(11)	032592 (13) B1	Разделы: A B C E F G H
(21)	201390914
(22)	2011.12.20
(51)	G01F 1/66 (2006.01) G01F 1/74 (2006.01)
(31)	2005886; 61/425,704
(32)	2010.12.21
(33)	NL; US
(43)	2013.11.29
(86)	PCT/NL2011/050864
(87)	WO 2012/087120 2012.06.28
(71)	(73) ШУСТОВ АНДРЕЙ (NL)
(72)	Дробков Владимир, Мельников Владимир (RU), Шустов Андрей (NL)
(74)	Медведев В.Н. (RU)
(54)	УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ИЛИ КОМПОНЕНТА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В ТРУБОПРОВОДЕ

(57) 1. Устройство для определения скорости потока текучей среды или компонента текучей среды в трубопроводе, содержащее

передатчик, приспособленный для размещения внутри трубопровода и выполненный с возможностью передачи ультразвукового сигнала в текучую среду или компонент текучей среды в первом направлении;

приемник, приспособленный для размещения внутри трубопровода и выполненный с возможностью приема рассеянного ультразвукового сигнала, сформированного рассеиванием ультразвукового сигнала текучей средой или компонентом текучей среды во втором направлении, причем второе направление отличается от первого направления, и обеспечения сигнала приемника, представляющего рассеянный ультразвуковой сигнал; и

блок обработки, выполненный с возможностью приема упомянутого сигнала приемника и определения разности частот между переданным ультразвуковым сигналом и рассеянным ультразвуковым сигналом, и определения скорости потока текучей среды или компонента текучей среды на основании упомянутой разности,

при этом текучая среда содержит первый компонент текучей среды и второй компонент текучей среды;

при этом передатчик и приемник расположены и выполнены с возможностью определения объема измерения, выполненного с возможностью содержания в себе текучей среды или компонента текучей среды;

при этом передатчик выполнен с возможностью передачи ультразвукового сигнала в упомянутый объем измерения в первом направлении;

при этом приемник выполнен с возможностью приема рассеянного ультразвукового сигнала из упомянутого объема измерения во втором направлении;

при этом второй компонент текучей среды содержит порции текучей среды, причем упомянутые порции текучей среды представляют собой непрерывные объемы второго компонента текучей среды, и при этом передатчик и приемник расположены и выполнены таким образом, что объем измерения является меньшим или равным среднему объему упомянутых порций текучей среды.

2. Устройство по п.1, в котором первое направление и второе направление пересекаются друг с другом, определяя угол пересечения, причем угол пересечения составляет предпочтительно по меньшей мере 10° или более, предпочтительно по меньшей мере 80-90°.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором скорость потока определяет направление потока, первое направление и направление потока определяют угол падения, второе направление и направление потока определяют угол рассеивания и в котором угол падения равен углу рассеивания.

4. Устройство по п.3, в котором угол пересечения равен сумме угла падения и угла рассеивания.

5. Устройство по п.3 или 4, в котором первое направление, второе направление и направление потока являются компланарными.

6. Устройство по п.1, в котором блок обработки дополнительно выполнен с возможностью определения объемной доли первого компонента текучей среды в отношении объема текучей среды.

7. Устройство по п.6, в котором блок обработки дополнительно выполнен с возможностью определения расхода первого компонента текучей среды на основании скорости потока первого компонента текучей среды и упомянутой доли.

8. Устройство по одному из пп.1-7, дополнительно содержащее камеру измерения, причем камера измерения содержит объем измерения, выполненный с возможностью содержания в себе текучей среды или компонента текучей среды;

причем передатчик выполнен с возможностью передачи ультразвукового сигнала в упомянутый объем измерения в первом направлении, и приемник выполнен с возможностью приема рассеянного ультразвукового сигнала из упомянутого объема измерения во втором направлении.

9. Устройство по одному из пп.1-8, в котором блок обработки дополнительно содержит дискриминатор, выполненный с возможностью разделения сигнала приемника на сигнал низкого уровня и сигнал высокого уровня на основании заданного порогового уровня.

10. Устройство по п.9, в котором блок обработки выполнен с возможностью определения упомянутой доли на основании упомянутого сигнала высокого уровня.

11. Устройство по п.9 или 10, в котором блок обработки выполнен с возможностью определения упомянутой разности частот на основании упомянутого сигнала высокого уровня.

12. Устройство по одному из пп.1-11, в котором блок обработки дополнительно содержит демодулятор, выполненный с возможностью демодулирования сигнала приемника.

13. Устройство по одному из пп.1-12, дополнительно содержащее генератор частоты, выполненный с возможностью обеспечения частотного сигнала с заданной постоянной частотой для передатчика и блока обработки, причем передатчик выполнен с возможностью передачи ультразвукового сигнала на основании упомянутого частотного сигнала и блок обработки выполнен с возможностью определения разности частот на основании упомянутого частотного сигнала.

14. Устройство по одному из пп.1-13, в котором передатчик и/или приемник имеют обтекаемую форму, предпочтительно аэродинамическую форму.

15. Устройство по одному из пп.1-14, в котором первое направление представляет собой направление, по меньшей мере, частично по потоку, и второе направление представляет собой направление, по меньшей мере, частично против потока.

16. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее монтажный элемент для установки передатчика и приемника внутри трубопровода.

17. Устройство по п.16, в котором монтажный элемент выполнен с возможностью установки передатчика и приемника, разделенных расстоянием менее 50% от диаметра трубопровода, предпочтительно менее 10%.

18. Устройство по п.16 или 17, в котором монтажный элемент имеет обтекаемую форму, предпочтительно аэродинамическую форму.

19. Измерительная система, содержащая первый сегмент трубопровода, соединенный со вторым сегментом трубопровода, и содержащая устройство по любому из предшествующих пунктов, причем при использовании первый сегмент трубопровода проходит, по существу, в горизонтальном направлении, а второй сегмент трубопровода проходит, по существу, в вертикальном направлении, причем первый сегмент трубопровода выполнен с возможностью приема текучей среды или компонента текучей среды и подачи текучей среды или компонента текучей среды во второй сегмент трубопровода.

20. Способ определения скорости потока текучей среды или компонента текучей среды в трубопроводе с использованием устройства для определения скорости потока текучей среды или компонента текучей среды в трубопроводе по п.1, причем способ содержит этапы, на которых:

a) размещают передатчик и приемник в трубопроводе;

b) передают ультразвуковой сигнал в текучую среду или компонент текучей среды в первом направлении;

c) формируют рассеянный ультразвуковой сигнал во втором направлении за счет рассеивания ультразвукового сигнала текучей средой или компонентом текучей среды;

d) принимают рассеянный ультразвуковой сигнал и обеспечивают сигнал приемника, представляющий рассеянный ультразвуковой сигнал;

e) определяют разность частот между переданным ультразвуковым сигналом и рассеянным ультразвуковым сигналом; и

f) определяют скорость потока текучей среды или компонента текучей среды на основании упомянутой разности;

при этом текучая среда содержит первый компонент текучей среды и второй компонент текучей среды;

при этом объем измерения определен передатчиком и приемником, через который течет текучая среда или компонент текучей среды;

этап b) содержит этап, на котором передают ультразвуковой сигнал в упомянутый объем измерения в первом направлении; и

этап d) содержит этап, на котором принимают рассеянный ультразвуковой сигнал из упомянутого объема измерения во втором направлении;

при этом второй компонент текучей среды содержит порции текучей среды, причем объем измерения является меньшим или равным среднему объему упомянутых порций текучей среды.

21. Способ по п.20, в котором первое направление и второе направление пересекаются друг с другом, определяя угол пересечения, причем угол пересечения составляет предпочтительно по меньшей мере 10° или более предпочтительно по меньшей мере 80-90°.

22. Способ по п.20 или 21, в котором скорость потока определяет направление потока, первое направление и направление потока определяют угол падения, второе направление и направление потока определяют угол рассеивания и при этом угол падения равен углу рассеивания.

23. Способ по п.22, в котором угол пересечения равен сумме угла падения и угла рассеивания.

24. Способ по п.22 или 23, в котором первое направление, второе направление и направление потока являются компланарными.

25. Способ по п.24, дополнительно содержащий этап, на котором:

g) определяют объемную долю первого компонента текучей среды по отношению к объему текучей среды.

26. Способ по п.25, дополнительно содержащий этап, на котором:

h) определяют расход первого компонента текучей среды на основании скорости потока первого компонента текучей среды и упомянутой доли.

27. Способ по одному из пп.20-26, дополнительно содержащий этап, на котором:

d2) демодулируют сигнал приемника.

28. Способ по одному из пп.20, 25-27, дополнительно содержащий этап, на котором:

d3) разделяют сигнал приемника на сигнал низкого уровня и сигнал высокого уровня на основании заданного порогового уровня.

29. Способ по п.28, в котором этап g) содержит этап, на котором определяют упомянутую долю на основании упомянутого сигнала высокого уровня.

30. Способ по п.28 или 29, в котором этап е) содержит этап, на котором определяют упомянутую разность частот на основании упомянутого сигнала высокого уровня.

31. Способ по одному из пп.20-30, дополнительно содержащий этап, на котором:

а2) обеспечивают частотный сигнал с заданной постоянной частотой,

причем этап b) содержит этап, на котором передают ультразвуковой сигнал на основании упомянутого частотного сигнала; и этап е) содержит этап, на котором определяют разность частот на основании упомянутого частотного сигнала.

32. Способ по одному из пп.20-31, в котором первое направление представляет собой направление, по меньшей мере, частично по потоку и второе направление представляет собой направление, по меньшей мере, частично против потока.

33. Способ по одному из пп.20-32, в котором этап размещения передатчика и приемника в трубопроводе содержит этап, на котором устанавливают передатчик и приемник так, что они разделены расстоянием менее 50% от диаметра трубопровода, предпочтительно менее 10%.

34. Способ по одному из пп.20-33, в котором передатчик и приемник установлены в вертикальном сегменте трубопровода, которому предшествует горизонтальный сегмент трубопровода.