Способ определения расхода газа и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G05D7/00 F15B19/00 

Изобретение откосится к способам определения,, измерения, регулирования или контроля расхода газов в магистралях, например, автоматических систем или систем кондиционирования. Цель изобретения - расширение области применения способа и повышение точности определения расхода газа.

На чертеже изображена принципиальн ная схема устройства для осуществления способа определения расхода газа. Устройство содержит трубопровод 1, сужающее устройство 2 со штуцерами 3 и 4 отбора давления из узкого и широкого сечений соответственно, датчик 5 давления, множительный блок 6, двухпозиционные с синхронизированными проводами первый 7, второй 8 и третий 9 электропереключате- ли и пневматический переключатель 10, первьй вход которого соединен со штуцером 3 отбора давления из узкого сечения, второй вход- со штуцером 4 отбора давления из широкого сечения, а вы- ход соединен с входом датчика 5 давления, выход которого соединен с входом первого электропереключателя 7, первый выход которого соединен с входом первого блока 11 памяти и с пер- вым входом третьего электропереключателя 9, второй выход соединен с входом второго блока 12 памяти и вторым входом второго электропереключателя 8.

Выход третьего электропереключателя 9 соединен с первым входом алгебраического сумматора 13 и с первым входом множительного блока 6, второй вход которого соединен с выходом алгебраического сумматора 13. Выход второго элейтропереключателя 8 соединен с вторым входом алгебраического сумматора 13.

Если устройство предназначено для во 2, определяют перепад давлений

регулирования расхода газа, то в трубопроводе 1 расположен регулирующий орган 14, связанный либо с тумблером 15, либо с командным блоком 16, вход которого соединен с выходом множительного блока 6.

В устройстве также может быть установлен датчик 17 температуры, выход которого соединен с третьим входом множительного блока 6. В этом случае расход вычисляют как функцию давления потока и перепада давлений в широком и узком сечениях сужающего устройства и температуры газа. При50

55

на нем и используют этот параметр как меру расхода контролируемой ср ды. Для этого с помощью датчика 5 давления,присоединенного к штуцеру отбора давления через открытый первы /вход пневматического переключателя 10, измеряют статическое давление Рч) в узком сечении.

После окончания замера давления Ру пневматический переключатель ТО автоматически или вручную переводя во вторую, противоположную позицию в которой первый вход закрыт, а вт рой вход открыт и через него штуо5 0 5 0

о

5

вод 18 содержит электродвигатель с передаточным механизмом и задатчиком длительности полуцикла, т.е. частоты переключений, в зависимости от пульсаций потока газа, появляющийся при работе источника 19 (компрессора, вентилятора и т.п.). Для визуальных наблюдений установлены указатель 20 расхода и прибор 21 контроля периодичности и амплитуды давления.

Первый 11 и второй 12 блоки памяти представляют собой электронные усилительно-преобразовательные вычислительные устройства на микросхемах, фиксирующие, запоминающие и сбрасывающие при повторном включении предыдущий сигнал.

Множительный блок 6 представляет собой электронный операционный усилитель на микросхемах, производящий следующие операции: сложение, инвертирование, умножение, деление,извлечение корня.

Устройство работает следующим образом.

При включенном источнике 19 сжатого воздуха тумблером 15 ручного управления открывают регулирующий орган 14 и пропускают поток контролируемой среды через сужающее устройство 2. Воздух под давлением устремляется по трубопроводу к потребителю.

В сужающем устройстве 2 часть потенциальной энергии давления переходит в кинетическую энергию, при этом средняя скорость потока в узком сечении, где установлен штуцер 3 отбора давления, повышается, а статическое давление Ру в нем становится меньше статического давления Рц, в широком сечении,где установлен штуцер 4 отбора давления. Пропус кая поток через сужающее устройст0

5

на нем и используют этот параметр как меру расхода контролируемой среды. Для этого с помощью датчика 5 давления,присоединенного к штуцеру 3 отбора давления через открытый первый /вход пневматического переключателя 10, измеряют статическое давление Рч) в узком сечении.

После окончания замера давления Ру пневматический переключатель ТО автоматически или вручную переводят во вторую, противоположную позицию, в которой первый вход закрыт, а второй вход открыт и через него шту цер 4 сужающего устройства 2 присоединяется к входу датчика 5 давления, при помощи которого измеряет статическое давление Рц, потока в широком сечении, которое имеет меньшую скорость и большее давление.

Замеры давлений Ру и Рш выполняют в чередующемся порядке, затем пары замеров давлений Ру и Рш циклически повторяют: РУ-РШ, PV-PW, и т.д. со скоростью, зависящей от стабильности работы источника 19 сжатого газа. При осуществлении способа определения расхода газа в случае необходимости в более точном определении расхода измеряют также температуру потока с помощью датчика 17 темпера-,, туры. С использованием полученных данных перечисленных замеров опреде

ляют расход воздуха в трубопроводе 1 вычисляя его величину как функцию давления в потоке, перепады давления на сужающем устройстве и температу- .ры. В способе регулирования расхода газа в зависимости от отклонения найденного значения расхода от заданной величины изменяют проходное сечение регулирующим органом 14, включая на открытие или закрытие двигатель, например, управляя расходом вручную тумблером 15, пока текущее значение расхода не станет равным заданному.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа определение и регулирование расхода осуществляются автоматически.

Операция вычитания осуществляется автоматически электронным алгебраическим сумматором 13 следующим образом.

На схеме изображено положение устройства, когда пневматический переключатель 10 и электропереключате- ли 7-9 находятся в позиции, при которой давление Р через пневматический переключатель 10 подается на вход датчика 5 давления. При этом электрический сигнал напряжения, соответ

ствующего давлению Ру, с выхода датчика 5 давления поступает на первый вход множительного блока 6, а также на вход первого блока 11 памяти давления Ру и на первый вход алгебраического сумматора 13. В этом положении устройство находится на протяжении времени, равном продолжительности полуцикла, которое необхо0

5

димо для получения данных, характеризующих контролируемый поток по величине давления Ру.

Измерив давление Ру, соответствующее мгновенному, интегральному его значению в период полуцикла,пневматический переключатель 10 и электропереключатели 7-9 синхронно переводят-. ся во вторую позицию, при которой давление Ры подается на вход датчи- ка 5 давления. При этом электрический сигнал напряжения, соответствующего давлению Рш в широком сечении сужающего устройства 2, с выхода датчика 5 давления поступает на второй вход алгебраического сумматора 13, а также ка вход второго блока 12 памяти

давления

Продолжительность после0

0

5

5

0

дующего полуцикла замера давления Ры равна предыдущему (например, 2,5,10 и т.д. секунд). В этой же позиции с ,, первого блока 11 памяти электрический сигнал напряжения, соответствующего давлению Р„, замеренному в непосредственно предшествующий полуцикл, подается на первые входы множительного блока 6 и алгебраического сумматора 13, который сравнивает поступившие на его входы электрические сигналы напряжений, соответствующих фактическому давлению Рш данного полуцикла и запомненному давлению Р у предыдущего полуцикла, вычисляет разность между ними, величину приращения сигнала и усиливает полученную алгебраическую разность. Полученный таким образом сигнал, пропорциональный разности между двумя последовательно

у

и Рш ва 2 лах, тора

в сечениях сужающего устройст- в двух последовательных полуцик- с выхода алгебраического сумма- 13 поступает на второй вход мно

жительного блока 6, который автоматически определяет величину фактического расхода воздуха в трубопроводе 1, вычисляя его величину как функцию от давления потока и перепада давления на сужающем устройстве.

Формула изобретения

1. Способ определения расхода газа, заключающийся в измерении давлений в широком и узком сечениях сужающего устройства, измерении давления в потоке и вычислении расхода, как функции давления в потоке и перепада

давлений в широком и узком сечениях сужающего устройства, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, замер давлений в узком и широком сечениях сужающего устройств осуществляют с интервалом, пропорциональном пульсации потока.

2. Устройство для определения расхода газа, содержащее трубопровод, в котором установлено сужающее устройство с расположенными на нем штуцерами отбора в широком и узком сечениях, алгебраический сумматор с двумя входами и выходом, соединенным с первым входом множительного блока, и датчик давления, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в него введены двухпозици- онные с синхронизированными приводами пневматический переключатель и первый, второй и третий электропереключатели, первый и второй блоки па

мяти , входы которых соединены, соответственно, с первым и вторым выходами первого электропереключателя, причем второй вход множительного блока и первый вход алгебраического сумматора соединены с выходом третьего электропереключателя, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом первого электропереключателя и с выходом первого блока памяти, а второй вход алгебраического сумматора соединен с выходом второго электропереключателя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго блока памяти и вторым выходом первого электропереключателя, вход которого соединен с выходим датчика давления, вход которого соединен с выходом пневматического переключателя, первый и второй входы которого соединены со штуцерами отбора соответственно в узком и широком сечени5 ях

5

0

Изобретение относится к способам определения, измерения, регулирования или контроля расхода газов в магистралях автоматических систем. Целью изобретения является расширение области применения и повышение точности. Способ заключается в измерении давлений в узком и широком сечениях сужающего устройства, осуществляемом с интервалом в зависимости от пульсации потока, и вычислении расхода как функции давления в потоке и перепада давлений в узком и широком сечениях сужающего устройства. Устройство для осуществления способа содержит сужающее устройство 2, штуцеры отбора 3 и 4, пневматический переключатель 10, датчик давления 5, первый 7, второй 8 и третий 9 электропереключатели, первый 11 и второй 12 блоки памяти, алгебраический сумматор 13, множительный блок 6. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.