Меточный тепловой расходомер

 

Использование: измерение среднего расхода пульсирующего потока меточным тепловым расходомером. Сущность изобретения: расходомер содержит источник тепловых меток, два регистратора меток, блок измерения температуры, интегратор, блок отсчета времени, блок формирования опорного сигнала, сумматор, блок измерения, измерительный прибор, блок синхронизации, корректирующий блок, датчик пульсаций. 5- 6-10-9-11: 5-7-8-9; 5-13-1-2; 1-7; 7-14-8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 F 1/704

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801133/10 (22) 11.03.90 (46) 07,03.93.Бюл.N 9 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) Ю.А.Новичков, Г.А.Соколов и В.Н.Шахpah (56) Авторское свидетельство СССР

t+ 769339, кл. 6 01 F 1/704, 1978. (54) МЕТОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСХОДО-, МЕР

Изобретение относится к устройствам для измерения расходов, в частности к тепловым меточным расходомерам для измерения среднего расхода пульСирующего потока, На фиг,1 приведена графическая иллюстрация изменения погрешности измерения среднего расхода пульсирующего потока жидкости меточным расходомером при различных величинах Тп и t>, на фиг.2— блок-схема прибора, На фиг,1а приведен график изменения расхода жидкости во времени t при его генерировании пульсирующим агрегатом (например, плунжерным насосом) с постоянным средним значением расхода бср, а на фиг.1б — фиксируемые положения рабочего органа насоса в одном из его предельных положений (например,. соответствующих .максимальному расходу Омакс пульсирующего потока). Допустим, тепловые метки в меточном расходомере подаются с периодом Т, не кратным периоду пульсации потока Т (например. 7M=4,5 Тп), „„5LI ÄÄ 1800278 А1 (57) Использование: измерение среднего расхода пульсирующего потока меточным тепловым расходомером, Сущность изобретения; расходомер содержит источник теп ловых меток, два регистратора меток, блок измерения температуры, интегратор, блок отсчета времени, блок формирования опорного сигнала, сумматор, блок измерения, измерительный прибор, блок синхронизации, корректирующий блок, датчик пульсаций. 56-10-9-11; 5-7-8-9, 5-13-1-2; 1-7; 7-14-8. 2 ил. т.е. метка 1 подается в момент, соответствующий О кс, а метка 2 — в момент, соответствующему Омно (фиг.1в), Контрольный участок меточного расходомера выбран таким образом, что метка переносится потоком от зоны ее генерации до зоны регистрации за время 3,5 T >t >3T>, причем 1

tg

1800278

Указанная цель достигается тем, что меточный тепловой расходомер, содержащий последовательно установленные на измерительном участке трубопровода источник тепловых меток, связанный с блоком управления, и nepeblA и Второй регистраторы ме- 35 ток, выходы которых через последовательно соединенные блок измерения температуры, интегратор и измеритель, второй вход которого связан со вторым выходом блока измерения емпера уры, соединены с первым 40 входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока формирования опорного сигнала, а выход — с измерительным прибором, а также блок отсчета времени, выходы которого соединены 45 соответственно с выходом блока управления и третьим выходом блока измерения температуры, снабжен блоком синхронизации, корректирующим блоком и датчиком пульсации, причем первый вход блока Синхронизации соединен со вторым выходом

50 блока измерения температуры, его выход соединен с входом блока управления, вход корректирующего блока соединен с выходом блока отсчета времени, а его выходы соединены соответственно с.. входом блока формирования Опорного сигнала и вторым ахадова измерительного прибора, при этом вторые входы блока синхронизации и кор55 соответствует расходу. осредненному в диаПаЗОНЕ От Gvaxc дО G1, а ha СООТВЕтСтВуЕт расходу, осредненному в диапазоне от

6макс ДО G1 a he соотВетствует расходу, осредненному в диапазоне от G g до 62 (фиг.1,а).

Таким образом, при подаче тепловых меток с периодом Т, не кратным периоду пульсаций потока Тп (например, как на фиг.1,в, Т =4,5 Тп), одному и тому же осредненному расходу пульсирующего потока 6ср будет соответствовать различное время переноса тепловой метки t, т.е. появляется дополнительная погрешность известного теплового меточного расходомера, вызванная именно пульсацией расхода. Конкретно для рассматриваемого примера время т1 будет меньше tcp, соответствующего среднему расходу 6ср, вследствие того, что Л1 соответствует расходу, большему чем Gcp (в 20

ДИаПаЗОНЕ От 6макс ДО 61), а ВРЕМЯ Ь2 бУДЕт больше 1 р, так как ha соответствует расходу, меньшему чем Gcp (в диапазоне от G< ро 6z) — фиг.1,r.

Цель изобретения — повышение точно- 25 сти теплового меточного расходомера при измерении среднего расхода пульсирующе- . го потока. ректирующего блока соединены с датчиком пульсаций.

Применение блока, синхронизации обеспечивает. подачу тепловых меток в моменты, соответствующие одному и тому же положению рабочего органа пульсирующего агрегата, Например, как показано на фиг.1,д, метки подаются в моменты предельного положения рабочего органа, соответствующие максимальному значению расхода 6цакс пульсирующего потока с периодом Т =4Т, в результате чего, как следует из.приведенных выше рассуждений, дополнительная погрешность Л хотя и не исключается, но имеет постоянное значение, Показания меточного теплового расходомера (время переноса тепловой метки t>* по контрольному участку) будут соответствовать величине расхода, несколько превышающей Gcp, так как ь* < tcp. Следует отметить, что величина укаэанной систематической погрешности Л будет постоянной только при данном значении б,р, При изменении Gcp могут произвольно изменяться как величина 4 так и ее знак.

Для вычисления величины дополнительной погрешности и определения истинного времени переноса метки, соответствующе- го среднему расходу пульсирующего потока известным меточным расходомером, в

его измерительную схему введен также кор-. ректирующий блок. Расходомер содержит блок 1 управления источником тепловых меток, источник 2 тепловых меток, регистраторы меток 3 и 4, блок измерения температуры метки 5, интегратор 6; блок 7 отсчета времени переноса тепловой метки, функциональный блок 8, сумматор 9, блок 10 измерения интеграла разности температур, измерительный прибор 11, патрубок трубопровода

12, а также блок синхронизации подачи тепловых меток 13 и корректирующий блок 14 (см.фиг.2).

Расходомер работает следующим обра.зом.

Включение его в работу осуществляется подачей первой тепловой метки непосредственно по сигналу от датчика пульсации ДП (например, предельного) рабочего органа пульсирующего агрегата на вход блока 1 управления источником тепловых меток, который включает источник 2 тепловых меток подачей проямоугольного импульса и запускает блок 7 отсчета времени переноса тепловой метки по контрольному участку.

Отключается блок отсчета времени сигналом с блока 5 измерения температуры метки, осуществляющем алгебраическое суммирование, усиление сигналов, поступа1800278 ющих от регистраторов метки 3 и 4, а также формирование командных импульсов на останов блока 7 при достижении меткой регистратора 3 и окончание процесса измерения. 5

Выходной сигнал с блока 5 непрерывно интегрируется интегратором 6 и измеряется измерительным блоком 10. В момент, когда разность сигналов с регистраторов 3 и 4 равна нулю, по команде с блока 5 выходной 10 сигнал измерителя 10 (интегральная температура метки), являющийся функцией расхода и состава жидкости, сравнивается в сумматоре 9 с опорным сигналом, который вырабатывается блоком формирования 15 опорного сигнала 8. Величина опорного сигнала равна интегральной разности темпе(ратур в зоне. регистраторов при постоянном начальном составе среды для скорректированного в блоке 14 значения времени пере- 20 носа тепловой метки, соответствующего среднему расходу пульсирующего потока.

Выходной сигнал блока 7 отсчета времени переноса метки поступает на первый . вход корректирующего блока 14, на второй 25 вход которого поступают сигналы от датчика пульсации рабочего органа (ДП) пульсирующего агрегата. Корректирующий блок, производя операции, приведенные ниже, определяет истинное время переноса теп- 30 ловой метки, соответствующее среднему расходу пульсирующего потока, и со своего выхода передает преобразованный в аналоговую форму сигнал на вход блока 8 для формирования опорного сигнала и на вход 35 прибора 11, измеряющего массовый расход пульсирующего потока жидкости, Корректирующий блок выполняет следующие операции:

1) Определяет соотношение

Тп72

2) представляет его в виде — — 2 — п + д, т, Т(2 где n —; д — дробная часть, которая обусловливает погрешность измерения 45 среднего расхода пульсирующего потока;

3) определяет и — четное или нечетное— и д «0,5 или д >0,5, 4) вычисляет относительную погрешность измерения времени переноса метки при контроле среднего расхода пульсирующего расхода известным расходомером в соответствии с выражениями; прид « 0,5 дТп д 55 — 2,„" --„+Д (1) . при д >05 (2) 5) вычисляет истинное время переноса тепловой метки tuu, соответствующее среднему расходу пульсирующего потока Gcp no формулам

4и =tu(1+ g) (3) если n — четное; (4) tu ==(1 - fJ )tu если и — нечетное.

Работу корректирующего блока поясним на примере, представленном на фиг.1,а и 1,д. На основе информации от датчика пульсаций пульсирующего потока и блока отсчета времени переноса метки определяется соотношение Т72 — и+ д.

tu

Тп72

В соответствии с фиг,1,а и 1,д

tu

Т т2 =6,4, где п=б; д=0,4, Так как п=6 — четное и 6=0,4<0,5 по формулам (1) определяем

=0,06З.

0,4

Далее вычисляется истинное время переноса тепловой метки, соответствующее среднему. расходу пульсирующего потока в соответствии с формулой (2), так как и— четное;

tu"=t,1+0.063)=1,063tu

Разность величины опорного сигнала, определенного в блоке 8 и измеренного в блоке 10,.получаемая на выходе сумматора

9, функционально связана с составом измеряемой среды. Совокупность истинного времени переноса метки и состава измеряемой среды позволяет получить средний массовый расход пульсирующего потока.

Подача второй и последующей меток осуществляется формированием импульса с выхода блока синхронизации 13, представляющего собой логический элемент И, на первый вход которого поступает импульс от блока 5 в момент, когда разность сигналов с регистраторов 3 и 4 равна нулю, свидетельствующего об окончании процесса измерения, а на второй вход — импульс с датчика пульсации. Только при наличии им- . пульсов на обоих входах блока синхронизации на его выходе сформируется сигнал

1800278 б

h)

Полоиение

/:

C80 dP на масоса ф

Путча аюш

ugp8vs

hi(hR 0 о лсуача 1Е ки

Ag-- Az-- д о блоку 1 управления на подачу следующей тепловой метки. Таким образом, метки будут подаваться в моменты, строго синхронизированные с положением рабочего органа пульсирующего агрегата, что обеспечит в совокупности с введением в измерительную схему известного расходомера корректирующего блока 14 более точное измерение среднего значения обьемного и массового расходов пульсирующего потока жидкости, Проведенные экспериментальные исследования макета расходомера на пульсирующих потоках воды и водных растворах глицерина, генерированных перестатическим насосом, показали, что в диапазоне изменения их средних расходов от 5 до 40 л/ч (по воде) приведенная относительная погрешность измерения среднего обьемного расхода не превышает +2%, и массового среднего расхода — 2,4%. Для сравнения: при испытаниях прототипа величины указанных погрешностей достигали 23%, Формула иэ обретения

Меточный тепловой расходомер, содержащий последовательно установленные на измерительном участке трубопровода источник тепловых меток, связанный с блоком управления, и первый и второй регистраторы меток, выходы которых через последовательно соединенные блок измерения температуры, интегратор и измеритель, второй вход которого связан с вторым выходом бло5 ка измерения температуры, соединены с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока формирования опорного сигнала, а выход — c измерительным прибором, а также блок от10 счета времени, входы которого соединены соответственно с выходом блока управления и третьим выходом блока.измерения температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения рас15 хода пульсирующего потока, он снабжен блоком синхронизации, корректирующим блоком и датчиком пульсации, причем первый вход блока синхронизации соединен с вторым выходом блока измерения темпера20 туры, его выход соединен с входом блока управления, вход корректирующего блока соединен с выходом блока отсчета времени„ а его выходы соединены соответственно с входом блока формирования опорного сиг25 нала и вторым входом измерительного прибора, при этом вторые входы блока синхронизации и корректирующего блока соединены с датчиком пульсации.

1800278 .Составитель Ю,Новичков .

Редактор Т.Мелвникова ТехредМ.Моргентал Корректор И.Шмакова

Заказ 1157 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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