Способ и устройство ускоренной поверки (калибровки) расходомера (счетчика)

Авторы патента:

Французов Петр Николаевич (RU)

G01F3/16 - в неподвижных цилиндрах

G01F25/00 - Испытания или калибровка аппаратуры для измерения объема, расхода или уровня жидкости, или для измерения объемов дозами

Владельцы патента RU 2616711:

Французов Петр Николаевич (RU)

Предлагается устройство для поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика. Отличительной особенностью решения является то, что детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя снабжены контактными группами для выдачи множества сигналов о срабатывании каждого детектора, а вторичный прибор оснащен соответствующим количеством дополнительных измерительных каналов для накопления и математической обработки импульсных последовательностей от преобразователя расхода, ограниченных во времени моментами срабатывания контактных групп детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя, при этом суммарное число детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя составляет не более четырех. С помощью предлагаемого устройства реализуют способ ускоренной поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика, отличительной особенностью которого является то, что производят измерение количества импульсов, ограниченных во времени моментами срабатывания контактных групп детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя при его прохождении в калиброванном участке от начального до конечного положения и от конечного до начального положения, вычисляют ряд значений объемов калиброванного участка, ограниченных моментами срабатывания детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя, при этом суммарное число детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя составляет не более четырех, определяют коэффициент преобразования поверяемого (калибруемого) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика путем отнесения суммы накопленных во вторичном приборе импульсов от расходомера, объемного счетчика, массового счетчика к соответствующей сумме значений объемов калиброванного участка упомянутого устройства. Технический результат - сокращение времени работы устройства в процессе измерений и повышение точности результатов измерений. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 прил.

1. Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к подразделу метрологии - расходометрии (по международной классификации G01F), и может быть использовано для поверки (калибровки) расходомеров, объемных и массовых счетчиков.

2. Уровень техники.

Известно устройство - трубопоршневая поверочная установка (далее ТПУ) и зарубежный аналог ТПУ - прувер (prover, meter prover) для поверки и калибровки технологически связанного с ним расходомера. Свойства ТПУ и способ поверки преобразователей расхода с применением ТПУ приведены в документе МИ 3380-2012 «Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи объемного расхода. Методика поверки». (Утверждена 10.09.2012 г. Всероссийским научно-исследовательским институтом расходометрии, г. Казань).

ТПУ, или прувер (см. фиг. 1), содержит калиброванный участок трубопровода (поз. 1), поршень-вытеснитель (поз. 2), движущийся в калиброванном участке под действием потока измеряемой среды (на фиг. 1 направление потока условно показано стрелкой), переключатель направления потока измеряемой среды в ТПУ (поз. 5), односигнальные детекторы начального (поз. 6, 7) и конечного (поз. 8, 9) положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода ТПУ (или прувера), вторичный прибор (поз. 3), осуществляющий накопление и математическую обработку измерительной информации, поступающей от расходомера (поз. 4) в виде последовательностей импульсов, ограниченных во времени моментами срабатывания детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке ТПУ, при этом детектор оснащен контактами для выдачи одного сигнала о его срабатывании. В работе ТПУ используется два детектора крайних положений поршня-вытеснителя, но ТПУ также может оснащаться четырьмя детекторами, два из которых являются резервными. Начальное и конечное положения поршня-вытеснителя обозначают условно, так как очередное переключение потока измеряемой среды заставляет поршень-вытеснитель двигаться в противоположном направлении, поэтому детекторы, отработавшие сигнал окончания первого прохождения поршня-вытеснителя по калиброванному участку трубопровода, который называют полуциклом, становятся детекторами начала очередного полуцикла. Таким образом, рабочий цикл ТПУ состоит из двух последовательных полуциклов в прямом и обратном направлениях.

Недостатком ТПУ (прувера) является необходимость многократного прохода поршня-вытеснителя в калиброванном участке для накопления достаточного количества импульсных последовательностей от расходомера для их статистического анализа и отбраковки недостоверных результатов измерений, что приводит к существенным затратам времени и энергии для калибровки или поверки одного преобразователя расхода. Длительная по времени процедура многократных измерений сопровождается изменением температуры окружающего воздуха и измеряемой среды, давления в трубопроводе, изменением условий смешивания потоков измеряемой гетерогенной среды, что приводит к увеличению погрешности результата измерений. Кроме того, в условиях нестабильного или плавно меняющегося расхода во времени применение ТПУ (прувера) без принятия специальных мер по поддержанию выбранного расхода становится невозможным.

Обработка измерительной информации при известном способе поверки (калибровки) расходомера сводится к накоплению достаточного количества импульсных последовательностей при многократном прохождении поршня-вытеснителя от начального положения до конечного и обратно для вычисления среднего значения коэффициента преобразования как отношения количества импульсов расходомера, усредненных за определенное число рабочих циклов, к известному объему калиброванного участка ТПУ (прувера).

3. Сущность изобретения

Целью изобретения является многократное сокращение времени работы ТПУ (прувера) при поверке (калибровке) расходомера и повышение точности измерений за счет исключения влияния плавно меняющихся во времени дестабилизирующих факторов.

Цель достигается тем, что в устройстве для поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика, содержащем калиброванный участок трубопровода, поршень-вытеснитель, движущийся в калиброванном участке под действием потока измеряемой среды, детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода, вторичный прибор, осуществляющий накопление и математическую обработку измерительной информации, поступающей от расходомера в виде последовательностей импульсов, ограниченных во времени моментами срабатывания детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода, детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя снабжены группами контактов для выдачи множества сигналов о срабатывании каждого детектора, кроме того, вторичный прибор оснащен дополнительными измерительными каналами для накопления и математической обработки множества импульсных последовательностей от расходомера, ограниченных во времени моментами срабатывания контактных групп детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя при его движении в калиброванном участке трубопровода, при этом суммарное число детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя составляет не более четырех.

Так как множество сигналов от групп контактов выдает множество импульсных последовательностей от расходомера, это, в конечном итоге, позволяет быстрее получить необходимое количество измерительной информации, достаточное для математической обработки и удостоверения метрологических характеристик расходомера на выбранном расходе измеряемой среды, что также позволяет получить высокую точность измерений за счет снижения влияния меняющихся во времени условий поверки (калибровки).

4. Перечень фигур чертежей (схем, рисунков, приложений)

1. Фиг. 1. Схема, поясняющая процесс поверки (калибровки) расходомера с применением известной ТПУ (прувера).

2. Фиг. 2. Рисунок, поясняющий возможность получения нескольких сигналов о срабатывании детектора путем включения в работу нескольких герконов (поз. 2), управляемых одной магнитной деталью детектора (поз. 1).

3. Фиг. 3. Схема, поясняющая процесс поверки (калибровки) расходомера с применением заявленной ТПУ (множество сигналов о срабатывании каждого детектора условно обозначено двумя линиями связи).

4. Приложение 1, поясняющее принцип действия прувера по патенту США №3021703.

5. Приложение 2, поясняющее принцип действия «компакт-прувера» по патенту США №4549426.

6. Приложение 3, поясняющее принцип действия детектора по патенту США №5263220.

5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Приложение 1 поясняет принцип действия прувера в соответствии с патентом США №3021703 [1], где поз. 11 - расходомер, поз. 13, 15, 17 - электронные устройства, необходимые для подсчета импульсов от расходомера, поз. 19, 21 - переключатели потока измеряемой среды, поз. 22 - калиброванная труба прувера, поз. 23 - поршень-вытеснитель, поз. 30. 31 - предельные выключатели (односигнальные детекторы).

Приложение 2 поясняет принцип действия «компакт-прувера» в соответствии с патентом США №4549426 [2], где поз. 24, 25 - односигнальные детекторы, выполненные на базе герметизированных магнитоуправляемых контактов - герконов, которые срабатывают от воздействия магнитного инициатора поз. 21, закрепленного на штоке поз. 19, соединенного с поршнем-вытеснителем, совершающим измерительные циклы в калиброванной трубе «компакт-прувера»; поз. 56 обозначен контроллер, выполняющий роль вторичного прибора для подсчета импульсов от расходомера и вычисления коэффициента преобразования.

Приложение 3 поясняет принцип действия примененного в прувере (см. Приложение 1) предельного выключателя в соответствии с патентом США №5263220 [3] (односигнального детектора), который имеет нормально разомкнутый контакт геркона (поз. 61), замыкаемый в момент выдавливания поршнем-вытеснителем (при его движении) штока детектора (поз. 25) в соответствующее положение для управления с помощью магнитной детали (поз. 60) состоянием контакта геркона.

На фиг. 2 приведен рисунок, поясняющий возможность получения нескольких сигналов о срабатывании детектора путем включения в работу нескольких герконов, управляемых одной магнитной деталью.

В качестве детекторов начального (конечного) положения поршня-вытеснителя в заявленной ТПУ применяется детектор с заменой одного нормально разомкнутого контакта на контактную группу, позволяющую при срабатывании детектора независимо замыкать ряд (более одного) нормально разомкнутых контактов, что, соответственно, позволяет заменить несколько детекторов на упомянутый детектор с контактной группой.

При оснащении устройств, приведенных на рисунках Приложения 1 и Приложения 2 детекторами начального и конечного положений поршня-вытеснителя с контактными группами возможно осуществление заявленной ТПУ, схематично представленной на фиг. 3, где:

1 - калиброванный участок трубопровода;

2 - поршень-вытеснитель;

3 - вторичный прибор;

4 - расходомер, объемный счетчик или массовый счетчик;

5 - переключатель направления потока измеряемой среды в ТПУ;

6, 7, 8, 9 - детекторы положений поршня-вытеснителя с контактными группами.

Как показано на фиг. 3, вторичный прибор (поз. 3) подключен к поверяемому (калибруемому) расходомеру (поз. 4) и детекторам положения поршня-вытеснителя, из которых можно условно выделить детекторы начального положения поршня-вытеснителя - поз. 6, 7 и детекторы конечного положения - поз. 9, 10.

Непрерывно поступающие на вторичный прибор импульсы от расходомера учитываются вторичным прибором как последовательности импульсов, ограниченных моментами срабатывания детекторов. Например, при одном проходе поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода от начального до конечного положения и работе вторичного прибора с детекторами №№6, 7, 8, 9, снабженными контактными группами с условным обозначением «а» и «в», измерительная информация состоит из приведенных ниже последовательностей импульсов:

N_6a-8a, N_6a-9a, N_6в-8в, N_6в-9в, N_7a-8a, N_7a._9a, N_7в-8в, N_7в-9в, N_6a-8в, N_6a-9в, N_6в-8a, N_6в-9a, N_7a-8в, N_7a-9в, N_7в-8a, N_7в-9a

_{Индексами 6а, 6в, 6с, 7а, 7в, 8а, 8в, 9а, 9в условно обозначены последовательности импульсов, инициированные соответствующими контактными группами.}

Каждой последовательности импульсов соответствует определенный объем вытесненной измеряемой среды при движении поршня-вытеснителя по калиброванному участку трубопровода, ограниченный моментами срабатывания соответствующих детекторов, снабженных контактными группами.

Общее количество контактных групп должно быть таким, чтобы импульсные последовательности, пропорциональные определенным объемам, в сумме обеспечили достоверный результат определения коэффициента преобразования поверяемого (калибруемого) расходомера в соответствии с заявленным способом ускоренной поверки (калибровки) расходомера, при котором с помощью дополнительных измерительных каналов вторичного прибора ТПУ под управлением соответствующего программного обеспечения производят вычисление коэффициента преобразования расходомера как отношения суммы достаточного количества импульсов импульсных последовательностей вторичного прибора по формированию импульсных последовательностей) к сумме соответствующих объемов вытесненной измеряемой среды, ограниченных моментами срабатывания соответствующих детекторов за период времени прохода поршня-вытеснителя по калиброванному участку трубопровода от начального до конечного положения или за один цикл (движение поршня-вытеснителя в прямом и обратном направлениях).

Источники информации

1. Патент США №3021703.

2. Патент США №4549426.

3. Патент США №5263220.

1. Устройство для поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика, содержащее калиброванный участок трубопровода, поршень-вытеснитель, движущийся в калиброванном участке под действием потока измеряемой среды, детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода, содержащие контакты для выдачи одного сигнала о срабатывании детектора, вторичный прибор, осуществляющий накопление и математическую обработку измерительной информации, поступающей от поверяемого (калибруемого) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика в виде последовательностей импульсов, ограниченных во времени моментами срабатывания детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода, отличающееся тем, что детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя при его движении в калиброванном участке трубопровода снабжены контактными группами, позволяющими при срабатывании детектора замыкать группу нормально разомкнутых контактов, а вторичный прибор оснащен дополнительными измерительными каналами для накопления и математической обработки импульсных последовательностей от преобразователя расхода, ограниченных во времени моментами срабатывания контактных групп детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя, при этом суммарное число детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя составляет не более четырех.

2. Устройство для поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика по п. 1, отличающееся тем, что детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя снабжены контактными группами, позволяющими при срабатывании детектора размыкать группу нормально замкнутых контактов.

3. Устройство для поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика по п. 1, отличающееся тем, что детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя снабжены контактными группами, позволяющими при срабатывании детектора размыкать группу нормально замкнутых контактов и замыкать группу нормально разомкнутых контактов.

4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя снабжены радиопередающим устройством, которое передает на приемное устройство вторичного прибора, выполняющего необходимую обработку измерительной информации, соответствующую информацию о моментах срабатывания детекторов.

5. Способ ускоренной поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика, включающий вычисление коэффициента преобразования поверяемого (калибруемого) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика, отличающийся тем, что в качестве суммарного результата измерения количества импульсов, ограниченных во времени моментами срабатывания контактных групп детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя при его прохождении в калиброванном участке от начального до конечного положения и от конечного до начального положения, применяют сумму ряда значений импульсных последовательностей от поверяемого (калибруемого) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика с отнесением к сумме соответствующих объемов калиброванного участка, ограниченных во времени моментами срабатывания детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя, при этом применяется устройство по пп. 1-4.

Изобретение относится к устройству и способу для поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика. Устройство содержит калиброванный участок трубопровода, поршень-вытеснитель, движущийся в калиброванном участке под действием потока измеряемой среды, детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода, вторичный прибор, осуществляющий накопление и математическую обработку измерительной информации, поступающей от поверяемого (калибруемого) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика в виде последовательностей импульсов, ограниченных во времени моментами срабатывания детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода.

Измеритель моментального расхода // 2372590

Изобретение относится к устройствам для измерения моментального расхода жидкостей и может быть использовано, в частности, для контроля режима обработки скважин при подземном или капитальном ремонта, для замера дебита добывающей скважины или приемистости нагнетательной скважины, при транспортировании продукции и т.д.

Устройство для измерения расхода жидких реагентов // 2331852

Изобретение относится к области измерения текущего и суммарного расхода жидкого реагента и может быть использовано для измерения расхода жидких реагентов на обогатительных фабриках цветной металлургии и в других отраслях промышленности.

Устройство для поверки (калибровки) расходомера и способ ускоренной поверки (калибровки) расходомера // 2246703

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано для поверки (калибровки) расходомеров, объемных и массовых счетчиков. .

Устройство для измерения расхода жидкости // 2182317

Устройство для индивидуального учета молока // 2134954

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для индивидуального учета молока в потоке при доении в молокопровод. .

Счетчик расхода жидкости или газа // 2086925

Изобретение относится к устройствам для измерения количества и расхода жидкости или газа. .

Поршневой расходомер // 2084833

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении расхода жидкости, в частности, расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Расходомер // 2029916

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения объемного расхода жидких и газообразных материалов в потоке, и предназначено для использования в химической, горнорудной, пищевой и других отраслях промышленности, а также в коммунальном и сельском хозяйстве, где требуются точные замеры объемов при слабых потоках.

Способ количественной оценки газожидкостной смеси // 2023986

Способ градуировки сигнализаторов уровня // 2612047

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам определения объема жидкости в емкости (части объема жидкости) с учетом деформации стенок емкости в условиях эксплуатации.

Система, содержащая систему коммерческой передачи (варианты), и способ, включающий регулирование потока газообразного топлива // 2610907

Изобретение относится к способу и системе передачи газообразного топлива от источника газа к газовым турбинам. Система передачи содержит первые расходомеры, которые расположены параллельно друг другу и каждый из которых выполнен с возможностью получения первого измерения части расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи, и вторые расходомеры, которые расположены последовательно относительно первых расходомеров и каждый из которых выполнен с возможностью получения второго измерения расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи, при этом каждый из первых и вторых расходомеров выполнен с возможностью блокирования или разблокирования соответственно с предотвращением или обеспечением приема газообразного топлива на основании количества газовых турбин, находящихся в работе.

Способ калибровки измерительных систем узлов учета тепловой энергии и поверки счетчиков жидкости и устройство для его осуществления // 2602748

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при калибровке и поверке трубопроводных систем измерения и учета тепловой энергии и счетчиков воды и жидкости.

Обнаружение изменения площади сечения расходомерного флюидного трубопровода вибрационного измерителя посредством определения жесткости поперечной моды // 2602733

Предоставляется способ для определения жесткости поперечной моды одного или нескольких расходомерных флюидных трубопроводов (103A, 103B) в вибрационном измерителе (5).

Детектор трубопоршневой поверочной установки // 2602491

Изобретение относится к трубопроводным системам индикации прохождения внутритрубного снаряда - шарового поршня 56, по калиброванному участку трубопровода 27 трубопоршневой поверочной установки (ТПУ).

Способ градуировки датчиков системы управления расходом топлива в баках жидкостных ракет // 2601618

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологическим методам градуировки датчиков системы управления расходом топлива жидкостных ракет (СУРТ), т.е.

Способ имитационного моделирования электромагнитных расходомеров // 2594988

Изобретение относится к имитационному способу моделирования электромагнитных расходомеров с помощью индукционной катушки, помещаемой в канал расходомера, и определения коэффициента преобразования Кр.

Измеритель скорости потока, работающий по принципу дифференцированного давления, с резервными датчиками давления, позволяющими обнаружить отказ датчиков и снижение производительности // 2594951

Изобретение относится к системам управления и контроля процесса производства того типа, который применяется для измерения и контроля процессов производства. В частности, данное изобретение относится к измерению скорости потока в процессах производства по принципу дифференцированного давления.

Способ автоматического контроля метрологических характеристик средств измерения (си) массы нефти или жидких нефтепродуктов (нп) при их отпуске на базах топлива // 2593446

В способе автоматического контроля перед началом и по завершении каждой операции отпуска автоматически регистрируют результаты измерения массы нефти или нефтепродуктов (НП) и выполняют автоматический сравнительный анализ результатов измерений массы отпущенной нефти или НП по данным как минимум трех средств измерения (СИ).

Способ диагностирования датчика измерения // 2587635

Изобретение относится к способам диагностирования датчиков измерения. Предложенный способ заключается в том, что сигнал с выхода диагностируемого датчика сравнивают с контрольными типичными сигналами.

Способ осуществления и устройство для системы регулирования уровня с обратной связью // 2617610

Предложенная группа изобретений относится к средствам регулирования уровня текучей среды с обратной связью. Указанная система регулирования содержит устройство сравнения для определения того, находится ли первая выходная величина давления, соответствующая объему жидкости в емкости, в пределах определенного диапазона отклонений от второй выходной величины давления, соответствующий объему жидкости в емкости, для определения рабочего состояния турбинного расходомера, причем первую выходную величину давления передает датчик давления в емкости, а вторая выходная величина давления соответствует выходной величине от турбинного расходомера; и интерфейс для передачи диагностического сообщения, сигнализирующий о том, что турбинный расходомер нуждается в осмотре на основании состояния турбинного расходомера, причем устройство сравнения должно определять максимальную величину открытия для детали клапана на основании объема жидкости, а запускающее устройство привода должно отдавать предписание электрическому приводу о настройке регулятора расхода для определения максимальной величины открытия детали клапана, при этом устройство сравнения определяет продолжительность промежутка времени для открытия разгрузочного клапана на основании объема жидкости и давления газа в емкости. Описанное устройство имеет еще два варианта своего конструктивного исполнения, а также реализует ряд способов регулирования уровня текучей среды. Предложенная группа изобретений уменьшает вероятность необходимости ремонта сепаратора и повышает достоверность определения пороговых уровней. 8 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.