Способ определения расхода воды



Способ определения расхода воды
Способ определения расхода воды

 


Владельцы патента RU 2566419:

ООО "Ассоциация инженеров и учёных по водоснабжению и водоотведению" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода и объема сточных вод, поступающих на канализационные насосные станции (КНС), оборудованных резервуарами и работающих в режиме периодического включения (циклическом режиме). Суть изобретения состоит в том, что для определения графика расхода воды, поступающей на КНС, выполняют: вычисление среднего расхода во время заполнения приемного резервуара в k-цикле; формируют множество n пар значений расходов и соответствующих им аргументов в виде времени t, а график притока сточных вод определяют в виде функции q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, как можно более близкие к значениям или равные этим значениям. Техническим результатом является расширение области применения способа определения расхода воды. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода и объема сточных вод, поступающих на канализационные насосные станции (КНС), оборудованных резервуарами и работающих в режиме периодического включения.

Известен «Способ определения количества жидкости» путем суммирования фиксированных объемов периодически опоражниваемой измерительной камеры, в котором измеряют полное время поступления жидкости в измерительную камеру, измеряют время каждого заполнения камеры, число этих заполнений и их суммарное время, а искомое количество находят из соотношения

где W0 - объем измерительной камеры; n - число заполнений камеры; ∑T - полное время притока жидкости; ∑t - суммарное время n заполнения камеры (см. авторское свидетельство №581376, СССР, МПК G01F 11/28. / Лобачев П.В, Кривов М.Н., Ласточкин А.А.; опубл. 25.11.1977, Бюл. №43).

Для указанного способа характерна узкая область применения, поскольку для определения объема перекаченной жидкости применяется усредненная за весь период откачки характеристика. Поэтому его можно применять на КНС с невысокой неравномерностью притока сточных вод.

Наиболее близким аналогом заявляемому способу является «Способ измерения расхода и объема многофазной жидкости в условиях пульсирующего потока» (см. патент №2294528, Рос. Федерация, МПК G01F 1/00 (2006.01). / Зайцев А.П., Романова Н.Л., Симахин В.М., Филиповская Н.В.; опубл. 10.01.2006). В соответствии с ним:

- искомый объем определяется для камеры любой формы, к которой нет доступа, рабочий объем которой определяется при калибровке камеры стандартным ультразвуковым (или электромагнитным) расходомером-счетчиком, устанавливаемым на короткое время только для калибровки этой емкости, периодичность калибровки которой проводится в зависимости от скорости зарастания камеры, рабочий объем которой определяется двумя датчиками высоты, фиксируемыми в процессе калибровки;

- искомый объем сточных вод за нужный промежуток времени определяется как сумма объемов за каждый конкретный цикл, в которой входит полное заполнение камеры сточными водами и ее полная откачка насосами, производительность которых не является влияющим фактором для выполнения измерений, где объем за каждый цикл вычисляется по формуле

где k - конкретный цикл; Vкалибр - рабочий объем накопительной камеры, установленный при калибровке; Vподтекания - дополнительный объем сточных вод, сверх определенного при калибровке, подтекающий в камеру во время откачки сточных вод; - время полной откачки камеры в k-цикле; - средний расход в k-цикле, вычисляемый по формуле , где - время заполнения камеры сточными водами в k-цикле.

Для указанного способа характерна узкая область применения, т.к. при его помощи нельзя определить:

- изменение во времени (график) искомого объема воды, поскольку он может определять только общий объем воды за заданный период;

- изменение во времени (график) расхода сточных вод, поступающих на КНС (график притока сточных вод), знание которого необходимо для оценки эффективности работы КНС, обоснования выбора насосов и т.п.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование описанного выше способа с целью расширения области применения.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем:

- определение Vкалибр рабочего объема камеры, расположенного между двумя фиксированными датчиками высоты,

- определение времени полного заполнения рабочего объема камеры и времени его полной откачки насосами за каждый конкретный цикл k,

- вычисление среднего расхода в k-цикле по формуле ,

- определение искомого объема Vt сточных вод за требуемый промежуток времени t в соответствии с настоящим способом:

- дополнительно формируют множество пар значений расходов и соответствующих им аргументов, в качестве которых принимают время ;

- определяют график притока сточных вод в виде функции q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, как можно более близкие к значениям или равные этим значениям;

- определение искомого объема Vt сточных вод за требуемый промежуток времени t осуществляют посредством вычисления интеграла функции f между нижним пределом интегрирования t0=0 и верхним пределом интегрирования t, где .

Отличительными признаками заявляемого способа является следующее:

1. Дополнительное формирование множества n пар значений расходов и соответствующих им аргументов, где 0<k<n;

2. Принятие в качестве аргументов времени ;

3. Определение графика притока сточных вод в виде функции q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, как можно более близкие к значениям ;

4. Определение графика притока сточных вод в виде функции q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, равные значениям ;

5. Определение искомого объема Vt сточных вод за требуемый промежуток времени t посредством вычисления интеграла функции f между нижним пределом интегрирования t0=0 и верхним пределом интегрирования t, где .

По сведениям, имеющимся у авторов, все отличительные признаки не известны. Совместное их применение в заявляемом способе позволяет расширить область его применения, поскольку:

1. Появляется возможность определения графика изменения во времени расхода сточных вод, поступающих на КНС. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 1-4;

2. Появляется возможность определения графика изменения во времени искомого объема воды. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 3-5, в соответствии с которыми Vt является функцией времени t.

Таким образом, заявляемый способ отвечает критерию «изобретательский уровень».

Графический материал, иллюстрирующий предлагаемый способ, представлен на следующих чертежах:

фиг. 1 - схема системы, в которой может быть использован способ согласно изобретению;

фиг. 2 - примеры реализации способа посредством определения графика притока сточных вод в виде функции q=f(t) и графика искомого объема Vt сточных вод за требуемый промежуток времени t.

Установка содержит (см. фиг. 1):

- трубу 1, по которой измеряемая жидкость поступает в камеру 2, имеющую рабочий объем Vкалибр, расположенный между двумя фиксированными датчиками высоты: верхнего уровня 3 и нижнего уровня 4;

- насосный агрегат 5 для периодической откачки жидкости из камеры.

Определение расхода воды по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

Определяют Vкалибр рабочий объем камеры, расположенной между двумя фиксированными датчиками высоты. Настоящим изобретением не исключается любой способ его определения, включая расчетный по геометрическим размерам, мерный, путем контрольного заполнения рабочего объема и др.

Вначале любого цикла k уровень воды в камере 2 находится на нижнем уровне 4. Далее сточная вода с расходом q=f(t) по трубе 1 поступает в камеру 2, и уровень воды начинает подниматься. Через время он достигает датчика верхнего уровня 3. После этого включается насосный агрегат 5, подача которого превышает приток сточных вод. При этом уровень воды начинает снижаться. Через время он достигает датчика нижнего уровня 4, и насосный агрегат 5 отключается. На этом k-й цикл работы заканчивается, и установка переходит к работе в k+1 цикле.

В течение всех n циклов за исследуемый период времени выполняют следующее:

- определяют время полного заполнения рабочего объема Vкалибр камеры и времени его полной откачки насосами за каждый конкретный цикл k, см. фиг. 2;

- вычисляют средний расход в k-цикле по формуле ;

- формируют множество n пар значений расходов и соответствующих им аргументов, в качестве которых принимают время , где 0<k<n. На фиг. 2 в качестве примера в графическом виде позицией 1 показаны соответствующие парные значения и tk;

- определяют график притока сточных вод в виде функции q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, как можно более близкие к значениям или равные этим значениям. Функция q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, как можно более близкие к значениям , может определяться различными методами, например методом аппроксимации. Метод аппроксимации доступен для понимания специалистами, т.к. он представляет собой известный в математике метод. Функция q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, равные значениям , может определяться различными методами, например методом интерполяции, кубических сплайнов и др. Эти методы доступны для понимания специалистами, т.к. представляют собой известные в математике методы. На фиг. 2 в качестве примера позицией 2 показана функция q=f(t), полученная методом кубических сплайнов;

- определяют искомый объем Vt сточных вод за требуемый промежуток времени t посредством вычисления интеграла функции f между нижним пределом интегрирования t0=0 и верхним пределом интегрирования t, где . На фиг. 2 в качестве примера позицией 3 показана зависимость Vt.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку позволяет в любой момент времени определять (см. фиг 2):

- расход воды, поступающий на КНС;

- искомый объем Vt сточных вод за указанное время.

Таким образом, предлагаемый способ определения расхода воды имеет расширенную область применения, поскольку он позволяет:

1. Определять график изменение во времени расхода сточных вод, поступающих на КНС;

2. Определять график изменения во времени искомого объема воды Vt.

Способ определения расхода воды, включающий: определение Vкалибр рабочего объема камеры, расположенного между двумя фиксированными датчиками высоты, определение времени t k з а п о л н е н и я полного заполнения рабочего объема камеры и времени t k о т к а ч к и его полной откачки насосами за каждый конкретный цикл k, вычисление среднего расхода q k с р е д н . в k-цикле по формуле q k с р е д н . = V к а л и б р t k з а п о л н е н и я , определение искомого объема Vt сточных вод за требуемый промежуток времени t, отличающийся тем, что дополнительно формируют множество n пар значений расходов q k с р е д н . и соответствующих им аргументов, в качестве которых принимают время t k = i = 0 k 1 ( t i з а п о л н е н и я + t i о т к а ч к и ) + t k з а п о л н е н и я / 2 , где 0<k<n, определяют график притока сточных вод в виде функции q=f(t), которая в точках t0, t1, …, tk, …, tn принимает значения, как можно более близкие к значениям q 0 с р е д н . , q 1 с р е д н . , …, q k с р е д н . , …, q n с р е д н . или равные этим значениям, а определение искомого объема Vt сточных вод за требуемый промежуток времени t осуществляют посредством вычисления интеграла функции f между нижним пределом интегрирования t0=0 и верхним пределом интегрирования t, где t t n + t n з а п о л н е н и я / 2 .



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения притока и объема сточных вод, поступающих на канализационные насосные станции.

Настоящее изобретение относится к регуляторам расхода текучей среды, таким как регуляторы расхода жидкости или газа, а более конкретно - к регулятору, имеющему модификатор потока с регистрацией давления.

Предложенное изобретение относится к процедуре контроля многофазных смесей при их транспортировке по трубопроводу, в процессе которого исключают процесс пробкообразования.

Изобретение относится к бытовым счетчикам для учета расхода холодной (горячей) воды индивидуальными потребителями в условиях изменения режимов и тарифов, а также автоматизированного согласованного с потребителем изменения режимов и тарифов, передачи информации о количестве потребленной воды и оплате за указанную услугу, а также предупреждения аварийных ситуаций.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода и количества газообразных сред. Клапан с гистерезисной характеристикой для измерения расхода газовой среды содержит корпус с закрепленной в нем втулкой, имеющей две поверхности запирания, подвижный поршень, притягивающиеся постоянные магниты, один из которых закреплен во втулке, другой в тарелке поршня, дополнительно содержит катушку индуктивности, размещенную в зоне взаимодействия магнитов.

Изобретение относится к технике непрерывного весового дозирования сыпучих материалов и может быть использовано в производстве строительных материалов, пищевой, химической и других отраслях народного хозяйства.

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для установки и поддержания малых расходов жидкости в технологических процессах различных отраслей промышленности.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения газообразных и текучих сред, а также в коммерческих расчетах.

Устройство для измерения расхода топлива ДВС, содержащее датчик расхода топлива в виде гидромотора аксиально-поршневого типа, редуктор, соединенный с валом гидромотора, фильтр, датчики давления и температуры, установленные в нагнетающую линию топливной системы, электромотор, соединенный с валом редуктора, регулятор частоты вращения электромотора, датчик частоты вращения вала аксиально-поршневого гидромотора и микропроцессор, связанный электрически с датчиками давления, температуры, частоты вращения вала гидромотора аксиально-поршневого типа и регулятором частоты вращения вала электромотора, дополнительно снабжено гидромотором с героторным зацеплением, выполняющим роль подпорного клапана в сливной линии топливной системы и датчика расхода топлива, датчиками давления, температуры, установленными в сливной линии топливной системы, датчиком частоты вращения вала гидромотора с героторным зацеплением.

Использование: для анализа многофазной жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что анализатор многофазной жидкости содержит импульсный источник быстрых нейтронов и источник электромагнитного излучения, гамма спектрометр, детектор гамма лучей и сцинтиллятор, расположенный диаметрально источнику электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, при этом импульсный источник быстрых нейтронов является одновременно и импульсным источником электромагнитного излучения, дополнительно содержащим мониторный детектор быстрых нейтронов и мониторный детектор электромагнитного излучения, гамма спектрометр дополнительно содержит коллиматор гамма лучей и расположен рядом с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения, детектор гамма лучей расположен на одной стороне трубопровода с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на заданном расстоянии от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения по направлению течения многофазной жидкости, детектор быстрых нейтронов, расположен диаметрально импульсному источнику быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, детектор тепловых и эпитепловых нейтронов расположены от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на расстоянии, равном длине замедления быстрых нейтронов в многофазной жидкости, а гамма спектрометр, мониторный детектор электромагнитного излучения и сцинтиллятор выполнены с возможностью измерения спектра импульсного электромагнитного излучения.

Изобретение относится к системе и способу измерения потока текучей среды. Вибрационный расходомер (5) включает в себя сборку датчика, расположенную в трубопроводе (301). Сборка (10) датчика находится в соединении посредством текучей среды с одним или более из переключателей (309) текучей среды. Измерительная электронная схема (20) выполнена с возможностью измерения одной или более характеристик потока текучей среды, текущей через сборку (10) датчика. Измерительная электронная схема (20) дополнительно выполнена с возможностью приема сигнала (214) первого переключателя текучей среды, указывающего состояние текучей среды в трубопроводе (301), от первого переключателя (309) текучей среды из одного или более переключателей текучей среды. Измерительная электронная схема (20) дополнительно выполнена с возможностью коррекции одной или более характеристик потока, если состояние текучей среды выходит за пределы порогового значения или диапазона. Переключатель (309) текучей среды представляет собой переключатель уровня текучей среды, причем сигнал (214) первого переключателя текучей среды указывает, что уровень текучей среды в трубопроводе (301) выходит за пределы порогового значения или диапазона; или переключатель потока текучей среды, причем сигнал (214) первого переключателя текучей среды указывает, что расход текучей среды через трубопровод (301) выходит за пределы порогового значения или диапазона. Технический результат - повышение точности. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерителям количества текучей среды, а также к способу определения количества текучей среды. Изобретение может быть использовано для уменьшения погрешности тахометрических преобразователей при измерении количества текучих сред, прошедших через них. Измеритель содержит контроллер, тахометрический преобразователь, соединенный с контроллером, регистрирующим и подсчитывающим импульсы тахометрического преобразователя, а также определяющим количество протекшей текучей среды через измеритель. При этом также содержит тактовый генератор, соединенный с контроллером, при этом контроллер выполнен с возможностью определения количества импульсов тактового генератора Nt между последовательными импульсами тахометрического преобразователя, определения весового коэффициента W(Nt), соответствующего текущему значению количества импульсов тактового генератора Nt, и корректирования количества импульсов тахометрического преобразователя на весовой коэффициент W(Nt). Заявляемый способ определения количества текучей среды осуществляется посредством измерителя. Технический результат - повышение точности измерения протекшего количества текучей среды за счет учета корректировочной величины - весового коэффициента W(Nt), уменьшение количества расчетных операций от момента снятия показаний до момента вывода результатов измерений, что уменьшает расчетную погрешность на каждом этапе и снижает расчетные погрешности в целом. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области гидрометрии и может использоваться в системе водоучета на открытых каналах оросительных систем с призматическим руслом. Сущность способа сводится к использованию двух датчиков уровня воды, оснащенных средствами дистанционной передачи показаний уровня, расположенных в уровнемерных колодцах верхнего и нижнего гидрометрических створов, определению уровней воды в створах, перепада уровней между верхним и нижним створами и вычислению расхода воды. Могут использоваться акустические, ультразвуковые датчики уровня и др. с погрешностью измерения в пределах 0,01 м. Способ определения расхода воды на открытых каналах оросительных систем по методу «уклон-площадь» выполняют следующим образом: из канала по соединительным трубопроводам вода поступает в уровнемерные колодцы в верхнем и нижнем гидрометрических створах. Когда течение воды установится, в уровнемерных колодцах датчиками уровня воды будут непрерывно регистрироваться измеряемые параметры с заданным интервалом и с помощью средств дистанционной передачи информация будет передаваться на пункт диспетчера, оснащенный средствами ее обработки и вычисления расхода. По полученным данным и при известных параметрах канала вычисляется искомый расход. Данный способ дает возможность отслеживания в режиме реального времени значение уровней воды в створах, перепада уровней между створами, оперативного определения расхода воды с относительной погрешностью 2,6%. Уровнемерные колодцы позволяют исключить пульсацию уровня воды, что также повышает точность измерения. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения газообразных и текучих сред, а также в коммерческих расчетах. Измеритель расхода потока содержит последовательно соединенные с входным каналом сумматор, расходомер напорного потока и делитель потока, соединенный с ним расходомер обратного потока, устройство сравнения расходов и индикатор расхода, по изобретению до сумматора для обратного потока подключен насос с характеристикой «давление-расход», работа которого выключается сигналом устройства сравнения расходов напорного и обратного потоков. Технический результат − расширение диапазона измерения расхода, его разделение на две части с понижением уровня измерения в первой части диапазона, не снижая верхнего значения второй части диапазона, уменьшение погрешности схемы измерения первой части диапазона, рассматривая изменения величин напорного и обратного потоков как информационные сигналы между звеньями измерительной системы, как измеритель, построенный на встречно параллельном соединении звеньев с отрицательной обратной связью, возможность получения различной функциональной связи между величинами напорного и обратного потоков среды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу определения расхода дымовых газов от энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан. Способ базируется на строгой аналитической зависимости, связывающей между собой расход дымовых газов, содержание в них кислорода и расход метана. Технический результат - повышение сходимости расчетных параметров с полученными при испытаниях данными. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. Заявлен способ определения теплового потока (dQ/dt), исходящего от теплонесущей текучей среды (12), которая представляет собой смесь по меньшей мере двух различных текучих сред и которая протекает через пространство (11) потока от первого положения, где она имеет первую температуру (Т1), ко второму положению, где она имеет благодаря этому тепловому потоку (dQ/dt) вторую температуру (Т2), которая ниже, чем упомянутая первая температура (Т1). Плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) определяют путем измерения скорости (vs) звука в упомянутой текучей среде, а упомянутые плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) используют для определения теплового потока (dQ/dt). Также предложено устройство для реализации указанного способа, включающее средство для измерения дифференциальной температуры, средство для измерения абсолютной температуры, средство для измерения скорости звука в текучей среде, средство для измерения объемного расхода, а также блок оценки для определения теплового потока на основании полученных данных. Технический результат - повышение точности определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройству направления потока для использования с регуляторами текучей среды. Регулятор текучей среды включает корпус, имеющий перепускной канал, ограничивающий дроссель, который по текучей среде соединяется с впускным отверстием и выпускным отверстием. Плунжер клапана, расположенный в перепускном канале, перемещается относительно седла клапана, прилегающего к дросселю. Исполнительный механизм функционально присоединен к плунжеру клапана, и исполнительный механизм включает измерительную камеру по текучей среде, соединенную с выпускным отверстием перепускного канала. Исполнительный механизм перемещает плунжер клапана относительно седла клапана, чтобы регулировать поток текучей среды через дроссель между впускным отверстием и выпускным отверстием в ответ на давление рабочей текучей среды на выходе. Элемент направления потока присоединен к плунжеру клапана. Элемент направления потока имеет узел снижения ослабления, чтобы направлять текучую среду, проходящую через дроссель, к выпускному отверстию перепускного канала и от измерительной камеры исполнительного механизма при первом перепаде давления на дросселе и узел снижения усиления, чтобы направлять текучую среду, проходящую к измерительной камере исполнительного механизма при втором перепаде давления, где второй перепад давления больше, чем первый перепад давления. Технический результат - улучшение пропускной способности или класса точности регулятора текучей среды, осуществление корректировки как характеристики усиления потока, так и характеристики ослабления потока. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх