Устройство для измерения расхода вещества через лопаточную машину

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик )972221 (61) Дополнительное к авт.свид-ву— (22) Заявлено 03.07.79 (21) 2790807/!8-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G 01 F 1/12

Гееударетвеннмй кемнтет

СССР

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень №41

Дата опубликования описания 17.11.82 (53) УДК 681.121 (088.8) пв делан нзобретеннй н юткрмтнй (72) Авторы изобретения

И. Х.-.Л. Рабовицер, В. В. Тропин, А. С. Землянский, Ю. Б. Ицыксон и Н. Е. Мельченко

Уральский филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового

Красного Знамени теплотехнического научно-)исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

ВЕЩЕСТВА ЧЕРЕЗ,ЛОПАТОЧНУЮ МАШИНУ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов жидкостей и газов.

Известны технологические расходомеры, основанные на зависимости от расхода вещества скорости вращения или противодействующего момента крыльчатки или диска, установленных в потоке (1) .

Известно также устройство с лопаточной машиной в качестве первичного преобразователя (2) .

Недостатком известных устройств являются безвозвратные потери энергии, расходуемые на вращение крыльчатки.

Цель изобретения — исключение безвозвратных потерь напора и, тем самым, повышение экономичности работы оборудования.

Указанная цель достигается тем, что на турбомашине установлены вторичный преобразователь перепада давлений на ней и преобразователь угла поворота лопаток направляющего аппарата, выходы которых соединены с входом вычислительного устройства, содержащего два сумматора, два блока деления и блок возведения в степень 2/3, причем вторичный преобразователь угла поворота лопаток подключен параллельно к первому сумматору и через первый блок деления ко второму сумматору, а вторичный преобразователь перепада давлений подключен ко второму сумматору непосредственно, выходы сумматоров подключены ко второму блоку деления, соединенного с блоком возведения в степень 2/3.

Известны характеристики турбомашин, выражающее зависимость напора (перепада давлений) машины Н от расхода вещества Q через нее и угла поворота лопаток направляющего аппарата, в виде графиков

И f(Q) для разных Р. Характеристического управления, т.е. аналитическая зависимость

Н = f(Q ), с помощью экспериментальных и расчетных исследований для лопаточных машин с регулированием производительности путем изменения угла поворота лопаток направляющего аппарата.

H =-(ао — а,ср)О. +Ъо -у

З/2 Ь где Н вЂ” напор (перепад давлений);

@ — расход вещества;

972221 — угол поворота лопаток направляющего аппарата; а„,а,ъ„ь| — постоянные коэффициенты для дянной машины.

Ь -Н ао — а) 97

Как видно из выражения (2), расход вещества через лопаточную машину однозначно определяется перепадом давлений на ней

Н и углом поворота лопаток направляющего аппарата ч.„

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема вычислительного устройства; на фиг. 3 полная структурная схема конкретного расходомера воздуха через вентилятор; на фиг. 4— участок аэродинамической характеристики вентилятора.

Устройство содержит лопаточную машину первичный преобразователь 1, вторичные преобразователи 2 и 3 перепада

Н и угла поворота лопаток направляющего аппарата у, вычислительное устройство 4, вторичный прибор 5 (фиг. 1), блок 6 постоянной величины, соответствук>щей коэффициенту а (из выражения (2); первый блок 7 деления; первый сумматор 8; блок 9 постоянной величины, соответствующей коэффициенту в, (из выражения (2), второй сумматор 10; второй блок 11 деления, блок 12 возведения в степень 2/3, пассивные RLC-фильтры 13 и 14 и нормирующие преобразователи 15 и 16.

В предлагаемом устройстве (фиг. ) к лопаточной машине 1 как к первичному преобразователю подключены вторичные преобразователи 2 и 3 перепада давлений на ней и угла поворота лопаток направляющего аппарата, а выходы преобразователей 2 и 3 соединены с входом вычислительного устройства 4, в котором реализуются зависимость (2) расхода 1,) от сигналов Н и q 40

Вычислительное устройство (фиг. 2) содержит последовательно включенные блок 7 деления, два сумматора 8 и 10, блоки 11 и 12 деления и возведения в степень 2/3, причем вторичный преобразователь 2 перепада давлений подключен ко второму сумматору 10, а вторичный преобразователь 3 угла поворота параллельно — к первому блоку деления и сумматору 7 и 8.

Такое вычислительное устройство обеспечивает реализацию зависимости (2).

Устройство работает следующим образом.

Первичный преобразователь 1 — турбомашина (например, вентилятор) установлен в трубопроводе и создает напор измеряемого вещества. К первичному преобразовате55 лю подключены вторичные преобразователи 2 и 3 перепада давлений и угла поворота лопаток направляющего аппарата. Сигналы Н и q с преобразователей 2 и 3 последовательно фильтруются в блоках 13 и 14 нормиру.ются в блоках 15 и 16 и поступают в вычислительное устройство 4. В вычислительном устройстве (фиг. 2) выполняются следующие операции. Сигнал ср в блоке 7 деления делится на b> (, ), а в сумматоре 8 складывается с постоянной ао, (ац—

aiq). Выход с блока 7 поступает в сумматор 10, .куда поступает сигнал Н и постоянная b4 (b — — < — Н). В блоке 11 деления сигнал от блока 10, делится на сигнал от блока 8. Получаемый сигнал в блоке 12 возводится в степень 2/3, и на выходе блока 12 получается сигнал, пропорциональный расходу, который поступает во вторичный прибор 5, проградуированный в единицах расхода.

На фиг. 4 показан участок аэродинамической характеристики вентилятора

ВДОД вЂ” 31,5, описываемый характеристическим уравнением (1). Кривые 1 и 2 соответствуют зависимостям Н от (,у при cp> =

+20 v9г=+10

Кривые 3 и 4 являются характеристиками воздушного тракта (сети) для двух режимов. В исходном режиме напор равен

Н, угол поворота сР,. Эти сигналы преобразуются в расходомере и он показывает расход, равный Я . Если произошло изменение производительности путем закрытия направляющего аппарата, т.е. произошел переход из режима 1 в режим 11 (фиг. 4), то уменьши- ись Н и с Hg . Н| и q (Е

Первичный преобразователь выдает новые значения Н-„и с . Они последовательно преобразуются в устройстве, и на выходе появляется сигнал Q„-, соответствующий режиму 11.

Если в исходном режиме 1 произойдет изменение характеристики сети (кривая 3 изменится на кривую 4), то режим перейдет из I в III.

Этому режиму соответствуют значения Н и, которые выдает первичный преобразователь. Они последовательно преобразуются во вторичных преобразователях и т.д, и устройство показывает значение Qi>.

Технико-экономическая эффективность от применения устройства достигается путем исключения безвозвратных потерь от напора.

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода вещества через лопаточную машину, содержащее турбомашину с направляющим аппаратом в качестве первичного преобразователя и установленные на ней измерительные преобразователи, подключенные к вычислительному устройству, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь напора, на тур972221 бомашине установлены вторичный преобразователь перепада давления на ней и преобразователь угла поворота лопаток направляющего аппарата, выходы которых соединены с входом вычислительного устройства, содержащего два сумматора, два блока деления и блок возведения в степень

2/3, причем вторичный преобразователь угла поворота лопаток подключен параллельно к первому сумматору и через первый блок деления к второму сумматору, а вторичный преобразователь перепада давлений подключен ко второму сумматору непосредственно, выходы сумматоров подключены ко второму блоку деления, соединенного с блоком возведения в степень 2/3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества.,Л., 1975, с. 328 — 329.

2. Авторское свидетельство СССР

1в № 157519, кл. G 01 F 1/12, 1961 (прототип) .

972221

Я0 г00

100

Ф иг. Я

Составитель Л. Макеева

Редактор Л. Пчелинская Техред И. Верес Корректор Н. Буряк

3ак аз 7877/26 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ff,

М2

Ф

/Уу

iv ля а а21 Sv а — и

Фиг.4