169932. lajstromszámú szabadalom • Berendezés és eljárás vezetékben áramló közeg mennyiségének, ill. szilárdanyag koncentrációjának mérésére
5 169932 6 tekinthető — feltételezésen alapul, hogy a részfelület súlypontjában mért érték az egész részfelület fölötti integrálátlaggal egyenlő. Felismertük, hogy a részfelület S súlyvonala mentén (l.ábra) meghatározható vonalmenti sebesség és porkoncentráció megoszlás integrálátlaga gyakorlatilag egyenlőnek tekinthető a részfelületre vonatkozó felületi integrálátlaggal. Az ily módon végzett mérés, amelynek lényege a szonda mozgatása valamely keresztmetszeti vonal mentén, bizonyíthatóan sokkal pontosabb eredményt szolgáltat az előbbinél. A találmány szerint tehát a mérendő változók, a sebességmegoszlás, illetve a porkoncentráció megoszlás vonalmenti mérését a sebességmérő, illetve porgyűjtő szondának a mérési keresztmetszet kijelölt vonala(i) mentén, előírt mozgástörvény szerinti mozgatásával és a mért mennyiségek folyamatos integrálásával végezzük. Vizsgálataink megerősítették azt az elméleti következtetésünket, amely szerint a szondát olyan mozgástörvény szerint kell mozgatni, hogy egyenlő részfelületekhez tartozó mennyiségeket egyenlő időn át mérjen. így pl. a négyszögkeresztmetszetű csővezeték keresztmetszetének a fallal párhuzamos egyenese mentén, a szondát egyenletes sebességgel kell mozgatni, míg körkeresztmetszetű csővezeték átmérője mentén w = K/r mozgástörvény szerint, ahol K= állandó, wm/s a szonda mozgatási sebessége és r m a szonda távolsága körkeresztmetszetű vezeték középvonalától. Ezáltal elérhető, hogy a változók — az elszívott pormennyiség és a gázsebesség — integrálása a vonatkozó felület terjedelmének figyelembevételével helyesen történjék. A szonda mozgatásának sebessége célszerűen kisebb a helyi áramlási sebesség 5%-ánál, mert így elkerülhető a sebességmérő vagy porgyűjtő szonda ferde, 3 ívfoknál nagyobb szög alatti megfúvásából adódó mérési hiba. A sebességmegoszlás integrálása és így az időegységben átáramló gáz mennyiségének meghatározása az eljárásból következően akkor valósítható meg kielégítő pontossággal, ha a helyileg változó, a turbulencia folytán időben ingadozó dinamikus nyomást a változásokat gyorsan követő műszerrel mérjük. A helyileg és időben változó gázsebességet íróberendezéssel regisztráljuk, vagy integráljuk az idő függvényében. Ezért a dinamikus nyomást ezzel arányos villamos jellé alakítjuk át. A villamos jel idő szerinti integrálása csak akkor szolgáltat az átömlő mennyiséggel arányos értéket, ha a dinamikus nyomással arányos jelet a sebességgel arányos jellé alakítjuk át. Ezért elektronikus függvénygenerátort - gyökvonót) alkalmazunk, amely a bemenő feszültségkülönbség gyökével arányos feszültségkülönbséget szolgáltat. Miután a helyi sebesség az áramlás turbulenciája miatt ingadozik, ami a szabályozási feladatok és.az íróberendezésre felvitt jelek kiértékelése szempontjából hátrányos, a sebességgel arányos feszültségjelet elektronikus szűrővel szűrjük. A sebességmegoszlás integrálása az említett függvénygenerátorból kijövő feszültségjel időbeli integrálásával történik, amely szokványos elektronikus egységgel valósítható meg. A szonda mozgatása, valamint a csővezetékben fennálló helyi sebesség-ingadozások miatt az izokinetikus elszívás csak oly módon biztosítható, ha az elvszívott gázmennyiséget a helyi áramlási sebes-5 ségnek megfelelően szabályozzuk. Szokványos sebességmérő, porgyűjtő szonda és gyökvonó alkalmazásával a helyi áramlási sebességgel arányos feszültségjelet kapunk. Az elszívó vezetékben alkalmazott, a szűkítés elvén működő mennyiségmérd 10 szerv — mérőperem, Ventúri cső — nyomáskülönbségét a dinamikus nyomással megegyező módon mérjük. A helyi áramlási sebességgel arányos feszültségjel és az elszívási sebességgel arányos feszültségjel hányadosát egy előírt értékkel, összeha-15 sonlítva, az elszívott mennyiség a gázszállító készülék (kompresszor) fojtásával, vagy fordulatszámának változtatásával szabályozható. Az automatikus szabályozási kör segítségével az izokinetikus elszívás feltétele a szonda mozgatása és a 20 helyi áramlási sebesség ingadozása ellenére is fenntartható. A mérés során elszívott összes gázmennyiség meghatározása céljából az elszívási sebességgel arányos feszültségjelet az idő szerint integráljuk. 25 A kompresszor szabályozásához szükséges előírt érték -a helyi áramlási sebességgel arányos Uj feszültségjel és az elszívási sebességgel arányos U2 feszültségjel hányadosa -, az alábbi meggondolások alapján határozható meg. 30 A csőben fennálló helyi áramlási sebesség Cj = V V APd m/s 35 Pi ahol pi kg/m3 a gáz sűrűsége a mérési keresztmetszetben és Apa N/m2 a dinamikus nyomás a mérés he-40 lyén A szonda hatásos átmérője Dsz m ismeretében meghatározható az időegységben elszívandó gáz tömege: 45 D* z7r D k ff /^J . */75~~ , , m = a- pi = ——- 'V2p •VAPmp ,kg/s Ugyanez a tömegáram áramlik a mérőperemen át 50 4 55 ahol a az átfolyási szám, Pmp m a mérőperem átmérője p2 kg/m3 a gáz sűrűsége a mérőperem előtt, Apmp N/m 2 nyomásesés a mérőperemen. A csőben fennálló Apa dinamikus nyomás villa-60 mos jele: A mérőperemen fennálló Apmp nyomáskülönbség villamos jele: 65 U2 =K 2 VAp mp . 3
