Датчик расхода для насосного агрегата

 

Использование: при осуществлении измерения расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, состоящим из насоса и электрического приводного двигателя Сущность изобретения: устройство содержит датчик 3 тока, входом подключенный к соединенному с насосом 2 приводному двигателю 1, а выходом к первому входу сумматора 5. Второй вход сумматора 5 соединен с блоком 4 задания тока холостого хода, а выход сумматора соединен с первым входом блока 7 умножения. Второй вход последнего соединен с блоком 6 формирова ния константы. Выход блока 7 умножения является выходом датчика расхода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4938990/10 (22) 27,05.91 (46) 07.12.92; Бюл, М 45 (75) А.P.Ãàéäóê и Ю.Г.Сотников (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1709799, кл. G 01 F 1/12, 1990, (54) ДАТЧИК РАСХОДА ДЛЯ НАСОСНОГО

АГРЕГАТА (57) Использоаание; при осуществлении измерения расхода жидкос-:и, подаваемой насосным агрегатом, состоящим из насоса и.. Ж, 1779939 А1 электрического приводного двигателя. Сущность изобретения: устройство содержит датчик 3 тока, входом подключенный к соединенному с насосом 2 приводному двигателю 1, а выходом к первому входу сумматора 5, Второй вход сумматора 5 соединен с блоком 4 задания тока холостого хода, а выход сумматора соединен с первым входом блока 7 умножения. Второй вход последнего соединен с блоком 6 формирова ния константы, Выход блока 7 умножения является выходом датчика расхода..1 ил.

1779939

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано там, где необходимо осуществлять измерение расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, состоящим иэ насоса и электрического приводного двигателя.

Известен турбосиловой расходомер, содержащий вспомогательный двигатель, вал которого соединен с ротором, находящимся в потоке жидкости, расход которой контролируется, а также устройство для измерения тока, связанного с мОщнОстью вспомога тельного электродвигателя и преобразования мощности в значение расхода жидкости (Кремлевский П.П. Расходбмеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1989, с.

345, рис, 191 з., с. 341).

При определении расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, расходомером такого типа основные недостатки связаны с дополнительным двигателем и ротором, помещаемым в поток. жидкости, что увеличивает гидродинамическое сопротивление и снижает производительность насосного агрегата и надежность расходомера, Кроме того, возникает необходимость дополнительных затрат оборудования и энергии на закручивание потока.

Известен расходомер, содержащий вспомогательный электродвигатель, вал которого пружиной соединен с ротором, помещенным в поток жидкости, расход которой контролируется, При этом угол закрутки пружины пропорционален расходу жидкости (там же).

Недостатком такого расходомера является необходимость применения дополнительного двигателя, введение в поток жидкости дополнительной крыльчатки и устройства измерения угла закрутки пружины, Это приводит к увеличению материальных затрат, снижению производительности насосного агрегата и его надежности. Большую проблему вызывает измерение угла закрутки пружины, вращающейся со скоростью потока двигателя.

Наиболее близким по сути физических явлений и конструктивным особенностям устройством является расходомер, включающий электродвигатель, насос, датчик тока, датчик напряжения и преобразователь с двумя сигнальными входами, осуществляющий преобразование сигнала датчика тока и сигнала датчика напряжения в значения расхода жидкости, перекачиваемой насосным агрегатом.

Недостатком этого расходомера является наличие датчика напряжения и сложного преобразователя с двумя сигнальными

Mâ,p - d(l co)/dt, где 1 — момент инерции жидкости;

40 в- скорость вращения.

В установившихся режимах d(l в) - l, Но б Rи бп1, где RU — приведенный радиус инерции, on45 ределяемый конструктивными параметрами, m — масса вращающейся жидкости.

Следовательно.

Мер Йи ОМгп/dt (1) Так как dm/dt = ymQ, где ж — плотность;

Q — расход жидкости, то из (1) вытекает:

0 Мвр/1 Ж Ru u (2) С другой стороны для электрических двигателей в установившемся режиме, когвходами, что приводит к повышению сложности устройства в целом и снижению его надежности.

Цель изобретения является упрощение

5 конструкции расходомера и повышение его надежности за счет применения более простого датчика расхода жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем электродвига10 тель, насос, датчик тока и преобразователь, применен преобразователь с одним сигнальным входом, содержащий-блок задания тока холостого хода, соединенный с первым входом сумматора, и блок умножения, пер15 вый вход которого соединен с блоком формирования константы, второй вход сумматора соединен с датчиком тока двигателя, а выход сумматора с вторым входом блока умножения. При этом упрощается

20 конструкция всего расходомера и повышается его надежность.

Возможность достижения цели изобретения, т.е. упрощение конструкции расходомера и повышение его надежности путем

25 применения преобразователя с одним сигнальным входом по току двигателя, содержащего блок задания тока холостого хода, сумматор, блок формирования константы и блок умножения с новыми связями, под30 тверждается следующими теоретическими выводами.

Момент, затрачиваемый на закрутку меняющейся массы жидкости (Цейтлин В.Г.

Расходоизмерительная техника, М.: Стан35 дарт, 1977, с. 194), равен:

1779939 да ток холостого хода 4 намного меньше номинального тока, справедливо соотношение, вытекающее из формулы 3,83, приведенной в книге Гейлер Л.Ь Основы электропривода. Минск: Высшая школа, 5

1972, с. 144: (3) .

l 1н М/Мн (4) M Map+ Мнр где Мнр — момент развиваемый двигателем при нулевом расходе жидкости.

Так как согласно (3) 30

M Мн! /Is Мнр Мн!нр/1н (5) где 1нр — ток двигателя при нулевом расходе жидкости, то из формул (2), (4) и (5) следует 35 выражение. (6) 0 = K(l - нр) Здесь К- MH/y® Ru со1н ° 40

Таким образом расход жидкости, пере; качиваемой насосным агрегатом, является функцией тока приводного двигателя. Это подтверждается в частности характеристикой насоса Д200- 95, приведенной в описа- 45 нии прототипа, если мощность N — M й) при постоянной скорости с учетом выражения (3) пересчитать в значение тока по формуле

1 - NIH/co Мн. Аналогичный характер имеют зависимости расхода жидкости оттока и для 50 других насосных агрегатов.

Изобретение поясняется прилагаемым чертежом, на котором приведена функциональная схема датчика расхода.

Устройство содержитдатчик Зтока, вхо- 55 дом подключенный к соединенному с насосом 2 приводному двитателю 1, а выходом к первому входу сумматора 5. Второй вход сумматора 5 соединен с блоком 4 задания где 1н — номинальный ток двигателя; 10

M — момент развиваемый двигателем.

Соотношение (3) справедливо для асинхронных двигателей. Однако аналогичное соотношение имеет место и для двигателей других типов. Например, для двигателей по- 15 стоянного тока M - См Ф1, где См - Мн/1н, (там же, формула 3.4).

Величины 4. Мн — являются паспортными данными и постоянны. Магнитный поток Ф также постоянен при номинальном 20 режиме работы двигателя и определяется паспортными данными.

Уравнение моментов насосного агрегата в установившемся режиме имеет вид:

25 тока холостого хода, а выход сумматора соединен с первым входом блока 7 умножения. Второй вход последнего соединен с блоком 6 формирования константы. Выход блока 7 умножения я вляется выходом датчика расхода.

Датчик расхода насосного агрегата работает следующим образом.

При нулевом расходе жидкости приводной двигатель потребляет ток: I - I p. Сигнал с датчика 3 тока поступает на первый вход сумматора 5. На второй вход сумматора 5 с блока 4 задания тока холостого хода поступает величина 1нр, так что на выходе сумматора 5 формируется сигнал (I — IHp) - О, который в блоке 7 умножается на величину К, поступающую с блока 6 формирования константы.

В результате в соответствии с выражекием (6) на выходе блока умножения формируется нулевой сигнал, равный нулевому расходу жидкости.

При возникновении расхода жидкости

Q Ф 0 ток, потребляемый двигателем 1, а также сигнал датчика 3 тока возрастают.

Сигнал с датчика 3 тока поступает на первый вход сумматора 5. На второй вход сумматора 5 с блока 4 задания тока. холостого хода по прежнему поступает величина 4р, так что на выходе. сумматора 5 формируется сигнал (I - I») Ф О, который в блоке 7 умножается на величину К, поступающую с блока 6 формирования константы .

В результате в соответствии с выражением (6) на выходе блока умножения формируется сигнал, равный расходу Q жидкости.

Таким образом измерение тока приводного двигателя позволяет определить значение расхода жидкости насосного агрегата, т.е. предложенное устройство выполняет функции датчика расхода. По сравнению с прототипом применение преобразователя с одним сигнальным входом приводит к упрощению датчика расхода насосного агрегата и тем самым повышению его надежности.

Пример осуществления преобразователя, реализующего выражение (6), приведен на рис.2.36, с.122 в кн. Тетельбаум И.М. и

Шнейдер Ю.P. Практика аналогового моделирования динамических систем. — Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1987.

При этом все функциональн ые узлы и реобразователя: блок 4 задания тока холостого хода, блок 6 формирования константы. сумматор 5 и блок 7 умножения практически могут быть выполнены на одном операционном усилителе, где в соответствии с обозна1779939 8

Формула изобретения

Датчик расхода для насосного агрегата с приводным двигателем, содержащий датСоставитель Е;Безденежных

Редактор И.Савина Техред M.Ìîðråíòàë Корректор Л.Филь

Заказ 4429 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 чениями н» этом рисунке на вход U1 поступает сигнал I с датчика тока, движком потенциометра 1 устанавливается величина! ия, а движком потенциометра 2 устанавливается коэффициент K. чик тока, блок задания тока холостого хода, выход которого соединен с первым входом сумматора, и блок формирования константы, выход которого соединен с первым вхо5 домблокаумножения,отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, выход датчика тока соединен с вторым входом сумматора. выход которого соединен с вторым входом блока умноже10 ния.