Вискозиметр для систем непрерывного контроля кинематической вязкости жидкостей в процессе их производства, страница 2

вискозиметр содержит горизонтальный термостатированный трубопровод с сужающим устройством, выполненным в виде трубы меньшего диаметра, соединенной с трубопроводом конфузором и диффузором; систему подготовки и подачи теплоносителя в теплообменник; насос регулируемой производительности; датчик потерь давления в сужающем устройстве; расходомер; термометр и контроллер, связанный с датчиками и содержащий регулятор расхода жидкости и цифровое вычислительное устройство;

б) признаки, отличающиеся от признаков прототипа:

регулятор оснащен задатчиком периодически изменяющегося расхода жидкости через сужающее устройство;

цифровое вычислительное устройство содержит блок вычисления оценок текущих значений кинематической вязкости, плотности и расхода, который соединен обратной связью с блоком сравнения оценок расхода с их измеренными значениями и реализует рекуррентный алгоритм МНК.

Сущность полезной модели поясняет упрощенная блок-схема вискозиметра, изображенная на фигуре.

 Вискозиметр, как и прототип, содержит горизонтальный термостатированный трубопровод 1 с сужающим устройством 2, выполненным в виде трубы меньшего диаметра, соединенной с трубопроводом конфузором и диффузором. В трубопроводе 1 перед сужающим устройством 2 установлен насос регулируемой производительности 3. Сужающее устройство 2 помещено в теплообменник 4 системы 5 подготовки и подачи теплоносителя  и оснащено датчиком потерь давления в сужающем устройстве 6; расходомером 7; термометром 8. Выходы датчиков соединены с контроллером 9, который содержит регулятор расхода жидкости 10 и цифровое вычислительное устройство 11 и блок 12 визуализации и вывода выходных сигналов вискозиметра.

Заявленный вискозиметр отличается тем, что регулятор 10 оснащен задатчиком 13 периодически изменяющегося расхода жидкости через сужающее устройство 2, а цифровое вычислительное устройство 11 содержит блок 14 вычисления оценок текущих значений кинематической вязкости, плотности и расхода, который соединен обратной связью с блоком  сравнения 15 оценок расхода с их измеренными значениями.

Заявленный вискозиметр определяет вязкость жидкости следующим образом. В контроллер 9 вводят начальные оценки кинематической вязкости и плотности анализируемой жидкости, известные по априорным данным. Затем с помощью насоса регулируемой производительности 3 и регулятора 10, оснащенного задатчиком 13, устанавливают периодически изменяющийся расход жидкости через сужающее устройство 2. С помощью системы 5 подготовки и подачи теплоносителя в теплообменник 4 осуществляют теплоизоляцию сужающего устройства 2 и поддерживают этот режим работы вискозиметра. В этом режиме измеряют в дискретные моменты времени  с периодом  текущие значения выходных сигналов датчика потерь давления в сужающем устройстве 6, расходомера 7, термометра 8 и передают результаты измерений в контроллер 9. Вычислительное устройство 11 с помощью динамической модели течения жидкости через сужающее устройство 2 (с известными оценками плотности и кинематической вязкости) вычисляет оценку расхода жидкости в текущий момен времени  и передает ее в блок сравнения 15. Блок 15 сравнивает эту оценку расхода с измеренным значением, которое поступает на другой его вход от расходомера 7, формирует сигнал рассогласования и передает его по обратной связи в вычислительное устройство 11.  Блок 14 вычислительного устройства 11 с помощью рекуррентного алгоритма МНК вычисляет новые оценки текущих значений кинематической вязкости, плотности и расхода, которые передает на блок вывода и визуализации 12. Затем цикл измерений выходных сигналов датчиков и вычислений повторяется.

Заявленный вискозиметр выполнен из стандартных элементов и реализует известный рекуррентный алгоритм МНК. Известно, что этот алгоритм формирует состоятельные оценки параметров и переменных состояния динамических систем с ограниченными возмущающими воздействиями (Граничин О.Н., Поляк Б.Т. Рандомизированные алгоритмы оценивания и оптимизации при почти произвольных помехах. - М.: Наука, 2003. - 291с). Поэтому заявленный вискозиметр обеспечивает погрешность определения вязкости, асимптотически стремящуюся к нулю с увеличением времени измерений.