Способ определения расхода газа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам определения, измерения, регулирования или контроля расхода газов в магистралях автоматических систем. Целью изобретения является расширение области применения и повышение точности. Способ заключается в измерении давлений в узком и широком сечениях сужающего устройства, осуществляемом с интервалом в зависимости от пульсации потока, и вычислении расхода как функции давления в потоке и перепада давлений в узком и широком сечениях сужающего устройства. Устройство для осуществления способа содержит сужающее устройство 2, штуцеры отбора 3 и 4, пневматический переключатель 10, датчик давления 5, первый 7, второй 8 и третий 9 электропереключатели, первый 11 и второй 12 блоки памяти, алгебраический сумматор 13, множительный блок 6. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1476436 А1 (51)4 С 05 D 7/00 F 15 В 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4321967/24-24 (22) 05.10.87 (46) 30.04,89. Бюл. № 16 (75) Ю.В.Баландин и А.И.Баландина (53) 62 1.646.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 778398, кл. F 15 В 19/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 278147, кл. С 05 f 23/06, 1970. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам определения, измерения, регулирования или контроля расхода газов в магистралях автоматических систем.

Целью изобретения является расширение области применения и повышение точности. Способ заключается в измерении давлений в узком и широком сечениях сужающего устройства, осуществляемом с интервалом в зависимости от пульсации потока, и вычислении расхода как функции давления в потоке и перепада давлений в узком и широком сечениях сужающего устройства.

Устройство для осуществления способа содержит сужающее устройство 2, штуцеры 3 и 4 отбора, пневматический переключатель 10, датчик 5 давления, первый 7, второй 8 и третий 9 электропереключатели, первый 11 и второй

12 блоки памяти, алгебраический сумматор 13, множительный блок 6. 1з.п. ф-лы, 1 ил.

С:

«М ав 1

CO

CrO

С5

1476436

Изобретение относится к способам определения, измерения, регулирования или контроля расхода газов в магистралях, например, автоматических систем или систем кондиционирования.

Цель изобретения — расширение области применения способа и повышение точности определения расхода газа.

На чертеже изображена принципиаль- 10 ная схема устройства для осуществления способа определения расхода газа.

Устройство содержит трубопровод 1, сужающее устройство 2 со штуцерами

3 и 4 отбора давления из узкого и широкого сечений соответственно, датчик 5 давления, множительный блок 6, двухпозиционные с синхронизированными проводами первый 7, второй 8 и третий 9 электропереключате- 20 ли и пневматический переключатель 10, первый вход которого соединен со штуцером 3 отбора давления из узкого сечения, второй вход — со штуцером 4 отбора давления из широкого сечения, а вы- 25 ход соединен с входом датчика 5 давления, выход которого соединен с входом первого электропереключателя 7,; первый выход которого соединен с вхо" дом первого блока 11 памяти и с пер- 30 вым входом третьего электропереключателя 9, второй выход соединен с входом второго блока 12 памяти и вторым входом второго электропереключателя 8.

Выход третьего электропереключателя 9 соединен с первым входом алгебраического сумматора 13 и с первым входом множительного блока 6, второй вход которого соединен с выхо-40 дом алгебраического сумматора 13.

Выход второго электропереключателя 8 соединен с вторым входом алгебраического сумматора 13.

Если устройство предназначено для регулирования расхода газа, то в трубопроводе 1 расположен регулирующий орган 14, связанный либо с тумблером 15, либо с командным блоком 16, вход которого соединен с выходом множительного блока 6.

В устройстве также может быть установлен датчик 17 температуры, выход которого соединен с третьим входом множительного блока 6. В этом случае расход вычисляют как функцию давления потока и перепада давлений в широком и узком сечениях сужающего устройства и температуры газа. Привод 18 содержит электродвигатель с передаточным механизмом и задатчиком длительности полуцикла, т.е. частоты переключений, в зависимости от пульсаций потока газа, появляющиися при работе источника 19 (компрессора, вентилятора и т.п.). Для визуальных наблюдений установлены указатель 20 расхода и прибор 2 1 контроля периодичности и амплитуды давления.

Первый 11 и второй 12 блоки памяти представляют собой электронные усилительно-преобразовательные вычислительные устройства на микросхемах, фиксирующие, запоминающие и сбрасывающие при повторном включении предыдущий сигнал.

Множительный блок 6 представляет собой электронный операционный усилитель на микросхемах, производящий следующие операции: сложение, инвертирование, умножение, деление,извлечение корня.

Устройство работает следующим об,разом.

При включенном источнике 19 сжатого воздуха тумблером 15 ручного управления открывают регулирующий орган 14 и пропускают поток контролируемой среды через сужающее устройство 2. Воздух под давлением устремляется по трубопроводу к потребителю.

В сужающем устройстве 2 часть потенциальной энергии давления переходит в кинетическую энергию, при этом средняя скорость потока в узком сечении, где установлен штуцер 3 отбора давления, повышается, а статическое давление Р в нем станоJ вится меньше статического давления

Р в широком сечении,где установлен штуцер 4 отбора давления. Пропус кая поток через сужающее устройство 2, определяют перепад давлений на нем и используют этот параметр как меру расхода контролируемой среды. Для этого с помощью датчика 5 .давления, присоединенного кштуцеру 3 отбора давлениячерез открытый первый вход пневматического переключателя 10, измеряют статическое давление Р в узком сечении..

После окончания замера давления

Р пневматический переключатель 10 автоматически или вручную переводят

ВО вторую противоположную позицию, в которой первый вход закрыт, а второй вход открыт н через него штуf476436 цер 4 сужающего устройства 2 присоединяется к входу датчика 5 давления, при помощи которого измеряет статическое давление P потока в шиЬ 5 роком сечении, которое имеет меньшую скорость и большее давление.

Замеры давлений Р> и Р выполняют в чередующемся порядке, затем пары замеров давлений P„ H P циклически повторяют: P>-P, Р„-Рш, и т.д. со скоростью, зависящей от стабильности работы источника 19 сжатого газа.

При осуществлении способа определения расхода газа в случае необходимости в более точном определении расхода измеряют также температуру потока с помощью датчика 17 темпера-, туры. С использованием полученных данных перечисленных замеров определяют расход воздуха в трубопроводе 1, вычисляя его величину как функцию давления в потоке, перепады давления на сужающем устройстве и температу.ры, В способе регулирования расхода 25 газа в зависимости от отклонения найденного значения расхода от заданной величины изменяют проходное сечение регулирующим органом 14, включая на открытие или закрытие двигатель, например, управляя расходом вручную тумблером 15, пока текущее значение расхода не станет равным заданному.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа определение и регулирование расхода осуществляются автоматически.

Операция вычитания осуществляется автоматически электронным алгебраическим сумматором 13 следующим обра40 зом.

На схеме изображено положение устройства, когда пневматический переключатель 10 и электропереключатели 7-9 находятся в позиции, при кото45 рой давление P через пневматичес. 3 кий переключатель 10 подается на вход датчика 5 давления. При этом электрический сигнал напряжения, соответствующего давлению Ру, с выхода датчика 5 давления поступает на первый вход множительного блока 6, а также на вход первого блока 11 памяти давления P и на первый вход алгебМ раического сумматора 13. В этом положении устройство находится на протяжении времени, равном продолжительности полуцикла, которое необходимо для получения данных, характеризующих контролируемый поток по величине давления Р>.

Измерив давление Р, соответствующее мгновенному, интегральному его значению в период полуцикла,пневматический переключатель 10 и электропереключатели 7-9 синхронно пере. водят ся во вторую позицию, при которой давление Р подается на вход датчика 5 давления. При этом электрический сигнал напряжения, соответствующего давлению Р„, в широком сечении сужающего устройства 2, с выхода датчика 5 давления поступает на второй вход алгебраического сумматора 13, а также ка вход второго блока 12 памяти давления Р„ . Продолжительность последующего полуцикла замера давления Р„ равна предыдущему (например„ 2,5,10 и т.д. секунд). В этой же позиции с первого блока 11 памяти электрический сигнал напряжения, соответствующего давлению Р >, замеренному в непосредственно предшествуюший полуцикл, подается на первые входы множительного блока 6 и алгебраического сумматора 13, который сравнивает поступившие на его входы электрические сигналы напряжений, соответствующих фактическому давлению Р данного полуцикла и запомненному давлению Р;, предыдущего полуцикла, вычисляет разность между кими, величину приращения сигнала и усиливает полученную алгебраическую разность. Полученный таким образом сигнал, пропорциональный разности между двумя последовательно выполненными замерами, давления Г и Р в сечениях сужающсго устройства 2 в двух последовательных полуциклах, с выхода алгебраического сумматора 13 поступает на второй вход множительного блока 6, который автоматически определяет величину фактического расхода воздуха в трубопроводе 1, вычисляя его величину как функцию от давления потока и перепада давления на сужающем устройстве.

Формула н з о б р е т е н и я

Способ определения расхода газа, заключающийся в измерении давлений в широком и узком сечениях сужающего устройства, измерении давления в потоке и вычислении расхода, как функции давления в потоке и перепада

5 1476 давлений в широком и узком сечениях сужающего устройства, о т л и ч а ющ и, и с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, замер давлений в узком и широком сечениях сужающего устройства осуществляют с интервалом, пропорциональном пульсации потока.

2. Устройство для определения расхода газа, содержащее трубопровод, в котором установлено сужающее устройство с расположенными на нем штуцерами отбора в широком и узком сечениях, алгебраический сумматор с двумя входами и выходом, соединенным с первым входом множительного блока, и датчик давления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в него введены двухпозиционные с синхронизированными приводами пневматический переключатель и первый, второй и третий электропереключатели, первый и второй блоки па436 мяти, входы которых соединены, соответственно,с первым и вторым выходами первого электропереключателя, причем второй вход множительного бло5 ка и первый вход алгебраического сумматора соединены с выходом третьего электропереключателя, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом первого электропереключателя и с выходом первого блока памяти, а второй вход алгебраического сумматора соединен с выходом второго электропереключателя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго блока памяти и вторым выходом первого электропереключателя, вход которого соЕдинен с выходбм датчика давления, вход которого соединен с выходом пневматического переключателя,. первый и второй входы которого соединены со штуцерами отбора соответственно в узком и широком сечени25

Составитель И.Музыченко

Техред М. Ходанич Корректор Л. Патай Редактор А.Ревин

Заказ 2155/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101