при этом они несколько менее сложны для определенных типов топливных газов.Измерение массового расхода в измерителе Кориолиса основано на принципе протекания среды через расходомерную трубку, вставленную в трубу и вибрацию во время работы, в результате чего среда подвергается воздействию сил Кориолиса. Последнее заставляет части входной и выходной стороны расходомерной трубки вибрировать в противофазе друг относительно друга. Величина этих разностей фаз является мерой массового расхода. Таким образом, вибрации расходомерной трубки воспринимаются с помощью двух датчиков вибрации, расположенных на заданном расстоянии друг от друга вдоль расходомерной трубки, и преобразуются этими датчиками в измерительные сигналы, имеющие разность фаз, из которых определяется массовый расход.Однако измерители, как правило, не могут точно измерить плотность газа с низким молекулярным весом.

Необходимо легко и без чрезмерно сложного прибора измерять плотность и расход низкомолекулярных топливных газов, подаваемых в котлы сжигания. Вихревые расходомеры с отводом — довольно простые приборы, требующие минимального обслуживания. Жидкость, проходящая вокруг тела обтекания, создает поток вихрей со скоростью генерации, которая пропорциональна скорости потока жидкости. Датчик, реагирующий на вихри, выдает сигнал, частота которого соответствует скорости потока.Затем сигнал расхода можно использовать для вычисления результирующего объемного расхода текучей среды в трубе. Однако измерение расхода жидкости для вихревого расходомера не зависит от плотности. Таким образом, невозможно получить плотность или массовый расход только на основе измерения объемного расхода, особенно когда текучая среда находится в газообразной форме. Однако усредняющая трубка Пито и тепловой расходомер измеряют расход в зависимости от плотности жидкости.

Были предложены различные устройства, пытающиеся применить этот принцип.Например, в патенте США No. В патенте Миллера № 4523477, озаглавленном «Измерительный массовый расходомер с отводом вихрей», описывается размещение до двух портов динамического давления устройства измерения дифференциального давления на передней поверхности корпуса, выделяющего вихрь, и размещение порта статического давления вдоль окружность эксплуатационной трубы, в которой находится вихревой измеритель, в положении, поперечном потоку текучей среды и в пределах половины длины волны вихря порта динамического давления. Каналы динамического давления проходят через производственную трубу и соединяются через соединитель коллектора на внешней поверхности добывающей трубы.Схема делителя делит электрический сигнал устройства измерения перепада давления на сигнал расхода, полученный от участка измерения скорости устройства, чтобы получить массовый расход. Однако из-за того, что требуется пробить производственную трубу для каждого из статических и динамических портов устройства измерения перепада давления, установка устройства является сложной. Кроме того, он не является достаточно точным, поскольку не обеспечивает напрямую плотности с компенсацией давления и температуры.

Также, например, в GB 2212277A Джексона и др., Озаглавленном «Расходомер газа», расходомер рассчитывает плотность газа для вычисления значений массового расхода. Однако плотность газа не измеряется непрерывно во всех диапазонах расхода, а вычисляется на основе данных в диаграммах. Часть измерителя теплового потока, отдельная от части вихревого измерителя потока, измеряет только массовый расход при низких скоростях потока, а часть вихревого измерителя измеряет скорость только при высоких скоростях потока с областью перекрытия, в которой выходы двух частей устройства объединены для получения расчетной плотности газа для определения массового расхода при высоких расходах.Температура отслеживается и иногда может применяться для попытки скорректировать расчетную плотность газа в промежуточный период, когда скорость потока выходит за пределы области перекрытия и, таким образом, не может обеспечить действительно обновленный расчет плотности газа. Устройство не имеет комбинированного блока, который измеряет плотность жидкости практически при всех рабочих расходах, и поэтому не может обеспечивать постоянно обновляемую плотность газа, не говоря уже о постоянно обновляемом выходе плотности газа. Кроме того, устройство действительно представляет собой два отдельных устройства, поскольку отдельный тепловой расходомер расположен в отдельном измерительном канале, чем вихревой расходомер, и, таким образом, его сложнее и сложнее установить.

Соответственно, заявитель признал, что все еще существует потребность в простом, недвижущемся и недорогом промышленном измерительном приборе, способном измерять и выводить плотность технологической жидкости, а также скорость потока. Заявитель особенно осознал необходимость в интегрированном измерительном приборе, точном для измерения низкомолекулярных топливных газов, подаваемых в процесс сгорания. Заявитель также осознал необходимость измерительного прибора для измерения и вывода объемного расхода, массового расхода и плотности топливного газа без использования сложного устройства.Заявитель также признал, что точность приблизительно 2-4% для плотномера может быть приемлемой в качестве компромисса в пользу наличия менее дорогостоящего, менее трудоемкого в обслуживании интегрированного измерительного прибора, а не отдельного и сложного анализатора.

С учетом вышеизложенного, варианты осуществления настоящего изобретения выгодно и уникальным образом объединяют хорошо известные принципы работы промышленного расходомера в единый промышленный прибор. Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают простые и недорогие компоненты измерения расхода, интегрированные в единое устройство измерения расхода, способное измерять плотность технологической жидкости, а также скорость потока.Варианты осуществления настоящего изобретения также преимущественно предоставляют систему для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе для получения объемного расхода, массового расхода и плотности текущей текучей среды. Варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно предоставляют измеритель плотности технологического процесса для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе. Варианты осуществления настоящего изобретения преимущественно обеспечивают способ измерения характеристик текучей среды в трубопроводе. Кроме того, варианты осуществления настоящего изобретения преимущественно предоставляют программный продукт для измерения характеристик текучей среды в трубопроводе.

Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения включают машиночитаемый носитель, который может считывать компьютер для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе. Например, согласно варианту осуществления настоящего изобретения машиночитаемый носитель может включать в себя набор инструкций, которые при выполнении компьютером заставляют компьютер выполнять операцию вычисления плотности, указывающую на плотность текущей текучей среды и массовый расход. скорость, показывающая массовый расход текущей текучей среды в зависимости от объемного расхода и сигнала расхода измерителя перепада давления.Объемный расход текучей среды, протекающей в трубопроводе, например, может быть определен с помощью вихревого измерителя, расположенного рядом с телом обтекания вихря, расположенным в трубопроводе. Корпус для удаления вихрей может иметь входную поверхность, включающую, по меньшей мере, одно входное отверстие для полного давления, и выходную поверхность, имеющую, по меньшей мере, одно входное отверстие для статического давления. Сигнал расхода измерителя перепада давления для текущей текучей среды, например, может быть определен измерителем перепада давления, расположенным рядом с телом обтекания, выделяющим вихри.Преимущественно текучая среда может быть в форме множества различных типов жидкостей или газов, таких как горючий газ или их смесь.

Инструкции также могут включать инструкции для выполнения операции кондиционирования плотности для формирования плотности с компенсацией температуры и давления в зависимости от принятой или измеренной температуры окружающей среды и статического давления текущей текучей среды. Окружающая температура, например, может быть получена от датчика температуры окружающей среды, электрически соединенного с тепловым расходомером, расположенным рядом с телом обтекания вихрей.Статическое давление, например, можно получить от измерителя перепада давления. Аналогичным образом, инструкции могут также включать инструкции по выполнению операции по кондиционированию массового расхода для формирования массового расхода с компенсацией температуры и давления в зависимости от температуры окружающей среды и статического давления. Кроме того, объемный расход, кондиционированная плотность и кондиционированный массовый расход могут отображаться отдельно или в комбинации, например, на дисплее характеристик текучей среды.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется машиночитаемый носитель, который может считывать компьютер для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе, имеющий набор инструкций, которые при выполнении компьютером заставляют компьютер выполнять операции определения скорости потока текучей среды и объемного потока в ответ на скорость выделения частоты вихрей у тела обтекания, выделяющего вихри, и определения удельного веса текущей текучей среды в зависимости от объемного расхода и сигнала расхода измерителя перепада давления.Согласно варианту осуществления, например, сигнал расхода измерителя перепада давления может быть пропорционален перепаду давления, создаваемому телом обтекания, выделяющим вихри. В частности, перепад давления может быть сформирован на входной и, по меньшей мере, одной из выходных поверхностей тела обтекания, создающего вихревой поток. Инструкции также могут включать в себя те, которые предназначены для выполнения операций по определению плотности текущей текучей среды в зависимости от удельного веса, и предоставления данных для отображения плотности и объемного расхода, например.g., отображение характеристик текучей среды, предназначенное для получения плотности и объемного расхода.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется машиночитаемый носитель, который может считывать компьютер для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе, имеющий набор инструкций, которые при выполнении компьютером заставляют компьютер выполнять операции вычисления плотности, указывающей плотность текущей текучей среды текущей текучей среды, в зависимости от принятого или измеренного объемного расхода и расхода теплового расходомера, и предоставления данных для отображения объемного расхода, плотности и массового расхода.Объемный расход текучей среды, протекающей в трубопроводе, например, может быть получен / измерен с помощью вихревого измерителя, расположенного рядом с телом обтекания вихря, расположенным в трубопроводе. В этом варианте осуществления тело обтекания, создающее вихревой поток, может иметь поверхность перед по потоку, множество поверхностей ниже по потоку, канал для жидкости теплового датчика, проходящий между поверхностью выше по потоку и по меньшей мере одной из множества поверхностей ниже по потоку, с по меньшей мере одним датчиком температуры, расположенным внутри канал прохождения жидкости термодатчика.Массовый расход текущей текучей среды, например, полученный / измеренный тепловым расходомером, расположенным рядом с телом обтекания вихрей и электрически соединенным с датчиком температуры окружающей среды и, по меньшей мере, одним тепловым датчиком.

Преимущественно варианты осуществления настоящего изобретения могут предоставить прибор, предназначенный для использования в промышленных процессах сжигания с использованием низкомолекулярных углеводородных топливных газов, но может использоваться в любом промышленном процессе, где простая, недорогая и не требующая обслуживания плотность и расход жидкости измерения желательны.

Для более детального понимания того, как особенности и преимущества изобретения, а также другие, которые станут очевидными, можно получить более подробное описание изобретения, кратко изложенное выше, со ссылкой на варианты осуществления. их, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, которые составляют часть данного описания. Однако следует отметить, что чертежи иллюстрируют только различные варианты осуществления изобретения и, следовательно, не должны считаться ограничивающими объем изобретения, поскольку они также могут включать в себя другие эффективные варианты осуществления.

РИС. 1 — схематический вид системы для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 2 — перспективный вид в разрезе системы для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 3 — перспективный вид в разрезе системы для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС.4 — перспективный вид в разрезе системы для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 5 — частичный вид в перспективе в разрезе технологического плотномера согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 6 — частичный вид в перспективе в разрезе сечения тела для удаления вихрей, показанного на фиг. 5 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 7 — частичный вид в перспективе в разрезе другого варианта осуществления технологического плотномера согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС.8 — частичный вид в перспективе в разрезе сечения тела для удаления вихрей, показанного на фиг. 7 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 9 — частичный вид в перспективе в разрезе другого варианта осуществления технологического плотномера согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 10 — функциональная блок-схема, иллюстрирующая базовую структуру схемы измерителя технологической плотности по фиг. 5 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС.11 — функциональная блок-схема, иллюстрирующая базовую структуру схемы измерителя технологической плотности по фиг. 7 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 12 — функциональная блок-схема, иллюстрирующая базовую структуру схемы измерителя технологической плотности по фиг. 9 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 13 — блок-схема способа измерения характеристик текучей среды в трубопроводе согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

ФИГ.14 — блок-схема способа измерения характеристик текучей среды в трубопроводе согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Далее настоящее изобретение будет описано более полно со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют варианты осуществления изобретения. Однако это изобретение может быть воплощено во многих различных формах, и его не следует рассматривать как ограниченное проиллюстрированными вариантами воплощения, изложенными в данном документе. Скорее, эти варианты осуществления предоставлены для того, чтобы это раскрытие было исчерпывающим и полным и полностью передавало объем изобретения специалистам в данной области техники.Повсюду одинаковые номера относятся к одинаковым элементам. Штриховое обозначение, если оно используется, указывает на аналогичные элементы в альтернативных вариантах осуществления. Обратите внимание, что термин «смежный», используемый здесь, относится к позиции, которая находится внутри, на или рядом с объектом, на который имеется ссылка.

Как показано на фиг. 1-14, варианты осуществления настоящего изобретения преимущественно предоставляют систему, измеритель и способы для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе. В частности, характеристики потока, представляющие основной интерес, относятся к процессам промышленного сжигания с использованием низкомолекулярных углеводородных топливных газов, но могут использоваться в других процессах, где требуются измерения плотности и расхода.Интересно, что многие промышленные предприятия подают топливные газы в процессы сжигания, например, в котлы внутреннего сгорания. Эти топливные газы постоянно меняют углеводородный состав. Например, топливные газы могут включать различное процентное содержание метана, этана и пропана. Для обеспечения эффективного управления соотношением топливо-воздух, как минимум, пользователь должен знать содержание БТЕ, которое может быть получено из плотности углеводородов. В идеале пользователь также предпочел бы как объемный расход, так и массовый расход.В варианте осуществления настоящего изобретения система 30, включает в себя трубопровод 31 , измеритель плотности процесса 33 , расположенный, по меньшей мере, частично внутри трубопровода, и устройство отображения характеристик жидкости 35 , расположенное для отображения пользователю объемный расход, плотность текущей жидкости и массовый расход текущей жидкости в трубопроводе 31 .

Как, возможно, лучше всего показано на фиг. 1 и 2, трубопровод 31 включает канал для жидкости 37 , имеющий продольную ось 39 для транспортировки жидкости 41 .Текучая среда , 41, может быть в форме множества различных типов жидкостей или газов, таких как горючий газ или их смесь. Трубопровод , 31, может иметь различную длину и диаметр в соответствии с потребностями пользователя. Трубопровод 31, хорошо известен специалистам в данной области техники и обычно включает в себя секции 43 , 45 , расположенные выше и ниже по потоку, каждая из которых соединена на интерфейсе 47 , 49 с использованием узла крепления, включающего такие крепежные детали, как множество болтов, расположенных для соединения фланца 51 на нижнем конце входной секции 43 с фланцем 53 на переднем конце выходной секции 45 .Трубопровод , 31, имеет заданный внутренний диаметр , 55, и площадь поперечного сечения.

Измеритель плотности процесса 33 расположен, по крайней мере, частично внутри трубопровода 31 . В типичной конфигурации основная часть электроники, кроме датчиков (описанных ниже), расположена вне трубопровода , 31, , а датчики и связанное с ними оборудование расположены в пределах трубопровода , 31, . Измеритель плотности технологического процесса 33 может включать в себя корпус измерителя плотности процесса 61 для размещения датчиков и связанного с ним оборудования, а также для поддержки выделяющего завихрения тела 63 устройства для измерения завихрений 65 в текущей текучей среде 41 трубопровода 31 .В варианте осуществления настоящего изобретения корпус 61 технологического плотномера включает в себя первый конец 67 , второй конец 69 и проход 71 для текучей среды, проходящий между ними. Корпус 61 измерителя технологической плотности предпочтительно расположен коаксиально между парой участков 43 , 45 , расположенных выше и ниже по потоку, трубопровода 31 . Корпус 61 измерителя технологической плотности приспособлен для соединения между входными и выходными секциями 43 , 45 посредством использования соединительного узла, известного и понятного специалистам в данной области техники.В одной конфигурации корпус 61 плотномера технологического процесса имеет размеры, соответствующие секции трубопровода 31 , так что корпус 61 технологического плотномера имеет внутренний диаметр , 75, , практически такой же, как заданный внутренний диаметр 55 трубопровода 31 . Функционально корпус 61 технологического плотномера становится частью трубопровода 31 и сообщается по текучей среде с текущей текучей средой 41 внутри трубопровода 31 .В качестве альтернативы, как лучше всего показано на фиг. 3, корпус 61 ‘измерителя технологической плотности может иметь размер, соответствующий участку трубопровода 31 . В этой конфигурации внешний диаметр 77 корпуса 61 ‘измерителя технологической плотности предпочтительно имеет по существу тот же диаметр, что и заданный внутренний диаметр 55 трубопровода 31 . Кроме того, как лучше всего показано на фиг. 4, вместо того, чтобы поставлять отдельный корпус измерителя технологической плотности, датчики и связанное с ними оборудование (подробно описанное ниже) могут быть размещены и поддержаны в секции трубопровода , 31, .В этой конфигурации выбранный участок трубопровода , 31, функционально становится корпусом 61 ″ измерителя технологической плотности.

РИС. 1-9 показан измеритель плотности процесса 33 , включающий в себя вихревой корпус 63 , расположенный внутри трубопровода 31 . Вихревое тело , 63, предпочтительно имеет форму трехмерного тела обтекания, имеющего входную сторону 81 и множество выходных сторон 83 , но может иметь форму двумерного обтекаемого тела. , например цилиндр (не показан), и по-прежнему входить в объем настоящего изобретения.Тело , 63, , выделяющее вихри, предпочтительно имеет форму, обеспечивающую число Рейнольдса, превышающее приблизительно 20000. В одной конфигурации тело 63 , выделяющее вихри, приспособлено для соединения с трубопроводом 31 или корпусом трубопровода 33 на противоположных сторонах в пределах канала для жидкости трубопровода 37 или канала для жидкости 71 трубопровода корпус 61 , как показано выше на ФИГ. 2-4. В качестве альтернативы, тело , 63, , выделяющее вихри, необходимо подсоединять только к одной точке крепления в трубопроводе 31 или корпусе трубопровода 61 и при этом сохранять надлежащую опору.Корпус , 63, , выделяющий вихри, может быть меньше диаметра трубопровода 31 или корпуса трубопровода 61 , однако более равномерное считывание статического и динамического давления (описанное ниже) может быть получено с помощью вихревого кузов 63 во всю длину.

РИС. 2, 5 и 6 иллюстрируют вихревое тело 63 , включающее в себя поверхность 81 выше по потоку, расположенную поперек продольной оси 39 трубопровода 31 , которые имеют или содержат несколько значений полного давления. впускные отверстия 85 , расположенные на поверхности выше по потоку 81 .Выделяющий вихрь корпус , 63, также включает в себя множество расположенных ниже по потоку поверхностей , 83, , которые имеют или содержат множество входных отверстий для статического давления , 87, , расположенных по меньшей мере на одной из нижних поверхностей , 83, . Порты полного давления , 85, и порты статического давления , 87, могут использоваться вместе с устройством измерения перепада давления, таким как измеритель перепада давления типа Пито 89 , описанный ниже.Множество входных портов , 85, и выходных портов , 87, обеспечивают возможность усреднять давления через вихревой корпус 63 в трубопроводе 31 , таким образом повышая точность измерителя, и служат для предотвращения закупоривания, сводя к минимуму потребность в обслуживании технологического плотномера 33 . Наличие множества расположенных ниже по потоку поверхностей , 83, , а не цилиндрической формы, может улучшить выделение вихрей и разграничение между общим и статическим давлением.

В варианте осуществления настоящего изобретения, как, возможно, лучше всего показано на фиг. 2 и 7, тело , 63, , выделяющее вихри, также имеет входной порт 91 термодатчика, обычно расположенный на поверхности 81 выше по потоку, и, соответственно, выходной порт 93 термодатчика, расположенный по крайней мере в одном из нижние поверхности 83 . Канал для текучей среды 95 проходит между входным портом 91 термодатчика и выходным портом 93 термодатчика, так что текучая среда, протекающая по трубопроводу, проходит через него для использования с устройством измерения теплового потока, таким как измеритель теплового потока 97 (описан позже).

РИС. 10 и 11 иллюстрируют измеритель плотности процесса 33 согласно двум вариантам осуществления настоящего изобретения, который также включает в себя устройство измерения завихрения, такое как измеритель завихрения 65 . Вихревой измеритель 65 измеряет частоту вихрей, выходящих из тела 63 , выделяющего вихри, для получения сигнала, указывающего объемный расход жидкости Q _vortex в трубопроводе 31 . Вихревой измеритель 65 включает в себя память 101 , датчик частоты вихрей 103 и вычислитель объемного расхода 105 .В памяти 101 хранятся данные объема трубопровода для использования вычислителем объемного расхода 105 . Данные объема трубопровода обычно включают в себя внутренний диаметр 55 трубопровода 31 наряду с другими данными, известными специалистам в данной области техники, необходимыми для определения площади поперечного сечения внутренних размеров трубопровода 31 . Датчик частоты вихрей , 103, , необязательно расположенный рядом с выделяющим вихри телом 63 , измеряет частоту вихрей, излучаемых излучающим вихри телом 63 , чтобы, таким образом, формировать сигнал расхода жидкости в зависимости от частоты образования вихрей. от вихревого тела 63 .Датчик частоты вихрей , 103, предпочтительно выполнен в виде тензодатчика или датчика давления, расположенного в корпусе 63 для отвода вихрей или внутри корпуса трубопровода 33 , но может иметь другие формы, которые могут потребовать другого расположения, например ниже по потоку от вихревого тела 63 и по-прежнему находится в пределах объема настоящего изобретения. Калькулятор объемного расхода 105 , предназначенный для приема данных об объеме трубопровода, хранящихся в памяти 101 , и сигнала расхода от датчика частоты вихря 103 , вычисляет сигнал объемного расхода, указывающий объемный расход жидкости. 41 при протекании по трубопроводу 31 .

В предпочтительной конфигурации вычислитель объемного расхода 105 вихревого расходомера 65 дополнительно расположен для приема сигнала температуры окружающей среды и сигнала статического давления. Сигнал температуры окружающей среды может поступать либо от датчика 111 температуры окружающей среды, связанного с тепловым расходомером 97 (описанного ниже), либо от отдельного датчика температуры окружающей среды 113 (фиг. 2). Сигнал статического давления может поступать либо от расходомера перепада давления , 89, (опишем позже), либо от отдельного датчика статического давления (не показан).Окружающая температура и статическое давление могут использоваться вихревым измерителем 65 для получения сигнала объемного расхода ν с компенсацией температуры и давления путем компенсации сигнала расхода для температуры и давления, испытываемых датчиком частоты вихря 103 . Объемный расход Q _vortex можно рассчитать по формуле:
Q _vortex = A × ν,

• • где A — площадь поперечного сечения участка трубопровода, на котором расход измеряется, а ν — скорость жидкости.Кроме того, если внутренний размер корпуса трубопровода по существу не совпадает с внутренним размером трубопровода, память предпочтительно включает поправочный коэффициент.

РИС. 5-7 показано тело 63 , выделяющее вихри, технологического плотномера 33 , дополнительно содержащее коллектор полного давления 115 , расположенный в корпусе 63 , выделяющем вихри, и примыкающий к поверхности 81 выше по потоку. Коллектор полного давления , 115, имеет множество входных каналов полного давления 117 , которые предпочтительно соосно выровнены с множеством входных каналов полного давления 85 на поверхности 81 выше по потоку и выходным каналом полного давления 119 , который сообщается по текучей среде с множеством впускных каналов общего давления 117 , так что текучая среда 41 при протекании по трубопроводу 31 сообщается через каждое из впускных каналов общего давления 85 к выпускному каналу полного давления 119 .Корпус 63 , выделяющий вихри, также включает в себя коллектор статического давления 121 , расположенный в корпусе 63 , выделяющем вихревой поток, и примыкает к поверхности или поверхностям 83 ниже по потоку, имеющим соответствующие входные отверстия для статического давления 87 . Коллектор статического давления , 121 имеет множество входных каналов статического давления 123 , выровненных с множеством входных каналов статического давления 87 и выходным каналом статического давления 125 , так что жидкость 41 при протекании через Трубопровод 31 сообщается через каждое из входных отверстий 87 статического давления с выходным каналом 125 статического давления.В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения вместо коллектора полного давления и коллекторов статического давления 115 , 121 выделяющий вихрь корпус 63 может иметь центральную полость (не показана) для размещения или поддержки различных альтернативных вариантов. компоненты измерителя перепада давления 89 (описано ниже).

Измеритель плотности процесса 33 также включает устройство измерения перепада давления, такое как измеритель перепада давления 89 .Измеритель перепада давления , 89, предпочтительно расположен рядом с корпусом 63 , выделяющим вихри. Измеритель перепада давления 89 включает впускное отверстие 127 полного давления, расположенное для измерения давления жидкости из выпускного канала коллектора полного давления 119 , и впускное отверстие статического давления 129 , расположенное для измерения давления жидкости на выпуске коллектора статического давления канал 125 . В варианте осуществления, где вихревой корпус 63 имеет центральную полость (не показана), а не коллектор полного давления 115 или статический коллектор 121 , измеритель перепада давления 89 включает в себя удлинительную трубку полного давления ( не показаны) и удлинительную трубку статического давления (не показана), оба из которых имеют множество впускных каналов и отверстий, которые обеспечивают функции описанных выше коллекторов полного и статического давления 115 , 121 .

РИС. 10 и 11 иллюстрируют, что измеритель перепада давления 89 также может включать в себя преобразователь перепада давления 131 , расположенный для приема давления жидкости от впускного патрубка общего давления 127 и впускного патрубка статического давления 129 для создания потока измерителя перепада давления. сигнал скорости, пропорциональный плотности жидкости 41 при протекании по трубопроводу 31 . Функционально вход 127 полного давления через входные отверстия 85 вихревого тела «видит» полное давление жидкости 41 .Это полное давление является суммой статического давления, давления, которое пользователь мог бы измерить с помощью манометра, установленного на трубопроводе 31 , плюс кинетическое давление текущей жидкости 41 , результат воздействия воздействия текущей жидкости. жидкость 41 на поверхности перед потоком 81 вихревого тела 63 . Вход статического давления 129 через выходные порты 87 вихревого тела 63 только «видит» статическое давление.Расчет разницы между общим давлением и статическим давлением текучей среды 41 приводит к кинетическому давлению текучей среды 41 , которое связано с плотностью и скоростью текучей среды.

В предпочтительной конфигурации измеритель перепада давления , 89, расположен также для приема сигнала температуры окружающей среды и сигнала статического давления. Сигнал температуры окружающей среды может поступать либо от датчика температуры окружающей среды 111 , связанного с тепловым расходомером 97 (описанного ниже), либо от отдельного датчика температуры окружающей среды 113 .Сигнал статического давления может поступать либо от измерителя перепада давления , 89, , крана на входе статического давления 129 , либо определяться с помощью отдельного датчика статического давления (не показан). Сигнал температуры окружающей среды и сигнал статического давления могут использоваться измерителем перепада давления , 89, для создания сигнала расхода измерителя перепада давления с компенсацией температуры и давления. Однако, если измеритель перепада давления , 89, не оборудован таким образом, чтобы принимать такие входные данные для компенсации сигнала расхода измерителя перепада давления для давления и температуры, отдельный формирователь сигнала 133 (описанный ниже) может использоваться либо на сигнал расхода измерителя перепада давления или сигнал плотности, рассчитанный позже (описанный ниже).

Расходомер перепада давления 89 , предпочтительно в форме усредняющего измерительного устройства типа трубки Пито, может использовать множество методик, известных специалистам в данной области техники, для получения сигнала расхода расходомера перепада давления, который пропорциональна плотности жидкости при протекании по трубопроводу. В большом количестве расходомеров перепада давления с трубкой Пито с усреднением выходной сигнал измерителя представляет собой сигнал, пропорциональный произведению плотности жидкости на квадрат объемного расхода ρV ² .Однако в предпочтительной конфигурации согласно варианту осуществления настоящего изобретения выходной сигнал усредняющего измерителя перепада давления с трубкой Пито имеет форму либо объемного расхода при стандартных условиях, либо объемного расхода с компенсацией давления и температуры. Ниже приведен иллюстративный пример расчета объемного расхода (стандартные условия для газа) с использованием усредняющего уравнения Пито:
Q _Пито = C ¹ × √h _w × p _f ,

• • где C ¹ = F _na × K × D ² × Y _a × F _pb × F _tb × F _{tf Sg} × F _pv × F _aa ,
  • и где
  • Q _pitot Стандартный объемный расход.Этот термин представляет собой расход жидкости, проходящей через тело, выделяющее вихри, выраженный в стандартных единицах объема в единицу времени. Для этого уравнения базовое давление составляет 14,73 фунтов на квадратный дюйм, а базовая температура — 60 ° F.
  • F _na Коэффициент преобразования единиц. Этот коэффициент используется для преобразования расхода в желаемый или желаемый набор единиц, обычно стандартных кубических футов в день.
  • К. Коэффициент расхода. Этот коэффициент учитывает диаметр трубопровода и выражается как функция числа Рейнольдса.
  • D Внутренний диаметр трубы, дюймы (мм).
  • Y _a Коэффициент расширения. Этот фактор мало влияет на расход, и поэтому их можно оценить на основе типичного газа, который используется в приложении, с очень небольшой ошибкой.
  • F _pb Базовый коэффициент давления. Этот коэффициент обеспечивает объемы газа при базовом давлении 14,73 фунтов на кв. Дюйм. F _pb = 14,73 / базовое давление, фунт / кв.
  • F _tb Температурный базовый коэффициент. Этот коэффициент рассчитан для получения объемов газа при базовой температуре 60 ° F.и может быть рассчитано как: F _tb = (базовая температура (° F) + 460) / 520.
  • F _tf Температурный коэффициент текучести. Этот коэффициент корректирует табличные данные, полученные при температуре газа, отличной от 60 ° F _tf = 520 / √ (Температура потока (° F) + 460).
  • F _Sg Коэффициент удельного веса. Этот фактор корректирует уравнение потока, если газ не является воздухом. Коэффициент можно рассчитать как: F _Sg = √ ¹ / ^SG .
  • SG Удельный вес текущей жидкости.Отношение плотности текущей жидкости к плотности воды при 60 ° F.
  • F _pv Коэффициент сверхсжимаемости. Этот фактор учитывает отклонение от законов «идеального газа» и обычно определяется путем испытаний при ожидаемых условиях давления и температуры, но может быть оценен на основе типичного газа, используемого в приложении, с очень небольшой ошибкой.
  • F _aa Коэффициент теплового расширения, который корректирует изменение площади проходного сечения трубы в месте расположения тела, выделяющего вихри, из-за температурных воздействий.
  • h _w Дифференциальное (кинетическое) давление, выраженное как высота в дюймах водяного столба при 68 ° F при стандартной гравитации (g ₀ = 32,174 фут / с ² = 9,807 м / с ² ).
  • P _f Давление потока. Это статическое давление трубопровода, выраженное в фунтах на квадратный дюйм.

Как, возможно, лучше всего показано на фиг. 7, 8 и 11 , преимущественно, в варианте осуществления настоящего изобретения, измеритель плотности процесса 33 может включать в себя устройство измерения теплового потока, такое как измеритель теплового потока 97 , расположенный соответствующим образом для производства сигнал массового расхода, указывающий массовый расход жидкости 41 при протекании по трубопроводу 31 .Измеритель теплового потока , 97, может иметь один или несколько элементов теплового расходомера, установленных в, на или рядом с передней кромкой тела 63 , выделяющего вихри, или рядом с ним, но предпочтительно он расположен внутри тела 63 , выделяющего вихри. минимизировать требования к электропроводке.

Более конкретно, тепловой расходомер 97 предпочтительно включает в себя датчик теплового потока погружного типа 141 , расположенный для размещения множества тепловых датчиков и расположенный внутри канала для жидкости 95 , проходящего между входным портом теплового датчика 91 и выходное отверстие для термодатчика 93 в вихревом корпусе 63 .Хотя могут использоваться другие типы тепловых детекторов или датчиков потока, которые все еще находятся в пределах объема настоящего изобретения, зонды погружного типа являются простыми, прочными, нечувствительными к твердым частицам в текущей текучей среде и легко очищаются. Зонд теплового потока 141 обычно имеет входной канал 143 датчика температуры, расположенный в жидкостном сообщении с входным портом датчика температуры 91 на передней поверхности 81 корпуса 63 , выделяющего вихревой поток, и датчик температуры выпускное отверстие 145 расположено в гидравлическом сообщении с выпускным портом 93 термодатчика, по меньшей мере, на одной из нижних поверхностей 83 тела 63 , выделяющего вихри.Канал 147 термодатчика проходит между входом 143 термодатчика и выходом 145 термодатчика, так что часть жидкости 41 , протекая через входной порт 91 термодатчика, проходит в термодатчик и проходит через него. вход датчика 143 , и так, чтобы часть жидкости 41 , проходящая через вход 143 термодатчика и через него, выходила из выхода 145 термодатчика и выходила из выходного порта 93 термодатчика (РИС. .3 и 4). Как указано выше, хотя датчик теплового потока 141 описан как расположенный внутри корпуса 63 , выделяющего вихри, датчик теплового потока , 141, может быть альтернативно расположен на или рядом с корпусом, выделяющим вихри 63 , или рядом с ним. датчик теплового потока 141 может принимать или «видеть» текущую жидкость 41 , и поток через датчик теплового потока 141 либо не перекрывается, либо тепловой расходомер 97 компенсирует возникающее возмущение потока от препятствия.

Датчик температуры окружающей среды 111 предпочтительно расположен внутри канала 147 термодатчика для определения температуры окружающей среды части жидкости 41 , протекающей между входом 143 термодатчика и выходом 145 термодатчика. Датчик обнаружения теплового потока , 149, также предпочтительно расположен в канале теплового датчика 147 для определения количества тепловой энергии, отводимой частью жидкости 41 , протекающей между входом 143 теплового датчика и выходом теплового датчика. 145 .В выбранной конфигурации теплового расходомера , 97, , описанного со ссылкой на чертежи, тепловой расходомер , 97, дополнительно включает в себя вычислитель сигнала массового расхода теплового расходомера , 151, , реагирующий на датчик температуры окружающей среды 111 и датчик обнаружения теплового потока 149 для выработки напряжения или тока, необходимого для поддержания постоянной разницы температур между датчиком температуры окружающей среды 111 и датчиком обнаружения теплового потока 149 .Этот постоянный ток или напряжение используется для расчета сигнала массового расхода теплового расходомера , 97, . Если поток жидкости затрудняется при прохождении через термодатчики теплового расходомера 97 , вычислитель сигнала массового расхода 151 теплового расходомера 97 может включать в себя компенсатор теплового сигнала массового расхода 153 для компенсации для ошибки, вызванной затрудненным потоком.

РИС. 10 показано, что измеритель плотности процесса 33 может дополнительно включать в себя определитель характеристик текучей среды 161 , расположенный в связи с вихревым измерителем 65 , измерителем перепада давления 89 и измерителем теплового потока 97 для обработки воспринимал сигналы оттуда.Определитель характеристик жидкости , 161, включает в себя вычислитель плотности жидкости , 163, и может включать вычислитель массового расхода жидкости 165 . В предпочтительной конфигурации вычислитель плотности жидкости , 163, реагирует на сигнал объемного расхода Q _vortex , полученный от вихревого измерителя 65 , и сигнал расхода Q _Пито измерителя перепада давления, полученный от измерителя перепада давления 89 и предназначен для вычисления сигнала плотности, указывающего плотность текущей жидкости. Плотность _{текущей} .

В иллюстративном примере для расчета объемного расхода Q _Пито с использованием усредняющего уравнения Пито, описанного выше, фактор F _g (F _g = (1 / SG) ^1/2 ) уравнения — это влияние удельного веса газа (SG) на усредняющую трубку Пито, и это то, что обеспечивает возможность получения плотности на основе расчета расхода через усредняющую трубку Пито. Например, основание SG _{, используемое в уравнении в иллюстративном примере, относится к текущему газу.Когда удельный вес текущего газа изменяется, расчет расхода Q pitot должен быть компенсирован путем умножения его на квадратный корень отношения базового удельного веса, деленного на истинный удельный вес.
Q истинный = Q Пито * ( SG основание / SG текущее ) ^1/2 .}

Учитывая, что на расход вихревого расходомера НЕ влияет удельный вес текущего газа, объемный расход Q _vortex от вихревого расходомера эквивалентен истинному объемному расходу:
Q _vortex = Q _{истинный} = Q _Пито * ( SG _{основание} / SG _{текущее} ) ^1/2 .
Путем компенсации Q _Пито для изменений удельной плотности протекающего газа и манипулирования уравнениями можно определить истинный (текущий газ) удельный вес:
SG _{проточный} = SG _{основание} * ( Q _Пито / Q _вихрь ) ² .

Соответственно, плотность может быть рассчитана как коэффициент истинного (текущий газ) удельного веса и базовой плотности:
Плотность _течет = Плотность _основа * ( SG _{проточная} / SG _основа ).

Подобно вычислителю плотности жидкости 163 , в варианте осуществления настоящего изобретения вычислитель массового расхода жидкости 165 реагирует на сигнал объемного расхода Q _vortex , полученный от вихревого измерителя 65 и сигнал расхода Q _Пито измерителя перепада давления, полученный из измерителя перепада давления , 89, , предназначен для вычисления сигнала массового расхода, указывающего массовый расход Q _{текущей текучей среды, массовый расход} .После выполнения вычислений, аналогичных приведенным выше, массовый расход Q _{массовый расход} затем вычисляется как функция произведения плотности текущей жидкости Плотность _{протекающей} и объемной скорости потока Q _vortex :
Q _{массовый расход} = Плотность _течет * Q _вихрь .

В альтернативной конфигурации вычислитель массового расхода 165 вместо этого реагирует на сигнал плотности текущей жидкости Плотность _{, текущий} от вычислителя плотности жидкости 163 и сигнал объемного расхода Q _vortex от вихревого расходомера для расчета массового расхода Q _{массового расхода} .

РИС. На фиг.7 и 11 показано, что в тех случаях, когда измеритель плотности процесса 33 включает в себя вихревой измеритель 65 , измеритель перепада давления 89 и третий измеритель для измерения и вывода сигнала массового расхода, такой как измеритель теплового потока 97 , описанный выше, измеритель плотности процесса 33 может также включать в себя верификатор 171 , реагирующий на сигнал плотности и сигнал массового расхода от определителя характеристик жидкости 161 для проверки точности сигнала плотности и массы сигнал расхода от определителя характеристик жидкости 161 .Для выполнения сравнения плотности верификатор 171 имеет собственный вычислитель плотности жидкости 173 , реагирующий на сигнал массового расхода от теплового расходомера 97 и сигнал объемного расхода от вихревого расходомера 65 для вычисления сигнал плотности проверки, который должен использоваться для сравнения с сигналом плотности от вычислителя плотности жидкости 163 определителя характеристик жидкости 161 . Если оба сигнала плотности находятся в пределах минимального отклонения друг от друга, например 4%, верификатор , 171, может выдать сигнал, указывающий, что минимальная точность измерителя плотности процесса 33 была достигнута.

Для выполнения сравнения плотности верификатор 171 также имеет компаратор 175 , который реагирует на сигнал плотности от определителя характеристик жидкости 161 и предназначен для приема сигнала плотности от вычислителя плотности жидкости 173 верификатора 171 для сравнения сигнала плотности от определителя характеристик флюида 161 с сигналом плотности от вычислителя плотности флюида 173 верификатора 171 для проверки надежности сигнала плотности от определителя характеристик флюида 161 , для вывода сигнала проверки плотности, указывающего проверенную плотность, и, таким образом, для определения точности сигнала плотности от определителя характеристик флюида 161 .Для выполнения сравнения массового расхода компаратор 175 верификатора 171 реагирует на сигнал массового расхода от определителя характеристик текучей среды 161 и предназначен для приема массового расхода Q _{термического} от тепловой расходомер 97 для сравнения сигнала массового расхода Q _{массового расхода} от определителя характеристик жидкости 161 с сигналом массового расхода от теплового расходомера 97 для проверки надежности массового расхода жидкости определитель характеристик 161 , чтобы выводить сигнал проверки массового расхода, указывающий проверенный массовый расход, и тем самым определять точность сигнала массового расхода от определителя характеристик текучей среды 161 .

Примечание: вычислитель объемного расхода 105 , преобразователь перепада давления 131 , вычислитель сигнала массового расхода 151 , компенсатор сигнала массового расхода 153 , вычислитель плотности жидкости 163 , определитель характеристик жидкости 161 , Вычислитель массового расхода 165 , верификатор 171 и формирователь сигнала 133 могут быть реализованы либо в аппаратных средствах, либо в программном / программном продукте по отдельности или в комбинации.Программное обеспечение / программный продукт может быть в форме микрокода, программ, процедур и символьных языков, которые обеспечивают определенный набор для наборов упорядоченных операций, которые управляют функционированием оборудования и направляют его работу, как известно и понятно специалистам в данной области. искусство. Также отметим, что определитель характеристик жидкости , 161, может быть реализован в виде компьютера / процессора, и, хотя и проиллюстрирован отдельно, формирователя сигнала 133 и верификатора 171 вместе с вычислителем объемного расхода 105 , преобразователь перепада давления 131 , вычислитель сигнала массового расхода 151 , компенсатор сигнала массового расхода 153 , вычислитель плотности жидкости 163 и вычислитель массового расхода 165 , а также функции, связанные с определителем характеристик жидкости 161 может обрабатываться таким компьютером / процессором.Кроме того, программное обеспечение / программный продукт может быть отдельно сохранен на носителе данных, читаемом, например, таким компьютером / процессором или отдельными независимыми процессорами.

В варианте осуществления настоящего изобретения измеритель плотности процесса , 97, может включать в себя формирователь сигнала 133 . Как указано выше, формирователь сигнала 133 может использоваться либо для компенсации давления и температуры сигнала расхода измерителя перепада давления от измерителя перепада давления 89 , либо для компенсации давления и температуры сигналов плотности жидкости от определителя характеристик жидкости 161 , где выбранный измеритель перепада давления не может независимо применять компенсацию давления и температуры непосредственно к своему выходному сигналу.Например, как лучше всего показано на фиг. 11, когда он расположен для компенсации выходных сигналов определителя характеристик текучей среды , 161, , формирователь сигналов , 133, реагирует на сигнал плотности от определителя характеристик текучей среды 161 и предназначен для приема сигнала температуры от температуры окружающей среды. датчик 111 теплового расходомера 97 или отдельный датчик температуры окружающей среды 113 и сигнал статического давления от измерителя перепада давления 89 .Блок , 133, формирования сигнала обрабатывает сигнал плотности вычислителя плотности жидкости 163 определителя характеристик жидкости , 161, , чтобы сформировать сигнал плотности с компенсацией температуры и давления. Если измеритель плотности процесса 33 также сконфигурирован с верификатором 171 , компаратор 175 верификатора 171 принимает сигнал плотности от формирователя сигнала 133 вместо непосредственно от определителя характеристик жидкости 161 , как описано выше, в остальном все расчеты такие же.

Как лучше всего показано на фиг. 1, 2 , 10 — 11 , система 30 для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе или, в качестве альтернативы, сам по себе измеритель плотности процесса 33 также включает дисплей характеристик текучей среды 35 , расположенный внешний по отношению к каналу для жидкости 37 трубопровода 31 . Дисплей , 35, характеристик текучей среды электрически связан с другими компонентами технологического плотномера и обычно расположен на удалении от датчиков технологического плотномера.Дисплей характеристик жидкости 35 расположен для приема сигнала объемного расхода, сигнала плотности и сигнала массового расхода для отображения объемного расхода 182 , плотности текущей жидкости 183 и массового расхода 184 текущей жидкости. Объемный расход предпочтительно получают от вихревого расходомера 65 . Сигнал плотности и сигналы массового расхода обычно поступают от определителя характеристик текучей среды , 161, , однако, если формирователь сигналов 133 используется и реализуется для согласования сигналов с определителя характеристик текучей среды 161 , сигнал плотности может вместо этого быть от кондиционера сигнала 133 .Кроме того, если технологический плотномер 33 сконфигурирован с верификатором 171 , отображение характеристик жидкости 35 дополнительно может отображать подтвержденную плотность и подтвержденные показания массового расхода 185 , 186 .

Выгодно, как, возможно, лучше всего показано на фиг. 9 и 12, другой вариант осуществления настоящего изобретения также включает измеритель плотности процесса 33 для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе 31 , включая канал для текучей среды 37 , имеющий продольную ось 39 для транспортировки текучей среды 41 через него и размещен, по меньшей мере, частично внутри трубопровода , 31, .Измеритель плотности процесса 33 обычно включает в себя устройство для измерения образования вихрей и связанное с ним оборудование, такое как вихревой измеритель 65 , устройство измерения массового расхода и связанное с ним оборудование, такое как тепловой расходомер 97 , жидкость определитель характеристик 161 и дисплей характеристик текучей среды 35 , который расположен снаружи канала для текучей среды 37 трубопровода 31 и связан с вихревым измерителем 65 и определителем характеристик текучей среды 161 , и предназначен для приема сигнала объемного расхода от вихревого расходомера 65 , массового расхода от теплового расходомера 97 и сигнала плотности жидкости от определителя характеристик жидкости 161 для отображения объемного расхода, плотности и массовый расход текущей текучей среды пользователю.

Как и в предыдущих описанных вариантах осуществления, в типичной конфигурации основная часть электроники, кроме датчиков, расположена вне трубопровода 31, , а датчики и связанное с ними оборудование расположены в пределах трубопровода 31 . Измеритель плотности технологического процесса 33 может включать в себя корпус измерителя технологической плотности для размещения датчиков и связанного с ним оборудования и для поддержки корпуса, выделяющего вихревой поток 63 измерителя завихрений 65 в текущей текучей среде 41 трубопровода 31 .В одной конфигурации корпус 61 плотномера технологического процесса расположен коаксиально между парой участков 43 , 45 , расположенных выше и ниже по потоку, трубопровода 31 (фиг. 2). Корпус 61 измерителя технологической плотности приспособлен для соединения между входными и выходными участками 43 , 45 трубопровода 31 посредством использования соединительного узла, известного и понятного специалистам в данной области техники.Корпус 61 технологического плотномера предпочтительно имеет размеры, соответствующие секции трубопровода 31 , так что корпус технологического плотномера 61 имеет внутренний диаметр , 75, , по существу, такой же, как заданный внутренний диаметр 55 трубопровод 31 . Во второй конфигурации, как лучше всего показано на фиг. 3, корпус , 61, ‘измерителя технологической плотности может иметь размеры, соответствующие участку трубопровода , 31, .В этой конфигурации внешний диаметр 77 корпуса 61 ‘измерителя технологической плотности предпочтительно имеет по существу тот же диаметр, что и заданный внутренний диаметр 55 трубопровода 31 . В третьей конфигурации, как лучше всего показано на фиг. 4, вместо того, чтобы поставлять отдельный корпус измерителя технологической плотности, датчики и связанное с ними оборудование могут быть размещены и поддержаны внутри участка трубопровода , 31, . В этой конфигурации трубопровод , 31, функционирует как корпус 61 ″ измерителя технологической плотности.

РИС. 4, 9 и 12 иллюстрируют измеритель плотности процесса 33 , включающий в себя вихревой корпус 63 , расположенный внутри трубопровода 31 . Выделяющее вихри тело , 63, предпочтительно имеет форму трехмерного тела обтекания, имеющего входную сторону 81 и множество выходных сторон 83 . Вихревое тело , 63, предпочтительно приспособлено для соединения с трубопроводом 31 или корпусом трубопровода 61 на противоположных сторонах внутри канала для текучей среды 41 трубопровода 31 , как, возможно, лучше всего показано на фиг.4, но может быть меньше диаметра трубопровода 31 или корпуса трубопровода 61 и при этом оставаться в пределах объема настоящего изобретения.

РИС. 4 и 9 показано тело 63 , выделяющее вихри, включающее в себя поверхность 81 , расположенную поперек продольной оси 39 трубопровода 31 , которая предпочтительно имеет или содержит входной порт 91 термодатчика. Выделяющий вихрь корпус , 63, также включает в себя множество расположенных ниже по потоку поверхностей , 83, , по меньшей мере, одна из которых предпочтительно имеет или содержит выходной порт 93 термодатчика.Канал для текучей среды 95 проходит между входным портом 91 термодатчика и выходным портом 93 термодатчика, так что текучая среда, протекающая по трубопроводу, проходит через него для использования с устройством измерения теплового потока, таким как измеритель теплового потока 97 (описан позже).

РИС. 12 показано, что измеритель плотности процесса 33 может также включать в себя устройство измерения завихрений, такое как измеритель завихрений 65 . Вихревой измеритель 65 измеряет частоту вихрей, выходящих из тела 63 , выделяющего вихри, для получения сигнала, указывающего объемный расход жидкости Q _vortex в трубопроводе 31 .Вихревой измеритель 65 , необязательно расположенный рядом с рассеивающим вихри телом, включает в себя память 101 , датчик частоты вихрей 103 и вычислитель объемного расхода 105 . В памяти 101 хранятся данные объема трубопровода для использования вычислителем объемного расхода 105 . Данные объема трубопровода обычно включают в себя внутренний диаметр 55 трубопровода 31 наряду с другими данными, известными специалистам в данной области техники, необходимыми для определения площади поперечного сечения внутренних размеров трубопровода 31 .Датчик частоты вихрей , 103, , определяет частоту вихрей, излучаемых выделяющим вихри телом , 63, , тем самым создавая сигнал скорости потока жидкости, реагирующий на частоту вихрей, излучаемых излучающим вихри телом 63 . Как указано в отношении предыдущих вариантов осуществления, датчик частоты вихрей , 103, предпочтительно имеет форму тензодатчика или датчика давления, расположенного в корпусе 63 , выделяющем вихревой поток, или в корпусе измерителя плотности процесса 61 , но может быть и другим. формы и располагаться в других местах рядом с телом , 63, , выделяющим вихри, и при этом оставаться в пределах объема настоящего изобретения.Калькулятор объемного расхода 105 , предназначенный для приема данных об объеме трубопровода, хранящихся в памяти 101 , и сигнала расхода от датчика частоты вихря 103 , вычисляет сигнал объемного расхода, указывающий объемный расход жидкости. 41 при протекании по трубопроводу 31 . В другой конфигурации вычислитель 105 объемного расхода вихревого измерителя 65 дополнительно расположен для приема сигнала температуры окружающей среды и сигнала статического давления.Сигнал температуры окружающей среды может поступать либо от датчика 111 температуры окружающей среды, связанного с тепловым расходомером 97 , либо от отдельного датчика температуры окружающей среды 113 (фиг. 4). Сигнал статического давления может поступать от отдельного датчика статического давления (не показан). Температура окружающей среды и статическое давление могут использоваться вихревым измерителем для получения сигнала объемного расхода с компенсацией температуры и давления путем компенсации сигнала расхода, соответствующего частоте вихрей, излучаемых выделяющим вихрь телом 63 для температуры и давление, испытываемое датчиком частоты вихрей 103 .В обеих конфигурациях объемный расход Q _vortex можно рассчитать по формуле:
Q _vortex = A × ν,
, где A — площадь поперечного сечения участка трубопровода, на котором расход измеряется, а v — расход жидкости. Кроме того, если внутренний размер 75 корпуса 61 трубопровода по существу не совпадает с внутренним размером 55 трубопровода, память , 101, предпочтительно включает поправочный коэффициент.

Измеритель плотности процесса 33 преимущественно включает в себя устройство измерения теплового массового расхода, такое как тепловой расходомер 97 . Тепловой расходомер , 97, расположен надлежащим образом для создания сигнала массового расхода Q _{, теплового} , указывающего массовый расход жидкости 41 при протекании по трубопроводу 31 . Измеритель теплового потока , 97, может иметь один или несколько элементов теплового расходомера, установленных в, на или рядом с передней кромкой корпуса расходомера 63 , выделяющего вихревой поток, но предпочтительно он расположен внутри корпуса 63 , выделяющего вихри. для минимизации требований к электропроводке и упрощения технологического плотномера 33 .

Тепловой расходомер 97 предпочтительно включает в себя датчик теплового потока погружного типа 141 , расположенный для размещения множества тепловых датчиков и расположенный внутри канала для жидкости 95 , проходящего между входным отверстием теплового датчика 91 и тепловым Выходное отверстие датчика 93 в вихревом корпусе 63 . Зонд теплового потока 141 обычно имеет входной канал 143 теплового датчика, расположенный в гидравлическом сообщении с входным портом теплового датчика 91 на поверхности перед потоком 81 корпуса 63 , выделяющего вихри, чтобы позволить части жидкость, протекающая через канал для жидкости 95 , чтобы войти в датчик теплового потока 141 , и выход термодатчика 145 , расположенный в гидравлическом сообщении с выходным портом 93 термодатчика, по крайней мере, на одной из поверхностей ниже по потоку 83 вихревого тела 63 , чтобы позволить части жидкости выходить из датчика теплового потока 141 .Канал 147 термодатчика проходит между входом 143 термодатчика и выходом 145 термодатчика, так что часть жидкости 41 , протекая через входной порт 91 термодатчика, проходит в термодатчик и проходит через него. вход датчика 143 , и так, что часть жидкости 41 , проходящая через вход 143 термодатчика и через него, выходит из выхода 145 термодатчика и выходит из выходного порта 93 термодатчика (РИС. .4). Как указано выше, хотя датчик теплового потока , 141, показан на фигурах и описан как расположенный внутри корпуса 63 , выделяющего вихревой поток, датчик теплового потока , 141 может быть альтернативно расположен на или рядом с устройством для удаления вихрей. корпус 63 при условии, что датчик теплового потока 141 может принимать или «видеть» текущую жидкость 41 и поток через датчик теплового потока 141 либо не преграждается, либо тепловой расходомер 97 компенсирует для возмущенного потока, возникающего из-за препятствия.

Датчик температуры окружающей среды 111 предпочтительно расположен в канале термодатчика 147 для определения температуры окружающей среды части жидкости 41 , протекающей между входом 143 термодатчика и выходом 145 термодатчика. Датчик обнаружения теплового потока , 149, также предпочтительно расположен в канале теплового датчика 147 для определения количества тепловой энергии, отводимой частью жидкости 41 , протекающей между входом 143 теплового датчика и выходом теплового датчика. 145 .В выбранной конфигурации теплового расходомера , 97, , описанного со ссылкой на фигуры, тепловой расходомер , 97, включает в себя вычислитель сигнала массового расхода теплового расходомера , 151, , реагирующий на датчик температуры окружающей среды 111 и тепловой датчик обнаружения потока 149 для выработки напряжения или тока, необходимого для поддержания постоянной разницы температур между датчиком температуры окружающей среды 111 и датчиком обнаружения теплового потока 149 .Этот постоянный ток или напряжение используется для вычисления сигнала массового расхода Q _{термического} теплового расходомера , 97, . Если поток жидкости затруднен при прохождении через термодатчики теплового расходомера 97 , например, если канал теплового зонда 147 не параллелен продольной оси 39 трубопровода 31 из-за несимметричное расположение поверхности перед потоком 81 вихревого тела 63 или несимметричное расположение датчика теплового потока 141 или канала 147 , вычислитель сигнала массового расхода 151 теплового расходомер , 97, может включать в себя компенсатор сигнала теплового массового расхода , 153, для компенсации ошибки, вызванной затрудненным потоком.

Определитель характеристик жидкости 161 включает в себя узел первичного вычислителя плотномера 33 . Определитель характеристик текучей среды , 161, расположен в сообщении с вихревым измерителем , 65, и тепловым расходомером , 97, , чтобы обрабатывать полученные от них сигналы. Определитель 161 характеристик жидкости включает в себя вычислитель 163 плотности жидкости. Хотя определитель характеристик жидкости может включать в себя вычислитель массового расхода, вычислитель массового расхода не требуется согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения, поскольку тепловой расходомер , 97, непосредственно выдает сигнал Q _{, тепловой} , указывающий массовый расход. жидкости 41 при протекании по трубопроводу 31 .Вычислитель плотности жидкости 163 реагирует на сигнал объемного расхода Q _vortex , полученный от вихревого расходомера 65 , и сигнал массового расхода теплового расходомера Q _Thermal , полученный от массового расходомера 97 и предназначен для вычисления сигнала плотности, указывающего на плотность текучей среды. Плотность _{в потоке} , где:
Плотность _{в потоке} = Q _{термический} / Q _{вихревой} .

РИС. 12 иллюстрирует отображение характеристик текучей среды 35 , расположенное вне канала для текучей среды 37 трубопровод 31 технологического плотномера 33 (фиг. 2) в связи с другими компонентами технологического плотномера 33 и обычно размещаются на удалении от датчиков плотномера технологического процесса. Дисплей 35 характеристик жидкости расположен для приема сигнала объемного расхода, сигнала плотности и второго сигнала массового расхода для отображения объемного расхода 182 , плотности текущей жидкости 183 и массового расхода 184 проточной жидкости 41 .Объемный расход предпочтительно получают непосредственно от вихревого расходомера 65 . Сигнал плотности принимается от определителя характеристик текучей среды , 161, , а сигнал массового расхода предпочтительно поступает непосредственно от теплового расходомера , 97, , хотя другие методологии установления сигнального соединения входят в объем настоящего изобретения.

Вариант осуществления настоящего изобретения также преимущественно обеспечивает способ измерения характеристик текущей текучей среды в трубопроводе с использованием измерителя технологической плотности, по меньшей мере части которого расположены внутри канала для текучей среды трубопровода.Как правило, метод включает в себя размещение вихревого тела (обтекания) внутри трубопровода, измерение частоты вихрей, выделяющихся из вихревого тела, определение объемного расхода, измерение разницы между давлением, испытываемым на проточной стороне трубопровода. вихревое тело и статическое давление жидкости в трубопроводе, измерение статического давления и температуры окружающей среды жидкости в трубопроводе, определение плотности и массового расхода и вывод плотности, массового расхода и объемного расхода для отображения .

Более конкретно, как, возможно, лучше всего показано на фиг. 13, пользователь заранее определяет площадь поперечного сечения трубопровода 31, , имеющего текущую текучую среду 41 (этап 201 ). Пользователь устанавливает вихревой корпус 63 . Установка может быть выполнена путем индивидуальной установки вихревого тела 63 внутри существующего участка трубопровода 31 (фиг.4) или путем установки вихревого тела 63 в корпус 61 , который может располагаться коаксиально между участками 43 , 45 трубопровода 31 (ФИГ.2) или во внутреннем проходе трубопровода 37 (фиг. 3). Выделяющее вихри тело , 63, обычно располагается поперек внутреннего диаметра 55 трубопровода, поперечно направлению потока текучей среды 41 . Поверхность , 81, , выходящая за пределы вихревого тела , 63, , предпочтительно расположена перпендикулярно направлению потока текучей среды 41 . Выделяющее вихри тело 63 вызывает образование вихрей Фон Кармана, когда текучая среда 41 течет внутри трубопровода 31 .Вихревой корпус 63 также включает входные порты 85 , на которые воздействует текучая среда 41 , текущая внутри трубопровода 31 , имеющая полное давление, эквивалентное сумме кинетического и статического давлений текущей текучей среды 41 . Вихревой корпус 63 дополнительно включает нижерасположенные порты 87 , на которые воздействует текучая среда 41 , протекающая внутри трубопровода 31 , имеющая только статическое давление, и пару коллекторов 115 , 121 в пределах вихревой корпус 63 для индивидуального канала текучей среды, имеющей полное давление, отдельно от текучей среды, имеющей только статическое давление.

Пользователь также устанавливает устройство определения частоты завихрений 103 , часть измерителя завихрений (выпадения) 65 , на корпусе 63 , отводящем завихрение, или внутри него, в корпусе измерителя плотности процесса 61 , или трубопровод 31 , в непосредственной близости от вихревого тела 63 . Датчик частоты вихрей , 103, , как описано выше, обычно имеет форму тензодатчика, датчика давления или акустического датчика.Когда текучая среда течет 41 по трубопроводу 31 , тело обтекания (отвод вихрей) 63 вызывает распространение вихрей. Вихревой измеритель 65 измеряет (блок 203 ) частоту вихрей Фон Кармана, выделяемых телом 63 , выделяющим вихри. Затем вихревой измеритель , 65, выдает соответствующий истинный сигнал скорости потока текучей среды вихревого измерителя. Вихревой измеритель также может определять и выводить объемный расход (блок , 205, ) из истинного расхода текучей среды, измеренного датчиком частоты вихрей, в сочетании с заранее определенными объемными данными трубопровода, обычно сохраненными в памяти вихревого измерителя.Вихревой измеритель 65 обычно определяет объемный расход путем вычисления произведения расхода жидкости, определенного датчиком частоты завихрений 103 , на площадь поперечного сечения жидкости из столба 41 , протекающей в трубопроводе 31 . Другие методики определения скорости потока текучей среды по трубопроводу и, соответственно, объемного расхода посредством использования вихревого тела, известные и понятные специалистам в данной области, конечно, находятся в пределах объема настоящего изобретения.

Пользователь устанавливает измеритель перепада давления 89 , предпочтительно в форме усредняющей трубки Пито, для взаимодействия с корпусом 63 , выделяющим вихри. Пользователь также устанавливает либо датчик теплового потока 141 , имеющий датчик температуры окружающей среды 111 , либо отдельный датчик температуры окружающей среды 113 , расположенный так, чтобы иметь возможность измерять температуру текучей среды 41 внутри трубопровода 31 , обычно не зависит от других компонентов настоящего изобретения.Датчик температуры окружающей среды , 113, обычно имеет форму термистора, но может быть датчиком другого типа, известным и понятным специалистам в данной области техники. Измеряется температура окружающей среды текущей текучей среды 41 и статическое давление текущей текучей среды 41 (блок 207 ). Измеритель перепада давления 89 измеряет общее давление протекающей жидкости 41 на вихреобразующем теле 63 и статическое давление протекающей жидкости и может определять перепад давления (блок 209 ) между общими значениями. и статическое давление.Измеритель перепада давления дополнительно определяет (блок , 211, ) и выводит сигнал скорости потока, зависящий от плотности, который обычно пропорционален объемному расходу, но может быть пропорционален другим значениям, зависящим от плотности и расхода. В некоторых конфигурациях выходной сигнал измерителя перепада давления может корректироваться на температуру и давление измерителем перепада давления.

Истинный удельный вес текущей текучей среды может быть определен (блок 213 ) из заданной базовой удельной массы текучей среды, скорости потока текучей среды вихревого измерителя и скорости потока измерителя перепада давления, зависящего от плотности.Плотность текущей текучей среды 41 может быть соответственно определена (этап 215 ) из удельного веса текущей текучей среды и базовой плотности с помощью определителя характеристик текучей среды 161 , имеющего вычислитель плотности текучей среды 163 . Массовый расход также может быть рассчитан на основе плотности текущей жидкости, рассчитанной определителем характеристик жидкости 161 , и объемного расхода на вихревом расходомере 65 .

Если конфигурация, выбранная для измерителя перепада давления 89 , не обеспечивает компенсацию давления и температуры (блок 217 ), расчет плотности и массового расхода может быть неточным.Устройство формирования сигнала 133 может определять плотность с поправкой на давление и температуру (блок 219 ) из статического давления измерителя перепада давления 89 и температуры окружающей среды независимого датчика температуры окружающей среды 113 или датчика температуры окружающей среды 111 теплового расходомера 97 , если так сконфигурировано. В любой конфигурации плотность и массовый расход вместе с объемным расходом из расходомера выводятся (блок , 221, ) на дисплей 35, характеристик жидкости способом, известным и понятным специалистам в данной области техники.

В варианте осуществления настоящего изобретения пользователь может установить измеритель теплового потока 97 или подобное устройство рядом с корпусом 63 , выделяющим вихри. Если так установлен (блок 223 ), массовый расходомер может использоваться для проверки плотности и массового расхода, вычисленных по сигналу расхода расходомера перепада давления. Массовый расходомер обычно имеет форму теплового расходомера , 97, , который измеряет изменение тепловой энергии (блок , 225, ), пропорциональное массе текучей среды 41, , взаимодействуя с тепловым датчиком потока , 149, , и выводит сигнал, указывающий на массовый расход независимо от плотности.Массовый расход может быть определен (блок , 227, ) непосредственно из массового расходомера , 97, . Верификатор 171 , имеющий собственный вычислитель плотности жидкости 173 , может определять проверочную плотность (блок 229 ) из сигнала массового расхода теплового расходомера 97 в сочетании с сигналом объемного расхода от вихря. метр 65 . Верификатор 171 , также имеющий компаратор 175 , может сравнивать (блок 231 ) сигнал плотности с компенсацией давления и температуры либо от определителя характеристик флюида 161 , либо от формирователя сигнала 133 , в зависимости от выбранной конфигурации. , с сигналом плотности от вычислителя плотности жидкости 173 верификатора 171 , чтобы проверить надежность плотности, определенной из сигнала расхода измерителя перепада давления.Если сигнал плотности находится в пределах предварительно выбранного допуска (блок 233 ), например 4%, верификатор 171 может выводить (блок 235 ) сигнал подтвержденной плотности на дисплей характеристик флюида 35 . Компаратор 175 может также сравнивать (блок 237 ) сигнал массового расхода от определителя характеристик жидкости 161 с сигналом массового расхода от теплового расходомера 97 , чтобы проверить надежность массового расхода. определенная по сигналу расхода расходомера перепада давления находится в пределах предварительно выбранного допуска (блок 239 ), например 4%.Если это так, верификатор может вывести (этап , 241, ) подтвержденный сигнал массового расхода на дисплей 35 характеристик текучей среды.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения, который, возможно, лучше всего показан на фиг. 14, включает в себя способ измерения характеристик текучей среды в трубопроводе с использованием измерителя технологической плотности, по меньшей мере части которого расположены внутри канала для текучей среды трубопровода. Как и в предыдущих вариантах осуществления, пользователь заранее определяет площадь поперечного сечения трубопровода 31, , имеющего текущую текучую среду 41 (этап , 251, ).Пользователь также устанавливает вихревой (обрывистый) корпус 63 . Установка может быть выполнена путем индивидуальной установки вихревого тела 63 внутри существующего участка трубопровода 31 (фиг.4) или путем установки вихревого тела 63 в корпус 61 , который может быть размещенным коаксиально между участками 43 , 45 трубопровода 31 (фиг. 2) или внутри внутреннего прохода трубопровода 37 (фиг.3). Выделяющее вихри тело 63 обычно располагается поперек внутреннего диаметра 55 трубопровода 31 , поперечно направлению потока текучей среды 41 . Выделяющее вихри тело 63 вызывает образование вихрей Фон Кармана, которые можно легко измерить, когда жидкость 41 течет по трубопроводу 31 .

Пользователь также устанавливает устройство или датчик частоты вихрей 103 , часть вихревого измерителя 65 , либо в корпусе для отвода вихрей 63 , корпусе измерителя технологической плотности 61 , либо в положении на трубопроводе 31 , в трубопроводе или внутри него, рядом с корпусом 63 , выделяющим вихри, или внутри него.Когда жидкость 41 течет по трубопроводу 31 , тело 63 , выделяющее вихри, вызывает распространение вихрей. Вихревой измеритель 65 измеряет частоту вихрей Фон Кармана (блок 253 ), излучаемых телом 63 , выделяющим вихри. Вихревой измеритель 65 затем определяет (блок 255 ) объемный расход текучей среды 41 по скорости потока текучей среды, измеренной датчиком частоты вихря , 103, , и заранее заданным объемным данным трубопровода, обычно хранящимся в памяти. 101 вихревого измерителя 65 и выводит соответствующий сигнал скорости потока текучей среды вихревого измерителя для отображения.Вихревой измеритель 65 обычно определяет объемный расход путем вычисления произведения расхода жидкости, определенного датчиком частоты вихрей 103 , на площадь поперечного сечения столба жидкости 41 , протекающей в трубопроводе 31 .

Пользователь также устанавливает измеритель теплового потока 97 или подобное устройство рядом с корпусом для рассеивания вихрей 63 . Тепловой расходомер , 97, включает в себя тепловые датчики для измерения температуры окружающей среды и изменения тепловой энергии в текущей текучей среде 41 (блок 257 ), с помощью которых тепловой расходомер может определять массовый расход и выводить сигнал, указывающий массу. скорость потока (блок 259 ) пропорциональна плотности жидкости.Определитель характеристик жидкости 161 , имеющий вычислитель плотности жидкости 163 , может определять плотность (блок 261 ) по сигналу объемного расхода от вихревого расходомера 65 и сигнала массового расхода от теплового расходомера 97 . Все три измерения характеристик текучей среды, плотности, массового расхода и объемного расхода могут быть переведены пользователю с помощью дисплея 35, характеристик текучей среды или другой методологии, известной и понятной специалистам в данной области техники.

Важно отметить, что хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в контексте полностью функциональной системы, специалисты в данной области техники поймут, что механизм настоящего изобретения и / или его аспекты могут быть распределены в форме машиночитаемого носителя инструкций в различных формах для выполнения на процессоре, процессорах и т.п. .Примеры машиночитаемых носителей включают, но не ограничиваются ими: энергонезависимые носители с жестким кодированием, такие как постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) или стираемые электрически программируемые запоминающие устройства только для чтения (ЭСППЗУ), носители записываемого типа, такие как гибкие диски, жесткие диски. , CD-ROM, CD-R / RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R / RW, DVD + R / RW и флэш-накопители, а также носители типа передачи, такие как цифровые и аналоговые каналы связи.

Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя машиночитаемый носитель, который может считывать компьютер для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе.Например, согласно варианту осуществления настоящего изобретения машиночитаемый носитель может включать в себя набор инструкций, которые при выполнении компьютером заставляют компьютер выполнять операцию вычисления плотности, указывающую на плотность текущей текучей среды и массовый расход. скорость, показывающая массовый расход текущей текучей среды, в ответ на полученный / измеренный объемный расход и полученный / измеренный сигнал расхода измерителя перепада давления. Объемный расход текучей среды, протекающей в трубопроводе 31 , например, может быть получен или измерен с помощью вихревого измерителя 65 , расположенного рядом с телом 63 , выделяющим вихревой поток, расположенным в трубопроводе 31 .Корпус , 63, , отводящий вихревой поток, может иметь верхнюю поверхность 81 , включающую, по меньшей мере, одно входное отверстие для полного давления 85 и нижнюю поверхность 83 , имеющую, по меньшей мере, одно входное отверстие для статического давления 87 . Сигнал расхода измерителя перепада давления для текущей текучей среды, например, может быть получен или измерен измерителем перепада давления , 89, , расположенным рядом с телом 63 , отводящим вихри.Согласно варианту осуществления настоящего изобретения плотность может быть определена сначала путем определения удельного веса текущей текучей среды по объемному расходу и расходу измерителя перепада давления, как описано ранее.

Инструкции также могут включать инструкции для выполнения операций по кондиционированию плотности для формирования плотности с компенсацией температуры и давления, в зависимости от полученной или измеренной температуры окружающей среды и статического давления. Например, температура окружающей среды может быть получена или измерена датчиком температуры окружающей среды, например.g., датчик 111 , электрически соединенный с тепловым расходомером 97 , или датчик 113 , расположенный рядом с телом 63 , выделяющим вихри. Статическое давление, например, можно получить от измерителя перепада давления 89 или через него. Инструкции также могут включать в себя операции по предоставлению данных для отображения объемного расхода 182 , условной плотности 183 и условного массового расхода 184 в соответствующих полях отображения.

Инструкции могут включать в себя инструкции для выполнения операции определения плотности по массовому расходу с использованием, например, измерителя массового расхода, например тепловой расходомер 97 и объемный расход от вихревого расходомера 65 . Инструкции также могут включать в себя инструкции для выполнения операции проверки точности первой плотности с компенсацией давления и температуры в зависимости от определенной второй плотности из измеренного массового расхода и / или проверки точности первого массового расхода в зависимости от определенной второй плотности. массовый расход.Инструкции также могут включать в себя те, которые выполняют операцию предоставления данных для отображения плотности 183 , массового расхода 184 и объемного расхода 182 на дисплее характеристик жидкости 35 , расположенном для получения плотности, объемного расхода скорость и массовый расход, а также предоставление данных для отображения индикаторов, указывающих подтвержденную плотность 185 и подтвержденный массовый расход 186 . Обратите внимание, что полученный второй массовый расход может быть определен с помощью термодатчика , 149, , расположенного рядом с телом 63 , выделяющим вихревой поток.Также обратите внимание, что в соответствии с различными конфигурациями, термодатчик , 149, принимает препятствующий поток жидкости, который вызывает ошибку в вычислении / измерении второго массового расхода. Соответственно, инструкции могут также включать инструкции для выполнения операций по компенсации ошибки в вычислении / измерении второго массового расхода.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения может включать в себя машиночитаемый носитель, который может считывать компьютер для измерения характеристик потока текучей среды в трубопроводе, имеющий набор инструкций, которые при выполнении компьютером заставляют компьютер выполнять операции вычисления плотность, указывающая на плотность текущей текучей среды в зависимости от принятого или измеренного объемного расхода и расхода теплового расходомера, и предоставляющая данные для отображения, например, на дисплее характеристик жидкости 35 , объемный расход 182 , плотность 183 и массовый расход 184 в соответствующих полях дисплея.Скорость распространения вихревой частоты текучей среды, протекающей в трубопроводе , 31, , может быть получена или измерена с помощью вихревого измерителя , 65, , расположенного рядом с телом 63 , выделяющим вихревой поток, расположенным в трубопроводе 31 .

В соответствии с этим вариантом осуществления, тело 65 , выделяющее вихри, может иметь поверхность перед потоком 81 , множество поверхностей ниже по потоку 83 , канал термодатчика или канал для жидкости 95 , проходящий между поверхностью входа 81 и по меньшей мере одну из поверхностей , 83, , расположенных ниже по потоку, и датчик теплового потока , 141, , расположенный внутри канала для текучей среды , 95, .Зонд теплового потока 149 может иметь впускной порт 143 , выпускной порт 145 и канал 147 теплового датчика, расположенный между ними и внутри прохода для жидкости 95 , расположенный для образования второго прохода для жидкости. внутри канала для жидкости 95 . Датчик теплового потока , 141, может также иметь по меньшей мере один датчик температуры , 149, , расположенный в канале теплового датчика 147 , если он сконфигурирован таким образом, или в проходе 95 , если он не сконфигурирован.Массовый расход текущей текучей среды может быть получен и / или измерен с помощью теплового расходомера , 97, , расположенного, например, рядом с телом 63 , рассеивающим вихри. Измеритель теплового потока , 97, может быть электрически соединен с тепловым датчиком , 149, и датчиком температуры окружающей среды, например, датчиком 111 , расположенным в канале теплового датчика 147 (см. РИС. 8) ) или датчик 113 (см. РИС.10) расположен так, чтобы доходить до канала термодатчика 147 .

Инструкции могут включать в себя инструкции для выполнения операции вычисления второй плотности, также указывающей на плотность текущей текучей среды в зависимости от принятого объемного расхода и сигнала расхода измерителя перепада давления. Сигнал расхода измерителя перепада давления для текущей текучей среды, например, может быть получен или измерен измерителем перепада давления 89 , расположенным рядом с телом 63 , рассеивающим вихри.Инструкции также могут включать в себя инструкции для выполнения операций сравнения первой плотности со второй плотностью, чтобы тем самым проверить точность первой плотности, и предоставления данных для отображения знаков, указывающих подтвержденную плотность. Преимущественно такие знаки могут отображаться в поле , 185, с подтвержденной плотностью на дисплее 35 характеристик текучей среды.

Инструкции также могут включать в себя инструкции для выполнения операции вычисления второго массового расхода, также указывающего на массовый расход текущей текучей среды в зависимости от принятого объемного расхода и сигнала расхода при перепаде давления.Сигнал расхода при перепаде давления может быть получен с помощью измерителя перепада давления , 89, , который может быть расположен рядом с телом 63 , выделяющим вихревой поток. Инструкции также могут включать в себя инструкции для выполнения операций сравнения первого массового расхода со вторым массовым расходом, чтобы тем самым проверить точность второго массового расхода, и предоставления данных для отображения индикаторов, указывающих проверенный массовый расход, предпочтительно, например, в , соответствующее поле 185 проверки массового расхода на дисплее 35 характеристик жидкости.

В качестве альтернативы инструкции могут включать в себя инструкции для выполнения операций по определению второй плотности, также указывающей на плотность текущей жидкости в зависимости от объемного расхода и сигнала расхода при перепаде давления, а также для компенсации второй плотности статическим давлением и температурой окружающей среды. протекающей жидкости, чтобы тем самым определить вторую плотность с компенсацией давления и температуры. Инструкции могут дополнительно включать в себя инструкции для выполнения операции определения второго массового расхода, также указывающего на массовый расход текущей текучей среды в зависимости от объемного расхода и определенной второй плотности с компенсацией давления и температуры.Преимущественно вторую плотность с компенсацией давления и температуры можно сравнивать с первой плотностью, определенной из массового расхода, измеренного измерителем массового расхода, например, тепловым расходомером , 97, , чтобы тем самым проверить точность первой плотности. Также предпочтительно, чтобы второй массовый расход, определенный из плотности с компенсацией давления и температуры, также можно было сравнивать с первым массовым расходом, измеренным измерителем массового расхода, чтобы тем самым проверить точность первого массового расхода.Инструкции дополнительно включают в себя те, которые выполняют операцию предоставления данных для отображения индикаторов, указывающих подтвержденную первую плотность и подтвержденный первый массовый расход, в их соответствующих полях , 185, , , 186, .

Настоящая заявка относится к заявке на патент США сер. № 10 / 856,492, поданный 28 мая 2004 г., озаглавленный «Система для измерения плотности, удельного веса и расхода жидкостей, измеритель и связанные методы», в котором заявлены приоритет и преимущества U.S. Предварительная заявка на патент № 60/495743, поданная 15 августа 2003 г., обе включены в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте.

На чертежах и в описании были раскрыты варианты осуществления изобретения, и хотя используются конкретные термины, термины используются только в описательном смысле, а не в целях ограничения. Изобретение было описано довольно подробно со ссылкой на эти проиллюстрированные варианты осуществления. Однако будет очевидно, что различные модификации и изменения могут быть выполнены в рамках сущности и объема изобретения, как описано в предшествующем описании и как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Можно вообще? Измерение удельного веса с помощью Arduino или Raspberry Pi | Стр. 3 | Homebrew Talk

Сначала обновите диапазон давления и требования к чувствительности. Допустим, минимальная глубина сусла, которую кто-то может захотеть измерить, составляет 30 см (мое приложение больше похоже на 60 см), а максимальная в приложении для домашнего пивоварения составляет 135 см (например, Ss brewtech 1bbl unitank). Наивысший требуемый уровень чувствительности будет составлять 0,0004 фунта на квадратный дюйм (на точку силы тяжести при минимальной глубине датчика), а максимальное давление, которое когда-либо потребуется для считывания, будет 2,2 фунта на квадратный дюйм (1,120 фунтов на квадратный дюйм на глубине 135 см).

Сначала я посмотрел на аналоговые датчики, так как они не будут взаимодействовать с компьютером, но избавят от необходимости брать пробы под действием силы тяжести.Они действительно продают датчики в нужном диапазоне (0–3 фунта на квадратный дюйм), но я не смог найти ни одного, безопасного для пищевых продуктов, и мне не понравилась идея их дезинфекции.

Датчики Honeywell (https://sensing.honeywell.com/honey…essure-mpr-series-datasheet-32332628-d-en.pdf) имеют множество версий, но, конечно, найти подходящую запасы где-нибудь, где можно отправить вам небольшие объемы, сложно. Это хорошее место для начала, потому что они водонепроницаемы (бит датчика), с температурной компенсацией, дешевы, имеют встроенное аналогово-цифровое преобразование и есть готовые коммутационные платы, которые подключат их к Arduino Uno.Я просмотрел множество других вариантов, и они, кажется, объединены в три группы:

1. Датчики промышленного применения, которые хороши, но очень дороги. Есть домашняя пивоваренная компания, которая продает один из них за 400 долларов, применяя его для измерения глубины жидкости.
2. Маленькие пластиковые, иногда с зазубринами, датчики, предназначенные для монтажа на печатную плату. Они бывают разных форм, но, как правило, предназначены для работы с сухим газом, работающим под давлением, и их будет нелегко очистить, если в них попал мусор, если они даже выживут.
3. Платы датчика барометра. Не подходит для этого применения, поскольку датчики имеют неправильную форму и характеристики.

Более подробно о датчиках Honeywell: необходима «манометрическая» (манометрическая или дифференциальная, в отличие от абсолютной) версия, потому что я не хочу измерять и компенсировать атмосферное давление. Мне нужен датчик с максимально близким диапазоном до 2,2 фунтов на квадратный дюйм (152 мбар / 15,17 кПа / 114 мм рт. Ст.), Потому что точность будет одинаковой во всем диапазоне между датчиками, поэтому больший диапазон означает большую точность.Это означает одно из следующих:

0160MG или 0016KG — идеально (максимальное измерение 160 мбар / 16 кПа)
0250MG или 0025KG — все еще хорошо (в 2 раза больше необходимого диапазона)
0400MG, 0040KG, 0005PG, 0300YG — не очень хорошо (все немного меньше в 3 раза от необходимого диапазона)

Затем я хочу указать версию с L (длинный датчик, чтобы надеть трубку) и S (силиконовое покрытие на конце датчика; похоже, это пищевой сорт версия, хотя и не на 100% ясна) в коде детали.

Что касается точности измерения: это было сложно решить.x возможных значений — я думаю, что это правильно), несколько нижних датчиков предназначены для того, чтобы вычистить уровень точности, необходимый для распознавания изменений одной точки тяжести на 30-сантиметровой глубине сусла. Менее хорошо, но все равно хорошо.

В таблице данных также есть цифры ошибок (плюс-минус 2,5%), но я не смогу интерпретировать, что они означают, поскольку они явно более сложны, чем просто «ваше показание может быть на 2,5% меньше или больше. фактическое значение ». Я предполагаю, что они описывают полный диапазон ошибок в совершенно разных условиях измерения и поэтому здесь не актуальны.

Вывод: вроде все эти датчики исправны. Возможно. А как насчет поиска?

Ни один из вышеперечисленных датчиков не доступен в Великобритании как отдельные датчики индивидуально онлайн (YMMV в США). Однако удобно, что датчик 0300YG продается предварительно смонтированным на печатной плате здесь: https://www.digikey.co.uk/product-d…2rbboFwo2PuPo4c-JquL5tblMfn2aY4YaAsVeEALw_wcB

Honeywell также может использоваться с тестовыми платами. широкий спектр их датчиков на случай, если вы можете найти отдельный датчик 0160MG / 0016KG и хотите заранее подготовить способ его установки: https: // www.digikey.co.uk/product-d…uctivity-solutions/SEK002/480-7110-ND/8024261

Похоже, я собираюсь получить датчик Honeywell 0300YG на коммутационной плате, подключить его к Arduino Уно и поиграйте. Мне понадобится трубка и сквозное уплотнение стенки ферментера, которое будет подключаться к датчику (диаметром 2,5 мм и длиной всего 3,7 мм). С этими битами будет сложно разобраться. Если мне удастся натянуть силиконовую трубку достаточно туго и расположить ее так, чтобы она не соскользнула с датчика (возможно, приклеить трубку к жесткому корпусу, в котором находится Arduino и коммутационная плата), я могу снять и очистить трубку, когда внутрь попадет сусло.

Microsoft Word — Hovud.doc

% PDF-1.6 % 948 0 объект > эндобдж 950 0 объект > эндобдж 506 0 объект > эндобдж 945 0 объект > поток 2008-10-06T11: 50: 15 + 02: 002007-11-14T10: 19: 37 + 01: 002008-10-06T11: 50: 15 + 02: 00PScript5.dll, версия 5.2.2application / pdf