Способ определения расхода воздуха в магистрали и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COLlHAËÈÑTÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

2 А") (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3898641/24-24 (22) 18.04.85 (46) 15.06.87. Йюл. Ф 22 (75) Ю.В. Баландин и А.И. Баландина (53) 621.646.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

l(278147, кл. С 01 F 1/34, 1967.

Авторское свидетельство СССР

9 778398, кл. F 15 В 19/00, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ВОЗДУХА В МАГИСТРАЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ..(57) Изобретение может быть использовано в технической физике и теплотехнике при определении и (или) регулировании. расхода воздуха или газов (паров). Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, повьппение точности. Поток контролируемой среды пропускают через сужающее, устройство, определяют перепад давлений на нем, измеряют давление проходящего воздуха и вычисляют расход с выполнением математической операции извлечения квадратичного корня из произведения величин давлений и перепада давлений. Новым в способе явля(51) 4 G 05 1) 7/00, 0 01 F 1/34 ется то, что перепад давлений определяют как разность между одновременно выполненными замерами статического давления воздуха в широком и узком сечениях магистрали. Устройство со держит сужающее устройство в виде диафрагмы или трубки Вентури 5 со штуцерами 6 и 7 отбора воздуха в широком и узком сечениях, присоединенные к этим штуцерам соответственно датчик давления 8 проходящего воздуха и измеритель перепада давлений на сужающем устройстве, выходы которых подключены ко входам блока 11 вычисления расхода, производящего математические вычисления с извлечением квадратичного корня иэ произведения давления и перепада, а также включает соединенный с блоком вычисления указатель 16 расхода. Новым в устройстве является то, что измеритель перепада. давлений выполнен в виде дополнительно установленных датчиков давления и алгебраического сумматора (блока вычитания), входы которого подключены к выходам обоих датчиков давления.

2 с. п. ф-лы, 1 ил.

1 131

Изобретение относится к автоматике, в частности к объектам для определения расхода воздуха в магистрали, и может быть использовано для контроля и регулирования расхода воздуха, например в системах кондиционирования;

Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа определения расхода воздуха в магистрали.

Схема содержит источник 1 сжатого воздуха (кондиционер, компрессор, вентилятор и т.п.), запорную или регулирующую заслонку 2, магистраль 3, например, системы кондиционирования воздуха в помещении 4 и сужающее устройство 5 в виде диафрагмы или трубки Вентури, из которых последняя имеет меньшее гидравлическое сопротивление. На устройстве 5 выполнены штуцеры 6 и 7 отбора воздуха в широком и узком сечениях магистрали для контроля рабочей среды, к которым присоединены пневмоэлектрические датчики 8 и 9 абсолютного давления,соответственно, предназначенные для измерения давления проходящего воздуха — контролируемой среды — в широком и узком сечениях трубки Вентури.

В устройстве установлен также датчик 10 измерения температуры воздуха в магистрали за заслонкой 2 н случае необходимости более точного определения расхода. Электрические выходы датчиков 8 и 10 подключены к входам блока 11 вычисления расхода по форP dP муле G =с(f

Т

Выходы первого 8 и второго 9 дат— чиков давления соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора 12, Входы 13 и 14 сумматора 12 подключены к электрическим выходам обоих датчиков 8 и 9 давления. Выход 15 сумматора 12 подключен к третьему входу блока ll, который вычисляет расход в магистрали 3 в соответствии с известной формулой путем извлечения квадратного корня из произведения сигналов давления, полученного от датчика 6, и перепада давлений, полученного от сумматора 12, в результате преобразования сигналов датчиков 8 и 9 в разность между одновременно выполненными замерами статичес-, 7402 кого давления воздуха в широком и узком сечениях магистрали на трубке 5 °

При наличии датчика 10 квадратный корень извлекается в блоке 11 из произ5 ведения давления и перепада, поделенного на абсолютную температуру контролируемой среды.

Блок 11 представляет собой электронный операционный усилитель на эле10 ментных микросхемах, который производит математические операции: сложение, инвертирование, умножение, извлечение корня из произведения.

Блок 12 — алгебраический сумматор — представляет собой электронное вычислительное усилительное устройство на микросхеме, формирующее выходной электрический сигнал в виде

20 напряжения пропорциОнальный пОлОжи тельной разности между сигналами датчиков 8 и 9 одновременных замеров абсолютнога. давления воздуха в широком (Рш) и узком (P„) сечениях

25 сужающего устройства магистрали, т.е. перепада (P -P>) давлений на,сужающем устройстве.

Выход блока 11 вычисления соединен с указателем 16 расхода, по су30 ществу представляющим собой вольтметр, отградуированный в единицах расхода. В случае необходимости регулирования расхода в магистрали 3 выход блока 11 дополнительно подключен к входу команднс го прибора 17— регулятору расхода, а выход последнего подключен к двигателю 18 заслонки 2. Для ручного управления hoследним служит тумблер 19.

Устройство функционирует следующим образом.

При включенном источнике 1 сжатого воздуха тумблером 19 ручного управления открывают заслонку 2 и про 5 пускают поток контрслируемой среды через сужающее устрсйство. Воздух под давлением устремляется по магистрали 3 в помещение 4. В сужающем устройстве 5 часть потенциальной энергии

5О давления переходит ь кинетическую энергию, при этом средняя скорость потока в узком сечении, где установлен штуцер 7, повьппается, а статическое давление (P ) в сечении становитУ

55 ся меньше статическсго давления (Рш) в широком сечении, где установлен штуцер 6. Пропуская поток через устройство 5, определяют перепад давлений на нем и используют этот пара3 131740 метр как меру расхода контролируемой среды. Для этого с помощью датчика 8 измеряют статическое давление (Р ) в широком сечении магистрали. Одновременно с помощью датчика 9 измеряют статическое давление (Р„) потока, имеющего в этом сечении большую скорость и меньшее давление.

При реализации предлагаемого способа определения расхода, в общем 10 случае, например, при визуальном замере и ручном подсчете, вместо пневмоэлектрических датчиков 8 и 9 можно использовать шкальные манометры, мановакууметрй и т.п., показывающие 15 приборы, измерители давления в сечениях, где установлены штуцеры 6 и 7.

Выполнив одновременно замеры в узком и широком сечениях трубки 5, оп, ределяют перепад давлений как раз- 20 ность ЛР между этими. замерами, в общем случае вычтя из замера Рщ замер Р

35 путем ручноформула изобретения

1. Способ определения расхода воздуха в магистрали, при котором поток контролируемой среды пропускают через сужающее устройство, определяют

В предлагаемом устройстве опера- 25 ция вычитания осуществляется автоматически электронным алгебраическим сумматором — блоком 12 путем сравнивания электрических сигналов напря— жения, поступивших на его входы от ЗО датчиков 8 и 9, вычислением разности и усиления сигнала. Затем определяют расход воздуха, в магистрали 3, вычисляя его величину в соответствии

Р. Р с формулой С =d f

Т го или машинного счета с учетом или без учета изменений температуры контролируемой среды. В предлагаемом устройстве операции вычислений по этой формуле автоматически осуществляет электронный блок 11. В случае необходимости в более точном определении

1 расхода в блок 11 вводят также сигнал (замер) температуры потока от датчика 10. Во всех случаях определения расхода вручную или автоматически обязательно производят вычисление квадратного корня из произведения величин давления Р> и перепада дР = P - 5

-Р, а при необходимости также из

1 величины — . Вычисленный таким обраТ зом расход и есть искомая величина предлагаемого способа определения расхода, которая автоматически визуа-, лизуется на указателе 16 расхода, соединенном с вычислительным блоком 11.

2 4

В способе регулирования расхода в зависимости от отклонения найденного значения расхода G от заданной величины вручную тумблером 19 или автоматически регулятором (!7) изменяют проходное сечение заслонки 2, включая на открытие или закрытие ее двигатель 18. В предлагаемом устройстве командный прибор 17 — регулятор осуществляет автоматическое сравнение текущего значения сигнала расхода, полученного от блока 11, с заданной программой, выдает релейный электрический сигнал на двигатель 18 заслонки 2, который автоматически изменяет проходное сечение заслонки 2 до тех пор, пока текущее значение расхода, фиксируемое совместной рабоФой элементов 5, 8, 9, 12 и 11 не станет равным заданному значению, на которое настроен регулятор 17.

В условиях пульсирующего потока контролируемой среды способ и устройство функционируют точно также.

При этом абсолютное давление воздуха, I одновременно воспринимаемое датчиками 8 и 9 давлений, преобразуется вних в электрический сигнал напряжения, пропорциональный давлению в. сечениях, где установлены штуцеры 6 и 7 соответственно. Лмплитуда, частота, периодичность пульсаций давлений в обоих датчиках 8 и 9 практически идеально совпадают. Поэтому в каждый момент времени разность между давлениями Рш и Р в установившемся режиме пульсирующего потока постоянна, хотя выходные сигналы напряжения в датчиках 8 и 9 являются по величине переменными, пульсирующими одновременно в едином ритме, синхронно, в такт с колебаниями давления контролируемой среды в штуцерах 6 и 7 трубки 5. По этой причине на выходе алгебраического сумматора 12 выходной сигнал напряжения будет почти неизменным, стабильным и точным, что обеспечивает точное определение расхода вычислительным блоком 12, надежную безотказную работу блока 12, а также регулятора 17 и заслонки 2 в случае регулирования расхода.

Составитель Н. Гондаксазова

Редактор Т. Парфенова Техред Л.Олийнык Корректор И. Муска

Заказ 2422/42 Тираж 863 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 131 перепад давлений на нем, измеряют давление проходящего воздуха и вычисляют расход как функцию произведения этих величин, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точнос ти, осуществляют одновременное выполнение замеров статического давления в широком и узком сечениях магистрали, а перепад давлений определяют как разность между указанными замерами.

2. Устройство для определения расхода воздуха в магистрали, содержащее сужающее устройство со штуцерами отбора воздуха в широком и узком сечениях, первый датчик давления, со7402 6 единенный со штуцерсм отбора воздуха в широком сечении, блок вычисления расхода, первый вход которого соединен с выходом первого датчика давле5 ний, а выход — с указателем расхода, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью расширения области примене ния и повышения точности устройства, в нем установлен второй датчик давления, соединенный со штуцером отбора воздуха в узком сечении и алгебраический сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого,и второго датчиков давления, а выход подключен

1 к второму входу блока вычисления расхода,