Расходомер Советский патент 1983 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к парциальным расходомерам газа, и может найти применение в химической промышленности

Известен расходомер, содержащий диафрагму, установленную на трубопроводе газа, и повторитель давления управляющая камера которого соединена с трубопроводом за диафрагмой, цроточная камера - через турбулентный дроссель с трубопроводом перед диафрагмой, а сопло - через ламинарный дроссетГь, снабженный устройством термокомпенсации, с атмосферой С 1.1Известен также расходомер, содержащий диафрагму, установленную на трубопроводе газа, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом газа за диафрагмой, а проточная камера - через турбулентный дроссель с трубопроводом газа перед диафрагмой, повторитель со сдвигом, управляющая камера которого соединена с проточной камерой повторителя, проточная камера - с соплом повторителя, а сопло - через ламинарный дроссель, счетчик объемного расхода и сопло термокомпенсатора с атмосферой, и измеритель перепада давления на ламинарном дросселе 2.

Недостаток этих расходомеров невозможность измерения расхода многокомпонентных газов при изменении их состава или температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является расходомер, содержащий две диафрагмы установленные последовательно в измерительном трубопроводе, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за первой диафрагмой, проточная камера через турбулентный дроссель с трубопроводом перед первой диафрагмой, а сопло через ламинарный и второй турбулентный дроссели - с трубопроводом за второй диафрагмой, и измерители перепада давления, входы которы х соединены соответственно с ламинарным и турбулентным дросселями, а выходы - с вычислительным устройством 33.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения многокомпонентных газов при изменении их состава или температуры, обусловленная тем, что на результаты измерения оказывают влияния изменения вязкости многокомпонентного газа при изменении его температуры или состава, так как ее величина в значительной степени влияет на проводимость ламинарного дросселя..,

Это видно, если рассмотреть связь выходного сигнала расходомера с величиной измеряемого расхода:.

Р --1-к . / вых-ъ -V

где Ti-r , Ъ - перепад давления соответственно на турбулентном и ламинарном дросселе;

к - коэффициент пропорциональности ; - вязкость - измеряемого

газа.

При этом в случае, если состав многокомпонентного газа и, соответственно, его вязкость изменяются в процессе измерения, необходимо введение поправочного коэффициента

Tsi

где М-н вязкость газа, на котором отградуирован расходомер

Так, например, если устройство отградуировано на воздухе и производится измерение расхода смеси воздуха с хлором, концентрация хло ра в которой изменяется в пределах от О до 100%, то .поправочный коэффициент при 0% CljKf, -1, при 100% C2,j к„: 0,75, В этом случае, если концентрация хлора неизвестна в каждый момент времени, максимальная погрешность измерения составит 25%, что определяет целесообразность использования устройства только в тех случаях, если состав измеряемого газа изменяется в незначительных пределах, и, соответственно сужает область-его применения.

Кроме того, .вязкость газа изменяется и с изменением температуры газа. Для воздуха эту зависимость определяют уравнением

/ (1,745-10 + 5,03-10 3т;.

При этом погрешность измерения при отклонении температуры от номинального значения составляет 0,3%/С, что определяет целесообразность применения известного устройства только в случае изменения температуры измеряемого газа в незначительных пределах.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения влияния вязкости многокомпонентного газа.

Поставленная цель достигается тем, что в расходомер, содержащий две диафрагмы, установленные на трубопроводе газа, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за первой диафрагмой, а проточная камера через первый турбулентный дроссель с трубопроводом перед первой диафрамой , первый преобразователь давления, вз{од которого соединен с вхо,дом второго турбулентного дросселя, а выход - с входом вычислительного устройства, и второй преобразователь давления, дополнительно введены два повторителя со сдвигом, пневмоемкость и дифференцирующее устройство, а также элемент сравнения, импульсатор и два пневмоклапана, причем глухая камера первого повторителя со сдвигом соединена с соплом повторителя и входом второго турбулентного дросселя, проточная камера - с выходом второго турбулентного дросселя, а сопло повторителя с пневмоемкостью и входом второго преоб1$азователя--давления, вход дифференцирующего устройства соединен с выходом второго преобразователя давления, а его выход через пневмоклапан - с вторым входом вычислительного стройства, положительный вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и через первый пневмоклананс трубопроводом за второй диафрагмой, его отрицательный вход с выходом второго повторителя .со сдвигом, а выход - с входом импульс тора,вход второго повторителя со сдвигом соединен с трубопроводом за второй диафрагмой, а выход им пульсатора - с управляющими входами обоих пневмоклапанов,

При таком конструктивном выполнении расходомера величина расхода определяется по .отношению величины абсолютного давления перед вторым турбулентным дросселем, на котором при помощи повторителя со сдвигом поддерживается постоянный перепад давления, и величины скорости нарастания давления в пневмоег кости, определяемой при помощи дифференцирующего устройства. При этом вследствие исключения из схемы ламинарного дросселя исключается влияние изменений вязкости измеряемого газа на результаты измерений, что расширяет область применения устройства при изменении состава и температуры газа.

На чертеже представлена принципиальная схема расходомера.

Расходомер содержит две диафрагм 1 и 2, расположенные на трубопроводе 3 газа, соединенном перед первой диафрагмой 1 через турбулентный дроссель 4 с проточной камерой повт рителя 5, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за первой диафрагмой, а сопло - с входом, турбулентного дросселя 6, глухой камерой повторителя 7 со сдвигом и входом преобразователя 8 давления . Выход турбул7ентного дросселя 6 соединен с проточной камерой повтрителя 7 со сдвигом, сопло которого соединено с пневмоемкостью 9, входо пневмоклапана 10, положительным

входом элемента 11 сравнения и вхоом преобразователя 12 давления. Трубопровод за второй диафрагмой 2 соединен с выходом пневмоклапана 10 и глухой камерой повторителя 13

со сдвигом, проточная камера которого соединена с отрицательным входом элемента 11 сравнения и через дроссель 14 с линией питания, а сопло - с атмосферой. Выход преобразователя 12 соединен через дифференцирующее устройство 15 и пневмоклапан 16 с входом вычислительного устройства 17, второй вход которого соединен с выходом преобразователя

8 давления, а выход является выходом расходомера. Выход элемента 11 сравнения соединен с входом импульсатора 18 с дросселем 19, выход .которого соединен с управляющими камерами пневмоклапанов 10 и 16.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении газа через трубопровод часть газового потока, определяемая характеристиками первой диафрагмы.1 и турбулентного дроссе}Ля 4, ответвляется и начинает заполнять пневмоег кость 9 через турбулентный дроссель 4, на котором поддерживается при помощи повторителя

5 перепад, равный перепаду на ди-. афрагме 1, и турбулентный дроссель 6, на котором при помощи повторителя 7 со сдвигом поддерживается постоянный перепад давления. Давление

в пнёвмоемкости начинает расти со скоростью, пропорциональной расходу газа через дроссели. Абсолютное давление перед турбулентным дросселем 6 измеряется преобразователем 8,

выходной сигнал которого, пропорциональный абсолютному давлению перед дросселем 6, поступает на вход вычислительного устройства 17.

Выходной сигнал преобразователя

12, пропорциональный давлению в пнёвмоемкости 9, поступает на вход дифференцирующего устройства 15, выходной сигнал которого,пропорциональный скорости нарастания давления в пнёвмоемкости 9, поступает через

пневмоклапан 16 на второй вход вы.числительного устройства, выполняющего операцию деления двух сигналов, его выходной сигнал пропорционален расходу через дроссели, а следовательно, и измеряемому расходу газа через трубопровод. При достижении в пнёвмоемкости 9, а следовательно, и на положительном входе элемента 11 сравнения давления, равного давлению в его отрицательной камере, которое определяется величиной давления за второй диафрагмой 2 и сдвигомчповторителя 13 со сдвигом, срабатывает элемент 11 сравнения

и импульсатор 18 выдает кратковременный , длительность которого определяется настройкой дросселя 19. При этом открывается пневмоклапан 10 и давление из пневмоемкости 9 стравливается через пневмоклапан 10 до величины, равной давлению за диафрагмой 2. Одновременно закрывается пневмоклапан 16 И выходной сигнал дифференцируквдего устройства 15 запоминается на время опорожнения пневмоемкости 9 в глухой камере вычислительного устройства 17. После снятия импульса импуль сатора закрывается пневмоклапан 10, открывается пневмоклапан 16, и цикл измерения повторяется. При этом выходной сигнал вычислительног устройства, равный выходному сигналу расходомера, определяется уравнением

Р.

Р -k «0.

BbtxrN

Vv

dt

- коэффициент пропорцйональ-i

,fc. ности, определяемый характеристиками преобразователей давления 8, 12 и дифференцирующего устройства 15;

,К - коэффициент пропорциональности, определяемый отношением проводимостей ;Диафрагмы 1 и турбулентного дросселя 4,. проводимостью турбулентнЬго дросселя.6,

величиной перепада на дросселе 6, объемом пневмоемкости 9 и величиной ,. коэффициента k ;

0 Pfe абсолютное давление перед д1р дросселем 6; - - скорость нарастания давления ру в пневмоемкости 9; G - величина измеряемого рас5 хода.

Вследствие исключения из схемы ламинарного дросселя колебания вязкости при изменении состава и температуры газа не оказывают .влияния 0 на результаты измерений, что позво:ляет применять устройства для изме-. рения расхода газов, состав и температура которых изменяются в широких пределах, например при производ5 стве хлора и каустика по ртутному методу с целью определения расхода абгазов (смесь хлора с воздухом ), поступающих на производство, хлорметанов. ..

РАСХОДОМЕР, содержащий две диафрагмы, установленные на трубопроводе газа, повторитель давления, Управляющая камера которого соединена С трубопроводом за первой диафрагмой , а проточная камера через первый турбулентный дроссель - с трубопроводом перед первой диафрагмой, первый преобразователь- давления, вход которого соединен с входом вторрго турбулентного дросселя/ а выход - с входом вычислительного устройства,.и второй преобразователь давления, отличают и. йс я тем, что, с целью повьшения точности измерения путем устранения влияния вязкости-многокомпонентного газа, в него дополнительно введены два.повторителя со сдвигом, пневмоемкость и дифференцирующее устройство, а также элемент сравнения, импульсатор и два пневмоклапана, причём глухая камера первого повторителя со сдвигом соединена с соплом повторителя и входом второго турбулентного дросселя, проточная камера - с выходом второго турбу-. лентного дросселя, а сопло повтори§ теля - с пневмоемкостью и входом второго преобразователя давления, (Л вход дифференцирующего устройства соединен с выходом второго преобразователя давления, а его выход через пневмоклапан - с вторым входомвычислительного устройства, положительный вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и через первый пневмоклапан с трубопроводом заВторой диафрагмой, его отрицательный вход - с выходом второго повторителя со сдвигом, а выход с входом импульсатора; вход второго повторителя со сдвигом соединен с трубопроводом за второй диафрагмой .а выход импульсатора - с управляющими входами обоих пневмоклапанов.