Устройство для измерения количества теплоты

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ-ИЗЖРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ, содержащее установленный на трубопроводе расходомер с частотным выходом, датчики температуры и давления, установленные в том же трубопроводе и включенные в схемы преобразователей температу-ры и давления.в электрический сигнал , компаратор, счетчик импульсов, ключ,.о тл ич ающе е ся тем, 4TOj с целью повьппения точности измерения количества теплоты,- переносимого перегретым паром, в него введены коммутатор, первьш интегратор , генератор счетных импульсов, .блок управления и второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора, а выход через компаратор подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с разрядным ключо. : первого интегратора, второй, третий и четвертый выходы подключены к управляющим входам коммутатора, входы которого соединены с выходами преобразователей давления и температуры в электрический сигнал, а выход по.дключен к входу первого инi тегратора, при этом выход расходомера подключен к запускающему входу (Л блцка управления, а выход генератора счетных импульсов - к второму входу блока управления,и входу ключа , управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления , а выход подключен к счетчику импульсов. а 2. Устройство по п. 1, о т л и00 чающееся тем, что преобраiCX ) зователь температуры в электрический сигнал выполнен в виде последовательно включенных термопреобразователя сопротивления и опорного резистора, подключенных к источнику тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 К 17/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

L.. й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3528231/1 8-1 О (22) 27. 12. 82 (46) 23.07.85. Бюл. Ф 27 (72) В. С.Ермаков, Р.А. Калько и С.В. Бурдыкин (71) Белорусский филиал Государственного научно-исследовательского энергетического института им. Г.M. Кржижанов ского (53) 536. 6 (088. 8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 260225, кл. С 01 К 17/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 347597, кл. G 01 К 17/12, 1970.

3. Патент США N 3729995, кл. 73-194, опублик. 1973. (54) (57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ, содержащее установленный на трубопроводе расходомер с частотным выходом, датчики температуры и давления, установленные том же трубопроводе и включенные в схемы преобразователей температу-. ры и давления.в электрический сигн ал, компаратор, счетчик импульсов, ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения количества теплоты, переносимого перегретым паром, в него введены коммутатор, первый интегра„„SU„„1168807 А тор, генератор счетных импульсов, блок управления и второй интегратор, вход которого соединен с выходом

° первого интегратора, а выход через компаратор подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с разрядным ключом. пе рво го инте гратора, второй, третий и четвертый выходы подключены к управляющим входам коммутатора, входы которого соединены с выходами преобразователей давления и температуры в электрический сигнал, а выход подключен к входу первого вне тегратора, при этом выход расходо- Я мера подключен к запускающему входу блока управления, а выход генератора счетных импульсов — к второму входу блока управления, и входу ключа, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управле — >„, ния, а выход подключен к сче тчику импульсов.

2. Устройство по п. 1, о т л и-. ч а ю щ е е с я тем, что преобра— зователь температуры в электрический © сигнал выполнен в виде последовательно включенных термопреобразователя сопротивления и опорного резистора, подключенных к источнику тока.

1168807

Изобретение относится к области тепловых измерений, а именно к устройствам для измерения количества те пло ты, пе рено симо го пе ре гре тым паром в теплаэнергетических установ- 5 ках, — теплосчетчикам, и может быть использовано при разработке систем коррекции расхода перегретого пара при изменении его температуры и давления. IO

Известны устройства для измерения расхода теплоты (тепловой мощности) с потоком пара, которые содержат дифферециальный манометр, подключенный к измерительной диафрагме для измерения перепада давления, являющегося функцией расхода, датчики расхада и температуры, установленные н а том же труба пров оде H в клоче н ные в автакомпенсационную схему астати- О ческо го типа, созданную на базе электрамеханических вторичных приборов и вращающихся трансформаторов 1 1 и 2).

Однако устройство отличается узкими диапазонами рабочих давлений пара, а также недостаточными надежностью и ресурсом непрерывной рабаты, необходимостью в постоянном обслуживании, малой точностью. 30

Наиболее близким к изобретенио па технической сущности являе тся устройство для измерения расхода газа с компенсацией давления и температуры, которое в определенных -случаях, например при соответствующей шкале регистрирующего устройства, может быть использовано для измерения количества теплоты, переносимого перегретым паром, содержащее установлен- 4О ный на трубопроводе расходамер " частотным выходом, датчики температуры и давления, установленные в там же трубопроводе и включенные в схемы преобразователей температуры и давле-qg ния в электрический сигнал, компаратор, счетчик, ключ 3 ).

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения количества теплоты, переносимага перегретым паром,. а также сложность.

Цель изобретения — повышение точно с ти изме ре н ия к о личе с тв а те пла ты, переносимого перегретым паром.

Поставленная цель достигается тем, gg что в устройство для измерения коли-: чества теплачы, содержащее установленный на трубопроводе расхадомер с частотным выходом, датчики температуры и давления, установленные в том же трубопроводе и включенные в схемы преобразователей температуры и давления в электрический сигнал, компаратор, счетчик импульсов, ключ, введены коммутатор, первый интегратор, генератор счетных импульсов, блок управления и второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого ин те гратора, а выход че ре з компаратор подключен к первому входу блока управления, первый выход ко торо го соединен с разрядным ключом первого интегратора, второй, третий и четвертый выходы подключены к управляющим входам коммутатора, входы которого соединены с выходами преобразавате— лей давления и температуры в электрический сигнал, а выход подключен к входу первого интегратора, при этом выход расхадамера подключен к запускающему входу блока управления, а выход генератора счетных импульсов к второму входу блока управления и входу ключа, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а выход подключен к счетчику импульсов.

Кроме того, преобразователь температуры в электрический сигнал выполнен в виде последовательно включенных термапреобразователя сопротивле н ия и о па рно го ре з исто ра, подключенных к источнику тока.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит расходомер 1, датчик 2 давления, включенный в схему 3 преобразователя давления в электрический сигнал, са стоящего из буферного усилителя 4, резисторов 5 — 8 и источника смещения (не показан), датчик 9 температуры, включенный в схему преобразовате— ля 10 температуры в электрический сигнал, имеющую источник 11 тока, опорный резистор 12, резистор 13 и буферньп" усилитель 14, коммутатор 15, первый интегратор 16, второй интегратор 17, компаратор 18, блок 19 управления, генератор 20 счетных импульсов, клоч 21, счетчик 22 импуль сов.

Устройство работает следующим образом.

С выхода расходомера 1 импульсный сигнал "П" (" Пуск ), пропорцианаль1168807 где R1 — входное сопротивление, а G1 . емкость конденсатора интегратора, 25 и к концу интервала 1 достигает величины U„(t „)=(t„/R1 С1) U(P).

Это напряжение поступает на интеграторр 1 7, напряжен ие н а выходе ко то ро го во з р ас тае т по з акону 30 о

U (t ) — — — — — . U(P) t dt (2)

R1-С1 R2 С2 1 о где к2 — входное сопротивление, а C2 — емкость конденсатора интегратора.

В конце цикла заряда напряжение U на выходе интегратора 17 достигает величины

U(P) ° „

U (t ) =0 5

2 1 К1 С1. R2 С2. (3) 40

По истечении времени С„управляющий сигнал t с выхода 6 блока управления исчезает, ключ 23 размыкается, а на первом выходе блока управления появляется короткий разрядный импульс с, который кратковременно замыкает разрядный ключ 26 интегратора 16, что приводит к быстрому разряду конденсатора интегратора. 50

B момент размыкания разрядного ключа на третьем выходе В блока управления появляется управляющий сигнал t который переводит в замкнутое состояние ключ 24, и на интегратор 16 начи-55 нает поступать напряжение U(T ) обратной полярности. На выходе интегратора 16 напряжение тоже меняет свою ный расходу пара, поступает на запускающий вход блока управления.

С приходом первого импульса начинается цикл преобразования. Начальное состояние ключей коммутатора 15 сле- 5 дующее: ключ 25 замкнут, ключи 23 и 24 разомкнуты. При поступлении импульса "П" в блок 19 управления на его втором выходе d"появляется управляющий сигнал t который пере- 10 водит во включенное состояние ключ 23.

Одновременно исчезает управляющий сигнал с четвертого выхода г,и ключ 25 размыкается. Сигнал U(P ) с выхода преобразователя давления в электрический сигнал поступает на интегратор 16, напряжение на выходе которого линейно возрастает по закону

Е„

U (t )=--- — U(P). dt

R1.С1

Э (1)

20 полярность и линейно возрастает (по абсолютной величине) по закону

t1

П (t)= — --- U(T)dt

R1 С1 (4) о.

К концу интервала t2 оно достигает величины U(tg =(/R1 ° С1) U(T ). Это вызывает разряд конденсатора С2 интегратора 17 и уменьшение напряжения на выходе интегратора 17 по закону

Е2 (t ) =U (t ) — -- — — U (t .)dt .:

2 2 " R2 С2 1. (5)

Такт разряда длится до полного разряда конденсатора С2 и, когда ,напряжение U2 достигает начального уровня, в частности нулевого значения (U2 (t )=0 ), срабатывает компаратор 18 и подает командный сигнал на первый вход блока управления, в результата которого на выходе в блока управления управляющий сигнал 2 исчезает и ключ 24 размыкается, а на выходе а блока управления вновь появляется короткий импульс t

Э вызывающий быстрый разряд интегратора 1 6. Одновременно на выходе r блока управления т:оявляется управляющий сигнал t1 (ïàóçà), переводящий в замкнутое состояние ключ 25.

Этим цикл преобразования заканчивается. Устройство возвращается в исходное состояние и ждет прихода следующего запускающего импульса от расходомера.

Из выражения (5) при условии

U2(2)=0 следует, что

0 5

U (t ) — — U(T) t2 (6)

2 R1 С1 Я2С2 2 откуда

U(P ) t „ = U(T )г, (7)

Следовательно, время второго интегрирования определяется по выражению

U(P)

U(7 )

Сигналом t открывается ключ 21, и в течение времени t на счетчик 22 поступают счетные импульсы с выхода генератора 20. Число импульсов N в выпущенной ключом 21 серии пропорционально ееееееее ЦЦГР57Б(Т).

1168807 вид

P-0 744

5 Q = К )1 Р

Т+1240 (12 ) р9 9 10 а, Ь вЂ” постоянные ко эффициен ты, Кр Р+а К Р+а

t =t =t (9) I К Т+Ъ I Т+Ь

К Р+а

N t f ——

Х 1 фо (10) 20. 2+a

К =G

1 т+ь

Р-0 852 с=к v

Т+231 (13) Эта величина пропорциональна количеству теплоты, пропущенному с паром

30 по трубопроводу.

Коэффициенты а и Ь определяются расчетным путем, являются параметрами настройки устройства, а выраже35 нж /(Реа)/T+b ) в выбранной рабочей области значений Р и Т пропорционально произведению энтальпии пара на его плотность. Например, для диапазонов Р=0,4-1,0 МПа, Т=200 — 300 С 10 при применении расходомера переменC учетом того, что U(P)=Kp(P+d), так как имеется источник напряжения смещения с напряжением U©, и U(Z)=I,(К.„+К,)=Т,К,(Т+Ь), где I> — ток источника 11 тока;

R» R — сопротивления термопреобраэователя 9 и опорного резистора 12;

Следовательно, число импульсов в серии

Так как t задается частотой гене1 ратора 20 счетных импульсов и обратно пропорционально этой частоте, а частота следования серий импульсов пропорциональна расходу G то число импульсов, зарегистрированных счетчиком 22 за определенный отрезок времени t, определяется по формуле ного перепада давления йP на сужающем устройстве формула (11) имеет а ме тодиче ская по грешно сть при этом составляет +09257..

Из выражения (11) следует, что на погрешность измерения не оказываетт влияния не стабильность элементов интегрирующих цепей интеграторов и частоты генератора счетных импульсов. Практически исключается погрешность ключа 21, формирующего серии импульсов, так как он пропускает сериями не частоту расходомера, которая не может быть достаточно большой, а частоту генератора, которую можно выбрать необходимой величины.

Предлагаемое устройство может быть использовано также для измерения количества пара с учетом его действительной плотности. Например, в пределах параметров пара, приведенных выше, алгоритм имеет вид: а методическая погрешность составля— ет +0933.

Наличие в устройстве новых элементов — интеграторов, коммутатора, блока управления и генератора счетных импульсов, а также наличие новых связей между элементами предлагаемо— го устройства выгодно отличает его от известного, так как позволяет повысить точность измерения количества теплоты.

1168807

Составитель В.Куликов

Редактор О.Бугир Техред С.Мигунова Корректор Л.Бескид;

Заказ 4607/36 Тираж 897, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4