УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА Российский патент 2000 года по МПК G01F1/36 G01F15/75 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к разработке приборов измерения расхода.

Известны дифманометры - расходомеры типа ДП, работающие по методу переменного перепада давлений жидких и газообразных сред в промышленных условиях с использованием сужающего устройства [1]. Однако эти расходомеры являются показывающими и предназначены для местного контроля и не имеют возможности определения интегрального значения контролируемого расхода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство измерения расхода с использованием сужающего устройства, дифманометра с выходным стандартным электрическим сигналом и стандартным одноточечным показывающим и регистрирующим прибором с записью на диаграммном диске [2] (прототип). Однако данному устройству присущи следующие недостатки:
необходимость ежесуточной заправки диаграммной бумагой и чернилами;
влияние динамических погрешностей на результаты показаний, определяемых возможностями диаграммной бумаги;
влияние как объективных, так и субъективных погрешностей на результаты показаний, вносимых при обработке диаграммы планиметром (для интегрирования величины суточного расхода);
необходимость периодической корректировки и установки нуля прибора.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении точности измерения и оперативности съема информации о текущем и интегральном значениях расхода, а также упрощении конструкции путем устранения самопишущей части устройства и заменой ее функций более простой формой - выводом результатов текущего и интегрального значений контролируемого расхода на лицевую панель прибора.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве измерения расхода, содержащем сужающее устройство, дифманометр с электрическим выходом и вторичный прибор, последний включает в себя генератор, логическую схему, двоичный и двоично-десятичный счетчики, два цифроаналоговых преобразователя, компаратор, нормирующий усилитель, регистр, дешифратор, цифровое табло, делитель частоты импульсов, электромеханическое отсчетное устройство и оптронный элемент, при этом первый выход генератора соединен через второй вход логической схемы со счетными входами счетчиков и делителя частоты импульсов, а второй выход - со входами сброса счетчиков, выход двоичного счетчика соединен с цифровыми входами цифроаналоговых преобразователей, второй вход первого цифроаналогового преобразователя является входом подачи опорного напряжения, второй вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом компаратора, электрический выход дифманометра через нормирующий усилитель соединен со вторым входом компаратора, выход которого соединен со вторым входом регистра и первым входом логической схемы, выход двоично-десятичного счетчика соединен с первым входом регистра, выход которого соединен со входом дешифратора, соединенного своим выходом с цифровым табло, а выход делителя частоты импульсов соединен с электромеханическим отсчетным устройством и оптронным элементом.

При проверке патентных исследований заявитель не обнаружил решений, известных в науке и технике со сходными признаками. В связи с этим можно сделать вывод, что заявленное решение обладает существенным отличием.

Вторичный прибор выполнен в щитовом исполнении с выводом барабана с цифровыми роликами электромеханического отсчетного устройства, показывающего интегральное значение, и цифрового табло текущего значения контролируемого расхода на его переднюю панель.

Принцип действия вторичного прибора приведен на чертеже и заключается в следующем.

Генератором 1 генерируются частоты f₁ и f₂. Первая частота через логическую схему 2 поступает на счетные входа C, вторая -на входы R двоичного счетчика 3 и двоично-десятичного счетчика 4. Выходной двоичный код N_сч1 счетчика 3 одновременно подается на информационные входы цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) 5 и 6. Выходной аналоговый сигнал ЦАП 5 U_вых1 используется в качестве опорного напряжения U_оп2 для ЦАП 6. На опорный вход ЦАП 5 также подано опорное напряжение U_оп1, соответствующее предельному значению заданного кода N_з ЦАП 5. Следовательно, выходной аналоговый сигнал ЦАП 5

а выходной аналоговый сигнал ЦАП 6 будет

Учитывая, что U_оп2 = U_вых1, и при условии N_сч=N_сч1=N_сч2 выражение (2) можно переписать в следующем виде:

Согласно схеме (см. чертеж) на входе компаратора 7 сигнал U_вых2 сравнивается с нормированным при помощи нормирующего усилителя 8 значением входного сигнала от дифманометра A_вх(A_вх может быть напряжение U_вх или ток J_вх), т.е.

U_вых = K₂A_вх (4)
Следовательно, в момент срабатывания компаратор 7


Таким образом, в момент срабатывания компаратора 7 код пропорционален квадратному корню аналогового входного сигнала.

В момент срабатывания компаратора запирается логическая схема 2, поступление частоты f₁ в счетчики 3 и 4 прекращается, производится запись информации счетчика 4 в регистр 9. По истечении намеченного времени от начала счетчики 3 и 4 сбрасываются на нуль и процесс преобразования повторяется.

Код, полученный на выходе счетчика 4 и равный коду, полученному на выходе счетчика 3, подается на регистр 9. С регистра через дешифратор 10 эта информация подается на цифровое табло 11 текущего значения контролируемого расхода.

Частота f₁ генератора 1 одновременно через делитель частоты импульсов 12 подается на электромеханическое отсчетное устройство 13, где отображается интегральное значения контролируемого расхода и на оптронный элемент 14, где интегральное значение расхода в виде частоты следования импульсов может быть передано в телемеханическое устройство.

Информация на табло 12 текущего значения и интегрального значения на электромеханическом отсчетном устройстве 13 выражена соответственно в процентах от максимального текущего значения и максимального интегрального за сутки значения контролируемого расхода.

Благодаря введению вторичного прибора
отпала необходимость ежесуточной заправки диаграммной бумагой и чернилами;
устранены динамические погрешности, определяемые возможностями диаграммной бумаги;
устранены объективные и субъективные погрешности, вносимые при обработке диаграмм планиметром;
устранена необходимость периодической корректировки и установки нуля прибора.

В азерб. НПО "Нефтегазавтомат" разработана конструкция вторичного прибора устройства измерения расхода, изготовлена опытная партия в кол. 50 шт., которая успешно прошла испытания на Сумгаитском заводе "Этилен-Полиэтилен".

Предел допускаемой основной погрешности вторичного прибора составляет 0,5% (при пределе допускаемой основной погрешности дифманометра 0,25%).

Источники информации
1. Номенклатурный каталог "Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации", часть 1, 1982 г.

2. "Потенциометры и уравновешенные мосты автоматические, приборы с токовым входом". ТУ.25-05.1945 - 78.

Расходомер содержит сужающее устройство, дифманометр, а также вторичный прибор, включающий в себя генератор, логическую схему, двоичный и двоично-десятичный счетчики, два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП1 и ЦАП2), регистр, дешифратор, делитель частоты, оптронный элемент. Выходной сигнал ЦАП1, на опорный вход которого подается опорное напряжение, служит в качестве опорного сигнала на входе ЦАП2. На входе компаратора выходной сигнал ЦАП2 сравнивается с нормированным при помощи нормирующего усилителя значением электрического выходного сигнала дифманометра. Текущее значение расхода отражается на цифровом табло, а интегральное значение - в электромеханическом отсчетном устройстве. Изобретение обеспечивает повышение точности и оперативности измерения. 1 ил.

Устройство измерения расхода, содержащее сужающее устройство, дифманометр с электрическим выходом и вторичный прибор, отличающееся тем, что вторичный прибор включает в себя генератор, логическую схему, двоичный и двоично-десятичный счетчики, два цифроаналоговых преобразователя, компаратор, нормирующий усилитель, регистр, дешифратор, цифровое табло, делитель частоты импульсов, электромеханическое отсчетное устройство и оптронный элемент, при этом первый выход генератора соединен через второй вход логической схемы со счетными входами счетчиков и делителя частоты импульсов, а второй выход - со входами сброса счетчиков, выход двоичного счетчика соединен с цифровыми входами цифроаналоговых преобразователей, второй вход первого цифроаналогового преобразователя является входом подачи опорного напряжения, второй вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом компаратора, электрический выход дифманометра через нормирующий усилитель соединен со вторым входом компаратора, выход которого соединен со вторым входом регистра и первым входом логической схемы, выход двоично-десятичного счетчика соединен с первым входом регистра, выход которого соединен со входом дешифратора, соединенного своим выходом с цифровым табло, а выход делителя частоты импульсов соединен с электромеханическим отсчетным устройством и оптронным элементом.