Расходомер

 

РАСХОДОМЕР, содержащий две диафрагмы, установленные на трубопроводе газа, повторитель давления, Управляющая камера которого соединена С трубопроводом за первой диафрагмой , а проточная камера через первый турбулентный дроссель - с трубопроводом перед первой диафрагмой , первый преобразовательдавления, вход которого соединен с входом вторрго турбулентного дросселя/ а выход - с входом вычислительного устройства,.и второй преобразователь давления, отличают и. йс я тем, что, с целью повьшения точности измерения путем устранения влияния вязкости-многокомпонентного газа , в него дополнительно введены два.повторителя со сдвигом, пневмоемкость и дифференцирующее устройство , а также элемент сравнения, импульсатор и два пневмоклапана, причём глухая камера первого повторителя со сдвигом соединена с соплом повторителя и входом второго турбулентного дросселя, проточная камера - с выходом второго турбу-. лентного дросселя, а сопло повтори§ теля - с пневмоемкостью и входом второго преобразователя давления, (Л вход дифференцирующего устройства соединен с выходом второго преобразователя давления, а его выход через пневмоклапан - с вторым входомвычислительного устройства, положительный вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и через первый пневмоклапан с трубопроводом заВторой диафрагмой, его отрицательный вход - с выходом второго повторителя со сдвигом, а выход с входом импульсатора; вход второго повторителя со сдвигом соединен с трубопроводом за второй диафрагмой .а выход импульсатора - с управляющими входами обоих пневмоклапанов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О 3

РЕСПУБЛИК

M5g G 01 F 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 (21) 3491144/18-10 (22); 31.05.82 (46) 23.12 83. Вюл. 9 47 (72) В.Н. Прилепский, 10.В. Самаркин, М.А. Соловьев и. С.Н. Шевчишин (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53). 681.121(088.8) (56) 1. Плотников В.М. Некоторые вопросы расчета и конструирования дроссельных датчиков расхода с ответвленным невоэвращаемым потоком, 11 П

В сб.: Пневмоавтоматика. М., Наука

1966, с. 229-235, рис. 1 .

2. Плотников В.М. Расходомер газа с ответвленным невозвращаемым потоком. — В сб.: Системы и устройства ,пневмоавтоматики. М., "Наука", 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 536397, кл. G 01 F 1/34, 1975 (прототип). (54)(57) РАСХОДОМЕР, содержащий две диафрагмы, установленные на трубопроводе газа, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за первой диафрагмой, а проточная камера через первый турбулентный дроссель — с трубопроводом перед первой диафрагмой, первый преобразователь-давления, вход которого соединен с входом второго турбулентного дросселя, а выход — с входом вычислительного,SU„„2 2 А устройства,.и второй преобразователь давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения влияния вязкости многокомпонентного газа, в него дополнительно введены два повторителя со сдвигом, пневмоемкость и дифференцирующее устройство, а также элемент сравнения, импульсатор и два пневмоклапана, причем глухая камера первого повторителя со сдвигом соединена с соплом повторителя и входом второго турбулентного дросселя, проточная камера — с выходом второго турбулентного дросселя, а сопло повторителя — с пневмоемкостью и входом второго преобразователя давления, вход дифференцирующего устройства соединен с выходом второго преобразователя давления, а его выход через пневмоклапан — с вторым входом вычислительного устройства, положительный вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и через первый пневмоклапан с трубопроводом за второй диафрагмой, его отрицательный вход — с выходом второго повторителя со сдвигом, а выход— с входом импульсатора, вход второго повторителя со сдвигом соединен с трубопроводом за второй диафрагмой .а выход импульсатора — с управляющими входами обоих пневмоклапанов.

10б2626

Изобретение относится к приборостроению, а именно к парциальным расходомерам газа, и может найти применение в химической промышленности.

Известен расходомер, содержащий диафрагму, установленную на трубо- 5 проводе газа, и повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за диафрагмой, проточная камера — через турбулентный дроссель с трубопроводом перед 10 диафрагмой, а сопло — через ламинарный дроссель, снабженный устройством термокомпенсации, с атмосферой (1 .

Известен также расходомер, содержащий диафрагму, установленную на )5 трубопроводе газа, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом газа эа диафрагмой, а проточная камера — через турбулентный дроссель с трубопроводом газа перед диафрагмой, повторитель со сдвигом, управляющая камера которого соединена с проточной камерой повторителя, проточная камера — с соплом повторителя, а сопло — через ламинарный дроссель, счетчик объемного расхода и сопло термокомпенсатора с атмосферой, и измеритель перепада давления на ламинарном дросселе (2 .

Недостаток этих расходомеров — З0 невозможность измерения расхода многокомпонентных газов при изменении их состава или температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 35 расходомер, содержащий две диафрагмы, установленные последовательно в измерительном трубопроводе, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом 40 за первой диафрагмой, проточная камера через турбулентный дроссель с трубопроводом перед первой диафрагмой, а сопло через ламинарный и второй турбулентный дроссели — с 45 трубопроводом за второй диафрагмой, и измерители перепада давления, входы которых соединены соответственно с ламинарным и турбулентным дросселями, а выходы — с вычислительным устройством (3 1.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения многокомпонентных газов при изменении их состава или температуры, обусловленная тем, что на ре- 55 зультаты измерения оказывают влияния изменения вязкости многокомпонентного газа при изменении его температуры или состава, так как ее величина в значительной степени 60 влияет на проводимость ламинарного дросселя., Это видно, если рассмотреть связь выходного сигнала расходомера с величиной измеряемого расхода: т С, Р ы >(к,ц.„ где Ъ, „ — перепад давления соответственно на турбулентном и ламинарном дросселе;

К вЂ” коэффициент пропорциональности; . фи — вязкость измеряемого газа.

При этом в случае, если состав многокомпонентного газа и, соответственно, его вязкость изменяются в процессе измерения, необходимо введение поправочного коэффициента и и к„ где Мн — вязкость газа, на котором отградуирован расходомер.

Так, например, если устройство отградуировано на воздухе и производится измерение расхода смеси воздуха с хлором, концентрация хло ра в которой изменяется в пределах от 0 до 100%, то поправочный коэффициент при ОВ Ct > К > =1, при

100% С2 > К 0,75. В этом случае, если концейтрация хлора неизвестна в каждый момент времени, максимальная погрешность измерения составит

25%, что определяет целесообразность использования устройства только в тех случаях, если состав измеряемого газа изменяется в незначительных пределах, и, соответственно, сужает область. его применения.

Кроме того, .вязкость газа изменяется и с изменением температуры газа. Для воздуха эту зависимость определяют уравнением =(1,745.10 + 5,03-10 т), При этом погрешность измерения при отклонении температуры от номинального значения составляет

О,ЗЪ/ С, что определяет целесообразность применения известного устройства только в случае изменения температуры измеряемого газа в незначительных пределах.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем устранения влияния вязкости многокомпонентного газа.

Поставленная цель достигается тем, что в расходомер, содержащий две диафрагмы, установленные на трубопроводе газа, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за первой диафрагмой, а проточная камера через первый турбулентный дроссель с трубопроводом перед первой диафрагмой, первый преобразователь давления, вход которого соединен с вхо1062526,дом второго турбулентного дросселя, а выход — с входом вычислительного устройства, и второй преобразователь давления, дополнительно введены два повторителя со сдвигом, пневмоемкость и дифференцирующее устройство, а также элемент сравнения, импульсатор и два пневмоклапана, причем глухая камера первого повторителя со сдвигом соединена с соплом повторителя и входом второго турбу- 10 лентного дросселя, проточная камера — с выходом второго турбулентного дросселя, а сопло повторителя с пневмоемкостью и входом. второго преобразователя"давления, вход диф- 15 ференцирующего устройства соединен с выходом второго преобразователя давления, а его выход через пневмо- клапан — с вторым входом вычисли-, тельного устройства, положительный

1 вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и через первый пневмоклапан с трубопроводом за второй диафрагмой, его отрицательный вход— с выходом второго повторителя .со сдвигом, а выход — с входом импульса тора, вход второго повторителя со сдвигом соединен с трубопроводом за второй диафрагмой, а выход импульсатора — с управляющими входами обоих пневмоклапанов. 30

При таком конструктивном выполнении расходомера величина расхода определяется по отношению величины абсолютного давления перед вторым турбулентным дросселем, на котором З5 при помощи повторителя со сдвигом поддерживается постоянный перепад давления, и величины скорости нарастания давления в пневмоемкости, определяемой при помощи дифференци- 40. рующего устройства. При этом вследствие исключения из схемы ламинарного дросселя исключается влияние изменений вязкости измеряемого газа на результаты измерений, что расши- 45 ряет область применения устройства при изменении состава и температуры газа.

На чертеже представлена принципиальная схема расходомера.

Расходомер содержит две диафрагмы

1 и 2, расположенные на трубопроводе 3 газа, соединенном перед первой диафрагмой 1 через турбулентный дроссель 4 с проточной камерой повто рителя 5, управляющая камера которого соединена с трубопроводом эа первой диафрагмой, а сопло — с входом турбулентного дросселя 6, глухой камерой повторителя 7 со сдвигом и входом преобразователя 8 дав- 60 ления. Выход турбулентного дросселя

6 соединен с проточной камерой повто рителя 7 со сдвигом, сопло которого соединено с пневмоемкостью 9, входом пневмоклапана 10, положительным входом элемента 11 сравнения и входом преобразователя 12 давления.

Трубопровод за второй диафрагмой 2 соединен с выходом пневмоклапана 10 и глухой камерой повторителя 13 со сдвигом, проточная камера которого соединена с отрицательным входом элемента 11 сравнения и через дроссель 14 с линией питания, а сопло — с атмосферой. Выход преобразователя 12 соединен через дифференцирующее устройство 15 и пневмоклапан 16 с входом вычислительного устройства 17, второй вход которого соединен с выходом преобразователя

8 давления, а выход является выходом расходомера. Выход элемента 11 сравнения соединен с входом импульсатора 18 с дросселем 19, выход .которого соединен с управляющими камерами пневмоклапанов 10 и 16.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении газа через трубопровод часть газового потока, определяемая характеристиками первой диафрагмы 1 и турбулентного дросселя 4, ответвляется и начинает запол нять пневмоемкость 9 через турбулентный дроссель 4, на котором поддерживается при помощи повторителя

5 перепад, равный перепаду на диафрагме 1, и турбулентный дроссель

6, на котором при помощи повторителя 7 со сдвигом поддерживается постоянный перепад давления. Давление в пневмоемкости начинает расти со скоростью, пропорциональной расходу газа через дроссели. Абсолютное давление перед турбулентным дросселем 6 измеряется преобразователем 8, выходной сигнал которого, пропорциональный абсолютному давлению перед дросселем 6, поступает на вход вычислительного устройства 17.

Выходной сигнал преобразователя

12, пропорциональный давлению в пневмоемкости 9, поступает на вход дифференцирующего устройства 15, выходной сигнал которого,пропорциональный скорости нарастания давления в пневмоемкости 9, поступает через пневмоклапан 16 на второй вход вы,числительного устройства, выполняю1 его операцию деления двух сигналов, ro выходной сигнал Р пропорционален расходу через дроссели а следовательно, и измеряемому расходу газа через трубопровод. При достижении в пневмоемкости 9, а следовательно, и на положительном входе элемента

11 сравнения давления, равного давлению в его отрицательной камере, которое определяется величиной давления за второй диафрагмой 2 и сдвигом повторителя 13 со сдвигом, срабатывает элемент 11 сравнения и импульсатор 18 выдает кратковре1062526 менный импульс ;Р е1, длительность

И которого определяется настройкой дросселя 19. При этом открывается пневмоклапан 10 и давление из пневмоемкости 9 стравливается через пневмоклапан 10 до величины, равной давлению за диафрагмой 2. Одновременно. закрывается пневмоклапан 16

° ° выходной сигнал дифференцирующего стройства 15 запоминается на время порожнения пневмоемкости 9 в глу- 10 хой камере вычислительного устройства 17. После снятия импульса импуль» сатора закрывается пневмоклапан 10, открывается пневмоклапан 16, и . цикл измерения повторяется. При . 15 этом выходной сигнал вычислительного устройства, равный выходному сигналу Рз,;<. расходомера, определяется уравнением рь 20

Рвь.,=, - ка

АР ., сИ где,К - коэффициент пропорциональ 1 ности, определяемый характеристиками преобразовате лей давления 8, 12 и дифференцирующего устройства 15, ;К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый отношением проводимостей диафрагмы 1 и турбулентного дросселя 4,. проводимостью турбулентного дросселя,6, величиной перепада на дросселе 6, объемом пневмоемкости 9 и величиной коэффициента к.,;

P - абсолютное давление перед дросселем 6

-ф- - скорость нарастания давления Р„ в. пневмоемкости 9; ф — величина измеряемого расхода.

Вследствие исключения из схемы ламинарного дросселя колебания вязкости при изменении состава и температуры газа не оказывают .влияния на результаты измерений, что позволяет применять устройства для изме-. рения расхода газов, состав и температура которых изменяются в-широ- ких пределах, например при производ.— стве хлора и каустика по ртутному методу с целью определения расхода абгазов (смесь хлора с воздухом )i поступающих на производство.хлорметанов.

1062526

Составитель В.йндРеев

Техред В,далекорей корректор C . .Шекмар

Редактор И.Николайчук

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-,35, Рау)нская наб., д. 4/5

Заказ 10205/41.Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4