Компенсационный расходомер обтекания

 

Изобретение относится к измерительной технике ,в частности, к устройствам измерения расхода газа или жидкости. Цель изобретения - повышение точности измерения. Расходомер содержит крыло обтекания, соединенное с компенсационным измерителем, переключатель участков измерения и блок индикаторов. Входы поддиапазонов измерения блока индикаторов соединены с выходами поддиапазонов измерения переключателя участков измерения. Диапазон измерения с нелинейной расходной характеристикой делится на участки, в пределах которых расходная характеристика линейна. Измерение расхода производится на линейных участках. 1 ил., 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4267405/24-)0 (22) 24 .06.87 (46) 07.07.89.Бюл. h" ?5 (71) Киевский институт автом»-.ики им ° XXY съезда КПСС (72) H.E.Захарченко, В.! .! улеватый, Н.П.Веклич и Н.В.Бонь (53) 532.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 901909, кл. G 01 Р 5/14, 1980. Кремлевский П.П, Расхс домеры и счетчики количества. — !. )1а113ино— строение, !975, с.3?-327. (54) КОМИЕНСАЦИОНН)))1 PАСХОДО)1ЕР

ОБТЕКАНИЯ (57) Изобретение относится к измернИзобретение относится к измерительной технике и может быть испол1,— зовано для измерения ра(-.хода газа или жидкости.

Цель изобретения — повышеьн1е точности в широком диапазоне измерения.

На чертеже представлена схем» компенсационного расходомера обтекания с несколькими участками измерения.

Расходомер содержит измеритель вход которого посредством подпружиненного рычага 2 соединен с осью 3 вращения размещенного в измеряемом потоке жидкости или газа крыла 4 обтекания, переключатель 5 участков измерения, вход которого связан с выходом измерителя 1 и входом блока 6 индикаторов, зь1ходы связаны с соответствующими управляющими входами блока

„„SU„„1492289 А1

Сб)) а с 0! Р 5/!4, (()1 1, 3

TЕ 11 НО(1 TC 1111К Е В t »C Ttt(J(Ti 1 К УС Т ройс Tttcltht из1 1(рс íèÿ расход» г»за и 111 жидкости. 11е:1ь изобрете1шя — Itntit„tt!e—

1п(е точност11 измерени». Р»(ход(1мер с держит крыло обтек;31!11H сос диненпс е с ком11е Hc Ivtt(?IttttiM измс.ритtJI(м, переключат(л1 учаСт1(Ов 11ЗМ(3РЕП11Я И блс к индикаторов . 1 хo;Jt t 13одди»па зоног измерения блока индикаторов гоев дине11ь1 с выхода 1и под;п1ап»зс нов из tepvtIttt3 переключателя учас тков Iiзмеренин. 11иап»зон измерения с нел1п(ейной расходной харакTepHcT;(кой делится

Hа участки, в пределах которых р»сход11а я х

6 индикаторов. Измсритель 1 выполнен в vиде пHев. Iоiумt t(3T(3 l)13 7 с 1(амере, t 8 о тр11цательпо11 О бр(! 7ttott с в я 3 и, tt t(JItnчепного с помощью посто11113(ого coll— ротивления 9, усилителя О мощи(с тit и делителей 1 1 и 1 2 по схеме ус11.11г1 ля 13, давление пит;1ния чере з с(ядр тивление 9 подключе1(о к «ходу пит»вЂ” ния пневмосумматора 7, вь1ход которого посредством усилителя 10 to!Itttoc т11 связан с выходом измерителя и через делители 11 и 12 с ка.(еp(й 8 отрицательной обратной свя 3ll. Отр1;1аз ельная камера 14 пневмзсумматора 7 «вдается его компенс»:IIICHIII (м входом и соединена посредиcl вом нормаль.tto замкнутого конт JH Tà 15 и по T(tðttòå!IH

16 соответственно с входом и вых(д(м компенсатора 17 в виде двух п»раллельно включенных повторителей 18

149? 289

19 с положительными (+dP ) и отрица< тельным (-Л Р4) сдвигами, входы и выходы которых связаны соответственно с входом и посредством нормально разомкнутых контактов 20 и 21 с выходом

5 компенсатора 17. Переключатель 5 участков измерения выполнен в виде двух элементов 22 и 23 сравнения, прямой и инверсный входы которых соединены с lp

его входом, другие — с выходами соответствующих задатчиков 24 и 25 давления верхнего (0,1 МПа) и нижнего (0,02 МПа) уровней срабатывания, а выходы подкличены к входам соответствующих импульсных элементов 26 и 27 выходы которых связаны с управляющими входами соответствующих элементон 26 и 27, посредством переменных сопротивлений 28 и 29. Одновременно ны- 20 ходы элементов 26 и 27 соединены с первым и вторым выходами переключателя 5 и одними входами двух элементов И 30 и 31, параллельно включенных цепочек, а,в,...,г, переключе- 25 ния участков измерения. Управляющие входы элементов ЗАПРЕТ 32 и размыкателя 33 цепочек связаны соответственно с входом элемента 34 памяти последующей цепочки и выходами импульсных элементов 26 и 27 посредством элемента ИЛИ 35. Выход элемента ЗАПРЕТ 32, являющийся выходом цепочки, подключен к соответствующему выходу переключате ля и посредством размыкателя 33 и емкости 36 к другим входам соответствен но второго элемента И 31 своей и первого элемента И 30 последующей цепочек переключателя. Выходы элементов

И 30 и 31 подкличены соответственно к ® входам "Запоминание" .и "Стирание" элеменга 34 памяти, выход которого связан с входом элемента ЗАПРЕТ 32.

Выход элемента 34 г памяти последней цепочки соединен с последним выходом переключателя и другим входом второго элемента И 31. -Вход элемента ЗАПРЕТ

32а первой цепочки соединен с линией

37 питания. Дополнительные два ныхода переключателя 5 соединены с соответствующими управляищими входами контактов 20 и 21 компенсатора 17 и посредством элемента ИЛИ 38 с упранляющим входом нормально замкнутого контакта 15 измерителя 1. Блок 6 индикаторов содержит несколько (по числу участков измерений) индикаторов 39а, 39в,...,39z, соответствующих щкалам 40а,40н,...,40z отсчета поддиапазонов измерения. Вход блока 6 связан со стрелкой 41.

Работа расходомера обтекания основана на принципе пневматической силовой компенсации усилия динамического давления Р4 измеряемого потока на крыло 4 обтекания усилиями компенсационного давления P в отрицательной камере 14 и давления Р в камере 8 отрицательной обратной связи.

Компенсационное давление в камере

14 формируется компенсатором 17. В линии выхода измерителя l формируется давление Рв х, являющееся мерой измеряемого расхода рабочего поддиапазона измерения.

ОьВ (4»4)1

0,02 МПа Рпр„<0,1 МПа, где К вЂ” коэффициент усиления, устанавливаемый переменным сопротивлением.

Диапазон измеряемого динамического давления Р4, соответствующий измеряемому расходу Q, разбивают на и одинаковых участков с давлением

Р4 каждый:

Р 4 = пЬР4

Компенсационное давление Р,, „

m-ro рабочего участка измерения соответствует где m — номер рабочего участка измерения, О

Таким образом

Рных К(4 (m ) 1Р4

КР 0- РВ 44

Усилитель 13 настраивают переменньпч сопротивлением так, что при

Р9 О Pà = 002ÌÏà при Р9

ЙР4, Р пц„= О, 1 МПа.

На выходах повторителей 18 и 19 устанавливаит соответственно положительный (+ dP4) и отрицательный (- 4 P 4) сдниги давления.

Шкалы 40а, 40в,. ° .,40z отсчета поддиапазонов измерения размечены следующим образом: 40а » (О-Q ) соответствует давление Π— dP4;

1492289

Переключение сигналов в линиях выхода переключателя с одной цепочки 25 и последующую происходит, когда

Рвь,к= Р „ ) О,! МПа (переключение н прямом направлении), или в предыдущую, когда Рвы„= Р, (0,02 HIIa (r

При Р+ ) лР4, Р2 )0,1 1Па, Р

22

26» 35 Д 30е давление одного входа элемента 30н

Фо р м ул а и з о б р е т е н и я

1. Компенсационный расходомер обтекания, содержащий крыло обтекания, соединенное с измерителем, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен переключателем участков измерения и блоком индикаторов, входы поддиапазонон измерения которого соединены с выходами поддиапазонов измерения переключателя участков измерения, первый и нторой выходи которого соединены с первым и вторым входами измерителя, выход которого соединен с входом блока индикаторов и входом переключателя участков измерения, причем измеритель выполнен в виде пневмосумматора, включенного с помощью постоянного сопротивления, усилителя мощности и делителя по схеме усилителя, измерительный вход которого соединен с крылом обтекания, а компенсационный вход — с выходом первого повторителя и через нормально замкнутый контакт — с входами второго и третьего повторителей, выходы которых через нормально разомкнутые контакты соединены с входом первого повторителя, первый и второй входы измерителя через элементы ИЛИ соединены с управляющим входом нормально замкнутого контакта. выход усилителя мощности является выходом измерителя .

40н — (g Q2) соответствует давле-. ние 3 Р 4 — 2ЛР4, 40к (Q „, — 0 ) соотнетствует давление (и-1)ЛР4 — Р4

При включении устройства, когда выходи элементов 22 и 23 сравнения

5 — Р 2 З = О, Р 2 = О, Упранляищий вход элемента ЗАПРЕТ 32а первой цепочки а Р З4Ь= О. В результате выход элемента ИЛИ 35 Р = О, выход Р 2 каждо95 го элемента 32 соединен контактом соответствующего размыкателя 33 с другими входами второго элемента И 31 своей цепочки и первого элемента

И 30 последующей. 15

II

РЗ2а Pm= РЗ е 1,roe P» давление друг ого входа перного элемента И 30в цепочки н. Расходомер работает на первом участке измерения

Р, = О горит индикатор 39а. Отсчет показаний стрелки 41 следует производить по шкале 40а. цепочки и.

lI

Сигнал Р» е = 1 отсекается разомкнувшимся контактом размыкателя

33а в другом входе элемента И 30н. В

I зо е " в выходе элемента 30в формируется сигнал Р е= 1, который повторяется и 40 запоминается на ныходе элемента 34в памяти второй цепочки в: Р в = 1.

Выходной сигнал первой цепочки а

Рз2 = 1 сбрасывается н атмосферу с элемента 32а, поскольку Р в = 1, 45 на выходе элемента 32в и выходе нторой цепочки я переключателя 5 формируется сигнал Р 2 е = 1, зажигается индикатор 39в, отсчет показаний стрелки 41 следует вести по шкале 40н, P 14 Рь Рьь " 0,02 1Па 1 2ь =

iI 31 Ь

Р 0 = 1. Расходомер работает йа втором участке измерения.

При Р4 (Р,++ Рв) Р, с 0,02 Мпа- 55 ! / ((Р1З= Р2т = Рв ь= Рз1Е = Рз в=

1 Р 1 Рз+в О Рзвв О

31 в гаснет индикатор 39н — Р „ = 1, зажигается индикатор 39а, Р, = Р, =

"- !вьем= Pr = 0,1 !IIIB Pgt

В расходомере произошло переключение сигнала н обратном направлении со второго участка на пернл,;1.

Повышение точности в широком диапазоне измеренИя достигается эа счет выполнения измерителя в виде пненмосумматора с камерой отрицательной обратной связи, нключенного по схеме усилителя, к измерительному входу которого подключено усилие крыла обтекания, компенсационный вход связан с компенсатором, управляющие входы которого соединены с дополнительными двумя ныходами переключателя участков измерения, вход которого связан с выходом измерителя, а выход - с управляющими входами блока индикаторов. Такое выполнение расходомера,,позволяет измерять расход линейных участков, аппроксимирующих нелинейную расходную характеристику.!

492289

2. Расходомер по п.l, о т л н ч а ю шийся тем, что переключатель участков измерения выполнен в виде двух элементов сравнения при1

5 чем прямой вход первого элемента и инверсный вход второго элемента объединены и являются входом переключателя, инверсный вход первого элемента сравнения и прямой вход второго элемента =равнения соединены соответственно с выходами задатчиков давлений верхнего и нижнего уровней срабатывания, выходы элементов сравнения через соответствующие 15 импульсные элементы соединены с управляющими входами импульсных элементов посредством переменных сопротивлений, с первыми входами первого и втЬрого элементов И каждой из па- 2р раллельно включенных цепочек пере1 ключения участков измерения и с первым и вторым входами элемента ИЛИ и являются выходами и»рек.п чателя, пранлчюп пi яхоп элемент» 3AIIPI".I цепочки 11f 1? к tel ения с един»п е выходом элемента памяти последующей II(почки, Входы vо торо Г о соедипеHI! Г ОотВ» тс та е н но с выходами п»1?БОГО и Второ! О .)ле ментов И цепочки, второй нход первого элемента И последующей цепочки ч»ре 3 емкость и раэмыкатель соединен е выходом элемента ЗАИРЕТ предыдущей цепочки, который является выходом соответствующего поддиапаэона иэмерелия переключателя, второй вход второго элемента И каждой цепочки соединен через »51Koсть и размыкатель с выходом элемента ЗАПРЕТ данной цепочки, управляющие в?:оды размыкателей соединень| с выходом элемента ИЛИ, выход элемента памяти последней цепочки соединен с вторым входом второго элемента И и является выходом последнего поддиапаэона измерени