СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ И ГРАДУИРОВКИ РАСХОДОМЕРА Российский патент 1997 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкостей и предназначено для оценки изменения градуировочной характеристики расходомеров переменного перепада давления и ее коррекции.

Известен способ градуировки и поверки расходомеров жидкости, заключающийся в том, что оценку метрологической характеристики поверяемого устройства осуществляют путем сличения показаний проверяемого устройства с образцовым после предварительной проверки количества жидкости образцовым средством на входе в поверяемое устройство [1]
Недостатком этого решения является то, что для оценки метрологической характеристики расходомера, например, жидких криопродуктов способ неприменим в случае непрерывного рабочего процесса, так как для его реализации необходимо произвести сложный демонтаж испытываемого устройства из криогенной магистрали, что увеличивает время испытаний и создает значительные затраты.

Известен способ диагностики расходомеров переменного перепада давления, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что непосредственно на трубопроводе определяют предварительно отношение перепадов давлений на диафрагме двумя различными методами отбора, сравнивают полученное экспериментально значение этого соотношения с предварительно определенным и по его изменению судят о метрологической характеристике расходомера [2]
Недостатком известного способа является сложность введения в криогенную магистраль устройств отбора давления, так как при их установке нарушается режим вакуумирования криогенной магистрали. Недостатком является и низкое качество информации о расходе криогенной жидкости, так как с вводом в магистраль устройств отбора появляются дополнительные теплопритоки, что вызывает нестабильность теплового режима, установившегося в криогенной магистрали. С помощью этого способа невозможно проконтролировать рабочее состояние испытываемого расходомера при частичном износе сужающего устройства, а также определить новую градуировочную характеристику, соответствующую этому состоянию.

Решаемая задача данного способа повышение достоверности получения информации о расходе жидкости и упрощение способа диагностики расходомера.

Для ее решения непосредственно на трубопроводе измеряют перепад давления потока на сужающем устройстве, температуру потока до сужающего устройства, измеренный перепад давления преобразуют в значение электрического тока I₁, отводят часть потока в байпасную линию с контрольным расходомером, измеряют температуру отведенной части потока и после уравнивания ее с температурой потока перед байпасной линией измеряют перепад давлений на сужающем устройстве, преобразуют его в значение электрического тока I₂, определяют разность токов I₁ I₂, измеряют расход отведенной части потока Q, определяют коэффициент b, равный отношению измеренного значения расхода отведенной части потока к разности токов сравнивают полученное значение коэффициента в со значением соответствующего коэффициента градуировочной характеристики, которую, при наличии расхождения сравниваемых значений, корректируют по полученному значению коэффициента b.

Операция преобразования перепада давления в значение электрического тока необходим для упрощения и повышения эффективности дальнейшей обработки информационного сигнала, в результате чего на выходе расходомера получают линейный выходной сигнал.

Отведение части потока из основного трубопровода в байпасную линию с контрольным расходомером позволяют, не нарушая режима работы основного потока, получать дополнительную информацию в байпасном потоке, которая используется для коррекции градуировочной характеристики поверяемого расходомера при изменении рабочего состояния (частичном износе) сужающего устройства.

Измерение температуры потока перед байпасной линией необходимо для контроля процесса стабилизации теплового режима, установившегося в основном и байпасном потоках с целью исключения дестабилизирующего влияния внешних воздействий на испытываемый расходомер.

Определение коэффициента соотношения значения расхода к соответствующему значению разности токов и сравнении полученного коэффициента с соответствующим коэффициентом градуировочной характеристики позволяет определить величину отклонения, по которой судят о состоянии контролируемого расходомера и, при ее наличии, градуировочную характеристику корректируют по полученному значению коэффициента b.

Осуществление способа диагностики и градуировки расходомеров поясняется на фиг. 1 на примере расходомера для криогенных жидкостей, а на фиг.2 показана градуировочная характеристика расходомера.

Устройство, реализующее его, содержит основную криогенную магистраль 1 с установленными в ней контрольным манометром 2, датчиком температуры 3, испытываемым расходомером, включающим сужающее устройство 4, подключенное к манометру 5 с блоком извлечения корня 6, при этом к криогенной магистрали 1 параллельно участку с сужающим устройством 4 через фланцы 7 и 8 подключен байпасный трубопровод 9 с контрольным расходомером, содержащим турбинный датчик расхода 10 и блок преобразования 11, датчик температуры 12, причем между турбинным датчиком расхода 10 и фланцем 8 установлен электропневмоклапан 13, соединенный с блоком управления 14, а электрические выходы манометра 2, датчиков температуры 3 и 12, блоков преобразования 6 и 11 подключены к вычислительному блоку 15.

Осуществление способа рассматривается на примере измерения расхода криогенной жидкости, в частности жидкого азота. К участку трубопровода основной криогенной магистрали 1, содержащему сужающее устройство 4, подключают через фланцы 7 и 8 байпасный трубопровод 9 с образцовым турбинным датчиком расхода 10 и преобразователем 11. После чего открывают клапан 13 и пропускают через систему поток жидкого азота, захолаживая магистраль и байпас до заданной температуры. После установления требуемых значений давления (манометр 2) и температуры (датчики 3 и 12) клапан 13 закрывают. Непосредственно на трубопроводе измеряют перепад давлений потока манометром 5 и преобразуют это значение преобразователем 6 (блок извлечения корня) в сигнал электрического тока I₁, линейно зависимый от расхода. Затем открывают клапан 13 и отводят часть потока в байпасный трубопровод 8. После выравнивания температур потоков в магистрали 1 и байпасе 9, измеряют перепад давления на сужающем устройстве 4 и преобразуют в сигнал электрического тока I₂, одновременно измеряют расход отведенной части потока Q образцовым турбинным датчиком расхода 10 и преобразуют в электрический сигнал преобразователем 11. С помощью вычислительного блока 15 определяют разность токов I₁ - I₂ и вычисляют коэффициент b, равный отношению измеренного значения расхода Q к разности токов
Градуировочная характеристика расходомера, снабженного блоком извлечения корня, представляет собой линейную зависимость совокупности пар значений "расход-выходной сигнал" (фиг.2). Полученное значение коэффициента b сравнивают со значением соответствующего коэффициента градуировочной характеристики. Об изменении состояния сужающего устройства 4 судят по наличию расхождения коэффициентов, и по полученному значению коэффициента b осуществляют коррекцию градуировочной характеристики. Таким образом, получают новую совокупность пар значений "расход-выходной сигнал", соответствующую состоянию сужающего устройства 4, которое продолжают использовать для получения информации о расходе криогенной жидкости.

Эффективность способа диагностики и градуировки расходомера заключается в получении достоверной информации о расходах жидкостей, измеряемых с помощью сужающих устройство путем оперативной диагностики состояния устройств и определения градуировочной характеристики, соответствующей состоянию измерительных устройств. Использование способа позволяет сократить затраты на демонтаж сужающих устройств из эксплуатируемых криогенных систем.

Использование: для оценки изменения градуировочной характеристики расходомеров переменного перепада давления без демонтажа из эксплуатируемой системы. Сущность изобретения: в установившемся режиме основного потока измеряют два значения перепада давления, которые преобразуют соответственно в линейные выходные сигналы электрического тока I₁ и I₂. Часть основного потока отводят и определяют величину расхода отведенного потока, соответствующую разности токов I₁ и I₂, вычисляют коэффициент b, равный отношению величины расхода Q к разности токов , сравнивают полученное значение коэффициента b со значением соответствующего коэффициента градуировочной характеристики. Об изменении состояния сужающего устройства судят по наличию расхождения коэффициентов и по полученному значению коэффициента b осуществляют коррекцию градуировочной характеристики расходомера. 2 ил.

Способ диагностики и градуировки расходомера, заключающийся в том, что непосредственно на трубопроводе измеряют перепад давления потока на сужающем устройстве и температуру потока до сужающегося устройства, отличающийся тем, что измеренный перепад давления преобразуют в значение электрического тока I₁, отводят часть потока в байпасную линию с контрольным расходомером, измеряют температуру отведенной части потока, после выравнивания ее с температурой потока перед байпасной линией измеряют перепад давления на сужающем устройстве и преобразуют его в значение электрического тока I₂, измеряют расход отведенной части потока Q, определяют коэффициент b, равный отношению измеренного значения расхода Q отведенной части потока к разности токов I₁ I₂, и сравнивают полученное значение коэффициента b со значением соответствующего коэффициента градуировочной характеристики, которую при наличии расхождения сравниваемых значений корректируют по полученному значению коэффициента b.