Массовый вибрационный расходомер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 F 1/84 3 ЕН

2 ХОДОМЕР

="-,„ : ф ;-ЯФЯЯх Ф:- : -Мф:." " *- у =ы.г.

ГОСУДАРСТВЕНЙЫЙ КОМИТЕТ

ПО И ОБРЕТ ИЯ. - .,"(21) 4757683/10 . « (22) 09.11.89

::(46) 30.09.92. Бюл. hL 36 .(71) Государственный научно-исследова- ;;:"тельский институт теплоэнергетического

=, -:.,-",йрибо ростроей ия

,". (72) С.А.Золотаревский и А.А.Ш курин

- ."... (56) 1. Европейский патент 1Ф 0212782, кл. G 01 F1/84, 1986, - :. -: 2. Фсго Motion Model О. Mass Flowmeter . —. - ГйзтгцсбойManual, 1985. (54) МАССОВЫИ 8ИБРАЦИОННЫЙ РАС» ЯЛ„„1765699 А1 (57) Использование: периодическое обнуление электронной аппаратуры измерителя расхода. Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 расхода, узел 2 возбуждения колебаний, узлы 3,4 съема сигналов, электронный преобразователь 5, входы 6,7 преобразователя, блок 8 измерения, блок 9 возбуждения и стабилизации колебаний, суммирующий усилитель 10, регулятор 11 установки нуля, источник 12 опорного напряжения, нормально замкнутый 13 и нормально разомкнутые 14 и 15 контакты. 2 ил, 1765699

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам измерения массового расхода среды, и может быть ис пользовано при создании массовых вибрационных расходомеров, предназначенных для измерения расхода различных, в том числе агрессивных, загрязненных жидкостей и сжатых газов в нефтяной, химической, металлургической и других отраслях п ромышленности.

Известен массовый вибрационный расходомер, состоящий из датчика расхода, содержащего закрепленные на корпусе с возможностью колебаний трубопроводы с размещенными на них узлом возбуждения колебаний и двумя узлами съема сигнала, и электронного преобразователя с двумя входами, подключенными к соответствующим узлам съема сигнала и двумя выходами, первый из которых подключен к узлу возбуждения колебаний, а второй является выходом входящего в его состав суммирующего усилителя с измерительным входом, второй вход которого соединен с регулятором установки нуля (1).

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является массовый вибрационный расходомер, который состоит из датчика расхода, содержащего закрепленные на корпусе с возможностью колебаний трубопроводы с размещенными на них узлом возбуждения колебаний и двумя узлами съема сигнала, и электронного преобразователя с двумя входами, подключенными к соответствующим узлам съема сигнала и двумя выходами, первый из которых подключен к узлу возбуждения колебаний, а второй является выходом входящего в его состав суммирующего усилителя с измерительным входом, второй вход которого соединен с регулятором установки нуля (2), Оба описанных устройства обеспечивают при отсутствии расхода компенсацию как имеющего систематический характер смещения нуля датчика расхода, обусловленную фазовым и, соответственно, временным сдвигом между сигналами с первого и с второго узлов съема сигнала, так и носящего бессистемный характер смещения нуля электронного преобразователя, вызванного временным и температурным дрейфом характеристик входящих в него элементов, Недостатком обоих устройств является невозможность компенсации смещения нуля электронного преобразователя при наличии расхода через устройство, что в 1,5 — 2 и более раз снижает точность измерения рас5

10 хода и приводит к необходимости уменьшения межповерочного интервала.

Цель изобретения — повышение точности измерения расхода и увеличение межповерочного интервала, Цель достигается тем, что в массовом вибрационном расходомере, состоящем из датчика расхода, содержащего узел возбуждения и два узла съема сигнала, электронного преобразователя с двумя входами, подключенными к соответствующим узлам съема сигнала и выходйого суммирующего . усилителя, измерительный вход которого подключен к первому выходу электронного

15 преобразователя, второй выход которого подключен к входу узла возбуждения, а второй вход — к выходу регулятора напряжения смещения, введены источник опорного напряжения, один нормально замкнутый и два

20 нормально разомкнутых синхронизированных контакта, второй вход электронного преобразователя соединен с вторым узлом съема сигнала через нормально замкнутый контакт, а через первый нормально разо25 мкнутый контакт — с первым узлом съема сигнала, причем источник опорного напряжения через второй нормально разомкнутый контакт подключен к третьему входу выходного суммирующего усилителя.

30 На фиг.1 показана блок-схема массового вибрационного расходомера; на фиг,2— пример выполнения принципиальной схемы суммирующего усилителя с подключенными к нему регулятором установки нуля и

35 источником опорного напряжения.

Массовый вибрационный расходомер (фиг.1) состоит из датчика 1 расхода, содержащего закрепленные на корпусе с возможностью колебаний трубопроводы (корпус и

40 трубопроводы на чертеже условно не показаны) с размещенными на них узлом 2 возбуждения колебаний и узлами 3 и 4 съема сигнала, электронного преобразователя 5 с входами 6 и 7, который содержит блок 8

45 измерений, блок 9 возбуждения и стабилизации колебаний, суммирующий. усилитель

10 и регулятор 11 установки нуля. Кроме того, в электронный преобразователь 5 дополнительно введены источник 12 опорного

5р напряжения, нормально замкнутый контакт

13 и нормально разомкнутые контакты 14 и

15. Как в известных, так и в предлагаемом устройстве блок 8 измерений соединен с суммирующим усилителем 10 и блоком 9

55 возбуждения и стабилизации колебаний, который в свою очередь связан с узЛом возбуждения колебаний датчика 1 расхода, а суммирующий усилитель 10 — с регулятором

11 установки нуля, 65699 - 6 даваемого на второй вход суммирующего усилителя 10 напряжения смещения от регулятора 11 установки нуля до получения нулевого значения выходного напряжения

5 О цх. Таким образом, напряжение U будет прямо пропорционально массовому расходу.

Опыт эксплуатации расходомеров данного типа показывает, что величина началь10 ного временного сдвига между сигналами с узлов съема сигнала данного датчика расхода сохраняется практически неизменной в течение всего времени эксплуатации прибора. В то же время имеет место изменение

15 выходного напряжения, обусловленное временным и температурным дрейфом элементов электронного преобразователя.

Для компенсации этого изменения предназначен режим подстройки, Сразу же

20 после поверки расходомера при отсутствии расхода размыкают нормально замкнутый контакт 13 и замыкают нормально разомкнутые контакты 14 и 15, При этом на входы 6 и 7 электронного преобразователя 5

25 подаются сигналы от одного узла 3 съема сигнала, т.е. временной сдвиг между этими сигналами равен нулю, Изменяя величину опорного напряжения U><, подаваемого от источника 12 опорного напряжения на тре30 тий вход суммирующего усилителя 10, добиваются получения нулевого значения напряжения Us ix. Полученное значение опорного напряжения сохраняют до следующей поверки расходомера при отстутствии

35 расхода.

Подстройка расходомера при наличии расхода осуществляется переключением устройства в режим подстройки с последующим изменением напряжения смещения

40 Uc<„подаваемого от регулятора 11 установки нуля на вход суммирующего усилителя 10 до полученйя нулевого значения выходного напряжения U x, Выход источника 12 опорного напряже45 ния целесообразно вывести на гнездо контроля, а само значение опорного напряжения U<> зафиксировать в паспорте устройства.

Суммирующий усилитель 10 с подклю50 ченными к нему регулятором 11 установки нуля и источником 12 опорного напряжения выполнен по схеме, показанной на фиг.2.

Опорным элементом источника опорного напряжения служит прецизионный ста55 билитрон VD1. На транзис.торе VT1 выполнен источник тока для стабилизации тока через стабилитрон VD1 на уровне 10 мА, Напряжение с опорного элемента Ч01 подается на операционный усилитель 01, выполненный по схеме повторителя напря5 17 . На фиг,2 показана принципиальная схе „. ма суммирующего усилителя 10 с подклю-ченными к нему регулятором 11 установки нуля и источником 12 опорного напряже; йи«я,"которые« выйо«лйейы на прецизионных

- . @ббера4йонн«ых усилйтелях D1-D3 .. " (К14ОУД17), полевом транзисторе VTI, пре изйонйом Стабилитроне VD1 (Д818Е) и ре. зи сторах 1- 9.

: Работает устройство следующим обра з ом,« ,,",-.- В рабочем режиме и в режиме первичйо«и йпериодических поверок при отсутст" вии расхода вход 6 электронного ппреобразователя 5 соединен с узлом 3 съема-сйгнала",вход 7 — с узлом 4 съема сигнала, . - „. "а источник 12 опорного напряжения QTKlllo. чей от"суммйрующего усилителя 10. При

- -," этоФРак в известных, так и в предлагаемом устройСтвах блок 8 измерений усиливает

"подаваемый«на вход 6 сигнал от узла 3 съема сигйал«а и подает его на вход блока 9 возбуж"денйя и стабилизацйи колебаний, который в свою очередь формирует импульсы напряжейия с частотой, равной частоте собственййх колебанйй трубопроводов датчика 1 расхода, которйе подаются йа узел 2 возбуждения колебаний. .:Такйм образом, обеспечиваются колебания трубопроводов на собственной частоте, Стабилизация амплитуды указанных колебайий осуществляется путем сравнеййя в блоке 9 возбуждения и стабилизации кЪлеб«анй«й пропорционального амплитуде колебаний трубопроводов сигнала с блока 8 йМмерений и опорного сигнала и соответствующего изменения напряжения импульсов", "подаваемых на узел 2 возбуждения кол«ебаний, Одновременно в блоке 8 измерейий«осуществляется сравнение сигнала, йоступа«ющ«его на вход 6 от узла 3 съема сйгнала, с аналогичным ему сигналом, поступаю«щим йа вход 7 от узла 4 съема сигнала. При этом на выходе блока 8 измерений формируется напряжение U», пропорцио- "нальное«"временйому«сдвигу между указан:. ными.сигналами, которые подаются на первый (измерительный) вход суммирующего усилителя 10. Указанный временной сдвиг является алгебраической суммой на: чальнбго времейй«ого сдвига, обусловленного "неодинаковой амплитудой колебаний сторой трубопроводов и возможным разли. "чием-формы сигналов с узлов 3 и 4 съема сигнала и временного сдвига, йропорционального масСовому расходу измеряемой среды. Компенсация начального временно- . го сдвига и соответствующей ему части напряжения U» производится при отсутствии, расхода через уСтройство изменением nol.

1765699

Составитель А,Шкурин

Редактор Т.Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Заказ 3379 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 жения, что позволяет увеличить нагрузочную способность стабилитрона VD1.

Положительное напряжение с выхода микросхемы 01 поступает на инвертор D2 с коэффициентом передачи, равным единице.

Стабилизированное напряжение с выходов микросхем 01 и D2, равное по величине и противоположное по знаку (й8 B), подается на резистор R4, которым устанавливается необходимая полярность и величина опорного напряжения в случае поверки расходомера при отсутствии расхода. При подстройке расходомера опорное напряжение через контакт 15 подается на третий вход суммирующего усилителя, выполненного на микросхеме D3. Общий коэффициент усиления суммирующего усилителя устанавливается резистором R7 для получения необходимого усиления измеряемого напряжения 0 э. На резисторе R9 выполнен регулятор установки нуля.

В режиме подстройки расходомера при наличии расхода контакт 15 замкнут, опорное напряжение, эквивалентное разбалансу датчика расхода, подается на суммирующий усилитель 10, а резистором R9 устанавливается выходное напряжение U>bi равным нулю.

Как следует из вышесказанного, подстройка расходомера при наличии расхода может производиться как угодно, частот, например, при каждом изменении температуры окружающего воздуха, раз в день и т.д.

За счет этого может быть увеличен межповерочный интервал расходомера, который в этом случае будет определяться только изменением градуировочной характеристики датчика расхода, которая изменяется крайне медленно. Например, межповерочный интервал расходомера может быть увеличен с 1 года до 3-4 лет.

5 Таким образом, изложенное техническое решение обеспечивает повышение точности измерения расхода и увеличение межповерочного интервала за счет обеспечения возможности регулярной подстройки

10 расходомера без отключения расхода, Формула изобретения

Массовый вибрационный расходомер, . состоящий из датчика расхода, содержащего узел возбуждения и два узла съема сигна15 ла, электронного преобразователя с двумя входами, подключенными к соответствующим узлам съема сигнала, и выходного суммирующего усилителя, измерительный вход которого подключен к первому выходу злек20 тронного преобразователя, второй выход которого подключен к входу узла возбуждения, а второй вход — к выходу регулятора напряжения смещения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и

25 увеличения межповерочного интервала, в него введены источник опорного напряжения, один нормально замкнутый и два нормально разомкнутых синхронизированных контакта, второй вход электронного преоб30 разователя соединен с вторым узлом съема сигнала через нормально замкнутый контакт, а через первый нормально разомкнутый контакт — с первым узлом съема сигнала, причем источник опорного напря35 жения через второй нормально разомкнутый контакт подключен к третьему входу выходного суммирующего усилителя.