Способ неинвазивного определения объемного расхода жидкости и газа в трубопроводе и устройство для его осуществления.
Измерение расхода неинвазивный метод частотно-волновая обработка конвекция вихрей конвективный фронт
(54) Способ неинвазивного определения объемного расхода жидкости и газа в трубопроводе и устройство для его осуществления.
(57)  Группа изобретений  относится, к средствам измерения объемного расхода жидких и газообразных сред и может широко использоваться в измерительной технике в нефтегазовой  промышленности.
    Задача - повышение точности определения объемного расхода жидкости и газа в трубопроводе при упрощении используемых для этого технических средств.
Заявляемый способ для неинвазивного определения объемного расхода жидкости и газа в трубопроводе заключается в следующем. 
    На наружной поверхности трубы устанавливают последовательно набор сенсоров упругих деформаций, способных обнаруживать вихревые возмущения в потоке и создавать сигналы о них, выполненных с возможностью перестраивания их на пространственную фильтрацию волн различной длины. При этом  в качестве полезного сигнала используют  выделенную из турбулентных вихрей гидродинамическую составляющую пульсирующего давления. Эти сигналы усиливают, затем фильтруют, вначале убирая длинноволновые акустические составляющие пульсаций давления турбулентных вихрей, затем отфильтровывая высокочастотную составляющую сигнала. Оставшуюся часть сигнала, содержащего значения пульсаций давления турбулентных вихрей в конвективной области, подвергают частотно-волновой обработке с использованием кривой k-f. Затем определяют скорость конвекции вихревых возмущений внутри потока и далее по скорости конвекции вихревых возмущений рассчитывают объемный расход жидкости.
    При этом после фильтрации сигнал могут подвергать двумерной корреляционной обработке с последующей двумерной частотно-волновой обработкой по приведенным в описании в формулах V, VI зависимостям  или только частотно-волновой обработке по зависимости VII.
….Устройство для определения объемного расхода жидкости и газа в трубопроводе выполнено следующим образом (Фиг.1). 
    На наружной стенке 1 трубопровода для регистрации пульсаций давления вихрей 2 в потоке внутри трубы установлены сенсоры 3 упругих деформаций, например, пьезопленочный, оптический с решеткой Брега, пьезокерамический и др.. Выходы сенсоров 3 соединены   с помощью кабеля 4 со входами усилителей 5. Выходы усилителей 5 с помощью кабелей 6 связаны с входами сумматоров 7, принимающих сигналы с пары таких сенсоров 3. Вся эта сборка 8 представляет собой первичный волновой (пространственный) фильтр, который убирает длинноволновую составляющую сигнала. Отфильтрованный сигнал из волнового (пространственного) фильтра 8  поступает по кабелю 9 на полосовой (частотный) фильтр 10, где обрезается высокочастотная часть спектра, содержащая акустические составляющие сигнала. В результате на выходе фильтра 10 сигнал содержит значения пульсаций давления турбулентных вихрей p(x,t)гд в конвективной области, которые по кабелю 11 передаются в модуль 12 частотно-волновой обработки сигнала k-f модуля 13, в котором имеется элемент памяти 14, где хранится кривая k-f . Данные с остальных фильтров 10 также передаются по кабелям 11 в k-f модуль 12, который может быть реализован в двух вариациях: с  блоком 13 корреляционной обработкой или  без него 15.
Применение в заявляемом способе для обнаружения вихревых возмущений в потоке  и создания  сигналов о них  сенсоров упругих деформаций, выполненных с возможностью перестраивания их на фильтрацию волн различной длины, в совокупности с  усилением снятых с сенсоров сигналов  перед фильтрацией, и частотно-волновой обработкой в k-f модуле отфильтрованнных сигналов, содержащих значения пульсаций давления турбулентных вихрей в конвективной области,  позволяет повысить точность определения скорости конвенции, а следовательно, и определения объемного расхода при весьма простой методике обработки.
В заявляемом устройстве использование  в качестве   сенсоров  в измерителе потока сенсоров упругих деформаций, выполненных с возможностью перестраивания их на фильтрацию волн различной длины, соединенных выходами с усилителями сигнала, связанными с входами узла обработки, обеспечивает в совокупности  повышение точности определения скорости конвекции, а следовательно и определения объемного расхода при весьма простой его схеме .
 8 п.ф., 4 ил.
Группа изобретений  относится, к средствам измерения объемного расхода жидких и газообразных сред и может широко использоваться в измерительной технике в нефтегазовой, химической, пищевой и металлургической  промышленностях.
Алексей
Кривоногов
Александрович
Исполнитель
Кандидат технических наук
Старший научный сотрудник
Z-1049-2019
57192164844
743061
https://www.susu.ru/ru/employee/krivonogov-aleksey-aleksandrovich
0000-0001-7042-1319
РОССИЯ
Алексей
Кривоногов
Александрович
Исполнитель
РОССИЯ
29.37.23
Акустические измерения
59.39.29
Приборы для измерения характеристик источников акустического излучения
59.37.35
Приборы для измерения расхода и параметров потока
01.03.UF
PHYSICS, FLUIDS & PLASMAS
02.11.OA
INSTRUMENTS & INSTRUMENTATION
01.03.AA
ACOUSTICS
Алексей
Кривоногов
Александрович
Разработка, исследование и др.
РОССИЯ
ФОНД СОДЕЙСТВИЯ ИННОВАЦИЯМ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ"
1027739479734
СЕРГЕЙ
ПОЛЯКОВ
ГЕННАДЬЕВИЧ
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере"
Федеральные государственные бюджетные учреждения
Алексей
Кривоногов
Александрович
Физическое лицо
РОССИЯ