Файл: Ильинский В.М. Измерение массовых расходов.pdf

Если скорость газа меняется по сечению трубки, то, изменяя положение луча лазера относительно оси труб­ ки, по изменению разности частот можно измерить про­ филь скоростей исследуемой 'среды.

К оптическим массовым расходомерам можно отне­ сти приборы, которые измеряют скорость изменения уровня жидкости в баке известной конфигурации. Уст­ ройство одного из таких расходомеров, разработанного при участии автора, показано на рис. 3,а. Принцип дей­ ствия такого прибора заключается в следующем. Свето­ вой поток от источника света 4 после прохождения кон-

Рис, 3.

денсора 10 попадает в интерферометр, образованный светоделительными элементами 7 .и зеркалами 6. В од­ ном из плеч интерферометра в баке / с прозрачным ок­ ном 3 находится измеряемая жидкость. Пройдя плечи интерферометра, световые потоки смешиваются и после линзы 5 и диафрагмы 9 образуют интерференционные полосы, которые проектируются на щели фотоприемни­ ков 8 [Л. 6, 7].

При истечении жидкости из бака постоянного сече­ ния 'скорость понижения ее уровня будет пропорцио­ нальна расходу. В этом случае 'изменение уровня на величину Ах приведет к изменению разности хода

20

iV=Ax(rtC B—1)/ЯцЕ импульсов на выходе фотоприемиика, т. е. частота следования импульсов связана с массовым расходом криогенных жидкостей следующим образом:

*( « o . - i ) Q t

где Sq — площадь сечения бака.

Порог чувствительности такого расходомера опреде­ ляется дискретностью счета. Преимуществом прибора является наличие выходного сигнала в цифровом виде. Погрешность расходомера составила менее 1% в диапа­ зоне измерения.

Использование интерференционных явлений открыва­ ет возможность построения «разностных схем» расходо­ меров. Возможная схема такого устройства показана .на рис. 3,6. Здесь при помощи специального светоделительного элемента 14 'световой поток делится на два и на­ правляется в два резервуара / с жидкостью 2. После отражения от зеркал 6, установленных на дне баков, световые потоки смешиваются при помощи того же дели­ тельного элемента, образуя интерференционную полосу. Используя описанную выше методику счета интерферен­ ционных полос, «пробегающих» перед приемной щелью фотоприемника, может "быть измерена разность массо­ вых расходов криогенной жидкости, вытекающей из ба­ ков {Л. 8—10].

6. Расходомеры периодического взвешивания обычно применяются для измерения небольших массовых расхо­ дов жидкостей и являются устройствами, в которых по­ ток прерывается на определенные порции по массе либо

которые в отечественной литературе получили название

ния, но интерес к ним продолжает существовать и име­ ется ряд сообщений о некоторых удачных их примене­ ниях. Принципиальная схема расходомера такого типа показана на рис. 4,а. После трубы 1 поток разветвляет­ ся в первичном преобразователе расхода на две парал-

21

в Башкирском филиале ВНИИКАиефтегаз расходомера для сырой нефти. Сырая нефть, поступающая из скважин, как известно, двух­ фазная, т. е. состоит из жидкостей и газа. Однако структурное со­ стояние потока этой смеси в технологическом трубопроводе очень сложное. Практически жидкая фаза этого потока состоит из смеси

путем перемещений отдельных включенніі между объемами жидко­ стей.

Размеры этих газовых включении бывают самые разнообразные: от мелких пузырей до сплошных заполнений участков трубопровода. Иногда совокупность пузырен образует пену.

Прохождение свободного газа в потоке газожидкостной среды может представлять и беспорядочную совокупность всех указанных разновидностей. Очевидно, что при эксплуатации нефтяных скважин наиболее целесообразно применение массовых расходомеров. Схема принципиального конструктивного решения этого расходомера изоб­ ражена на рис. 4,6. Поток газожндкостиой смеси в технологическом трубопроводе, подлежащий замеру, на участке прибора разделяется пополам вертикальной ножеобразной пластиной, стоящей внутри тру­ бы, и направляется по двум трубным отводам в герметичный кожух.

Выход смеси из каждого отвода осуществляется через одина­ ковые конические насадки, заканчивающиеся короткими цилиндриче­ скими поясками. Конический насадок увеличивает выходную скорость, а цилиндрический поясок обеспечивает сохранение формы струи. Конические насадки расположены таким образом, что выброс струй производится с одного гидростатического уровня, но одна струя на­ правлена вертикально вниз, а другая струя вертикально вверх. Так как выход струй из насадок осуществляется с одного гидростати­

где 5 —площадь выходного отверстия насадка; g — ускорение сво­ бодного падения; уем и рем — удельный веси плотность смеси.

Измерение гидродинамических усилий каждой струи в обоих каналах осуществляется чувствительным элементом, удаленным от выхода струи на некоторое расстояние h (см. рис. 4,6). В чувстви­

тельном элементе давление струи воспринимается специальной пла­ стиной со штоком, закрепленным в жестком центре сильфоиа и тонкой упругой пластине с вырезами. Поверхность приемной пласти­ ны, воспринимающей усилие струи, представляет собой криволиией-

23