Спосіб вимірювання витрати газових середовищ

Спосіб вимірювання витрати газових середовищ, що ґрунтується на перетворенні випадкових процесів, тобто шумів за допомогою відповідного давача в неперервний електричний сигнал, величина якого пропорційна рівню шумів контрольованого середовища залежно від швидкості його руху у трубопроводі, який відрізняється тим, що для визначення величини витрати у трубопроводі додатково встановлюють турбулізатор, а про величину витрати судять виходячи зі зміни статистичних характеристик випадкових коливань, тобто шумів, які генерує турбулізатор, таких як ентропія, дисперсія, енергія, початкові та центральні моменти вищих порядків. (19) (21) a200911068 (22) 02.11.2009 (24) 25.08.2011 (46) 25.08.2011, Бюл.№ 16, 2011 р. (72) МЕЛЬНИЧУК СТЕПАН ІВАНОВИЧ, РУДАК СТЕПАН МИКОЛАЙОВИЧ (73) МЕЛЬНИЧУК СТЕПАН ІВАНОВИЧ, РУДАК СТЕПАН МИКОЛАЙОВИЧ (56) UA 77083; 16.10.2006 US 4809558; 07.05.1989 WO2009068090; 04.06.2009 US 4627294; 12.08.2009 US 6213975 B1;10.04.2001 UA 62387; 15.12.2003 RU 2178076 C1; 10.01.2002 3 вимірюваним середовищем і є пропорційні до швидкості його руху. Утворення випадкових коливань (шумів) в потоці вимірюваного середовища зумовлюється зміною швидкості його переміщення, фізико-хімічних властивостей, температури, тиску тощо. Перетворивши випадкові коливання (шуми) за допомогою відповідного давача в сигнал, зручний для обробки і визначивши зміну спектральних (амплітудно-частотної, фазочастотної тощо) характеристик отриманого сигналу отримують величину, яка пропорційна до витрати середовища, що рухається. Недоліком такого способу вимірювання витрати є те, що в ньому не враховується вплив місцевих опорів як перед, так і після вимірювального перетворювача, які, залежно від режиму протікання контрольованого середовища, зумовлюють появу додаткових складових у згаданих випадкових процесах (шумах), амплітуда яких може бути більшою від інших коливань, які є носіями інформації про витрату. В основу винаходу поставлено задачу створити спосіб вимірювання витрати газових середовищ за статистичними характеристиками шумів, зумовлених обтіканням додатково встановленого турбулізатора шляхом співставлення статистичних характеристик випадкових коливань (шумів): ентропії, дисперсії, енергії, початкових та центральних моментів вищих порядків, що утворюються внаслідок обтікання турбулізатора (вихроутворювального пристрою), що дозволяє значно зменшити вплив сторонніх шумів на вимірювальний процес і, як наслідок, підвищити точність вимірювання. Суть винаходу полягає у тому, що у способі вимірювання витрати газових середовищ, що ґрунтується на перетворенні випадкових процесів (шумів) за допомогою відповідного давача в неперервний електричний сигнал, величина якого пропорційна рівню шумів контрольованого середовища залежно від швидкості його руху у трубопроводі, для визначення величини витрати у трубопроводі додатково встановлюють турбулізатор, а про величину витрати судять виходячи зі зміни статичних характеристик випадкових коливань (шумів), які генерує турбулізатор. Утворення випадкових коливань (шумів) у потоці вимірюваного середовища при застосуванні турбулізатора - основного джерела шумів, дозволяє суттєво збільшити потужність випадкових акустичних коливань, що несуть інформацію про витрату, в точці вимірювання. Такий підхід зумовлює зростання потужності інформаційного сигналу і, як наслідок, зменшення впливу сторонніх сигналів, що утворюються в результаті взаємодії потоку з конструктивними елементами трубопроводу. На кресленні фіг. 1 показано схему вимірювання витрати газу з монтажем первинного перетворювача акустичних коливань у турбулізаторі, на фіг. 2 - після турбулізатора. Згідно зі схемою фіг. 1 у трубопроводі 1 додатково встановлено турбулізатор 2, в який вмонто 95677 4 вано первинний перетворювач акустичних коливань 3, що зв'язаний через акустичний ізолятор 4 з блоком перетворення сигналу 5, дані з якого зчитуються обчислювачем 6. Згідно зі схемою фіг. 2 у трубопроводі 1 додатково встановлено турбулізатор 2, первинний перетворювач акустичних коливань 3 вмонтовано в стінку трубопроводу 1 таким чином, щоб він контактував з вимірюваним середовищем, але не створював опору протіканню газу. Первинний перетворювач акустичних коливань 3 ізольований від трубопроводу 1 акустичним ізолятором 4 і зв'язаний з блоком перетворення сигналу 5, дані з якого зчитуються обчислювачем 6. Для вимірювання витрати контрольованого середовища використовують первинний перетворювач акустичних коливань 3 (тип давача В62081), що перетворює випадкові акустичні сигнали (шуми), які утворюються турбулізатором 2в аналоговий електричний сигнал. Спосіб вимірювання витрати газових середовищ реалізується наступним чином. Початкові вимірювання здійснюють в стані умовного спокою вимірюваного середовища, коли протікання газу по трубопроводу 1 відсутнє. Неперервні акустичні коливання, що утворюються газом, після проходження турбулізатора 2 за допомогою первинного перетворювача акустичних коливань 3 перетворюються в аналоговий сигнал, що передається на блок перетворення сигналу 5, який формує послідовні цифрові інформаційні пакети, що за допомогою обчислювача 6 неперервно зчитуються і одночасно трансформуються в статистичні характеристики кожного інформаційного пакета. Усереднені значення кожного пакета по вибраних частотних смугах фіксуються в пам'яті обчислювача 6. Лінію зв'язку первинний перетворювач акустичних коливань 3 - блок перетворення сигналу 5 на виході з трубопроводу 1 ущільнено акустичним ізолятором 4. (Фіг. 1), крім того, в нього поміщено первинний перетворювач акустичних коливань 3 (Фіг. 2). Вимірювання здійснюють почергово для кожної величини витрати газу і формують функціональну залежність зміни статистичних характеристик випадкових коливань (шумів) газу від зміни величини його витрати. Отриману градуювальну характеристику використовують для обчислення поточних значень витрати газу в процесі вимірювання. Основними перевагами такого підходу до вимірювання витрати газу є те, що характеристика практично не залежить від амплітуди випадкових коливань зумовлених конструктивними особливостями трубопроводу, а більшою мірою залежить від зміни поточних статистичних характеристик шумів, які генерує турболізатор. Технічний результат від використання способу вимірювання витрати газових середовищ полягає у значному зменшенні впливу сторонніх шумів на вимірювальний процес і, як наслідок, підвищенні точності вимірювання. 5 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 95677 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601