Расходомер Советский патент 1992 года по МПК G01F7/00 

Изобретение относится к измерению расхода жидкости и газа.

Известна система измерения рас хода жидкости, содержащая делитель потока, в каждом обводном трубопроводе расположен расходомер соответствующего предела измерения, а также сравнивающее избирательное переключающее устройство и измерительное устройство.

Система измерения расхода жидкости работает следующим образом.

Расход жидкости регистрируется датчиком расхода и результат обрабатывается в сравнивающем избирательном переключающем устройстве и при достижении расхода максимального расхода через данный датчик устройство переключает поток жидкости на другой датчик с другим диапазоном. Дальнейшее увеличение расхода приведет к переключению потока на следующий датчик и т,д.

Недостатком известной системы являются большие габариты из-за наличия переключающих устройств, трубопроводов и датчиков расхода, а также отсутствие информации в момент переключения с одного датчика на другой.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является расходомер, содержащий замерную линию с установленным в ней датчиком наличия потока и диафрагмой параллельно которой включен дифференциальный датчик.

Расходомер работает следующим образом. Поток жидкости или газа, проходя через диафрагму, создает перепад давления,.который регистрирут- ся дифференциальным манометром на самописце. Пьезоэлектрический датчик, установленный за диафрагмой фиксирует наличие потока. Электрический сигнал с пьезоэлектрического датчика поступает через триггерную систему на механизм привода дополнительного пера на самописце.

Таким образом по диаграмме самописца можно раздельно определить количество жидкости и газа, протекающее по магистрали.

Недостатком является узкий диапазон измерения расхода жидкости, а также низкая точность замера на малы расхфдах, так как расход жидкости пропорционален произведению площади проходного сечения диафрагмы и корня

5

5

0

5

0

5

0

5

квадратного из перепада давления на ней. Площадь проходного сечения диафрагмы постоянная, что ограничивает диапазон измеряемых расходов. Кроме того, датчик перепада давления имеет наименьшую относительную погрешность при максимальном перепаде, значит, при минимальном расходе замер произведен с наибольшей погрешностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения расхода жидкости и газа и расширение диапазона измерений .

Поставленная цель достигается тем, что в -него дополнительно введены датчик площади диафрагмы, соединенный с диафрагмой, датчики давления и температуры, установленные на замерной линии, оптимизатор перепада давления, исполнительный механизм и счетно-решающий блок, соединенный входами с выходами дифференциального датчика, датчиков давления, температурь наличия потока и площади диафрагмы, выход дифференциального датчика через оптимизатор перепада давления подключен к исполнительному механизму, связанному с диафрагмой.

На фиг. 1 изображена блок-схема расходомера жидкости и газа; на фиг.2 - блок-схема оптимизатора перепада давления.

Расходомер содержит диафрагму 1, установленную в камерную магистраль 2, дифференциальный датчик 3, оптимиза- тор Ь перепада давления, счетно-решающий блок 5) исполнительный механизм 6, датчик 7 площади диафрагмы, датчик 8 давления, датчик 9 наличия потока и датчик 10 температуры среды.

Диафрагма 1, исполнительный механизм 6 и датчик 7 площади диафрагмы составляют регулятор 11 проходного сечения.

Оптимизатор + перепада давления состоит из суммирующего усилителя 12 и блока 15 .нелинейности типа зона нечувствительности.

Расходомер работает следующим образом.

Измеряемая среда (жидкость ntin газ), проходя по замерной магистрали 2 создает на диафрагме 1 перепад давлений, который регистрируется дифференциальным датчиком 3. Напряжение, пропорциональное этому давлению с датчика 3, поступает в счетно-решающий блок 5 и на первый вход сумми5

рующего усилителя 12 оптимизатора k перепада давления. На второй вход суммирующего усилителя 12 подается напряжение задания, равное напряжению, получаемому с дифференциального датчика 3 при максимальном перепаде давлений на диафрагме, но с противоположным знаком. На выходе суммирующего усилителя 12 получается напряжение рассогласования, так если ITp-} будет положительным сигналом, a UJC,. - отрицательным, а по абсолютной величине они равны, то на выходе СУ 12 будет ноль.

Изменение %)зв большую или меньшу сторону от этого значения приведет к изменению суммы, которая будет положительной или отрицательной.

Сигнал рассогласования поступает в блок 13 нелинейности, на выходе которого получается сигнал разного знака в зависимости от знака рассог ласования и с учетом нечувствительности.

Блок 13 нелинейности типа зона нечувствительности введен для предотвращения обработки исполнительным механизмом 6 в определенном диапазоне перепада давлений на диафрагме.

Исполнительный механизм 6 изменяет проходное сечение диафрагмы 1 до такого уровня, при котором.на диафраме 1 будет максимальный перепад давлений .

Изменение проходного сечения диафрагмы 1 регистрируется датчиком 7 площади диафрагмы, электрический сигнал с которого поступает в счетно-решающий блок 5 для определения расхода измеряемой среды. При получении сигнала с датчика 9 измеряемая среда - жидкость, счетно-решающий блок 5 ведет обработку результатов с дифференциалного датчика 3, датчика 7 площади диафрагмы и датчика 10 температуры среды, а если измеряемая среда - газ, блок 5 обрабатывает и электрический сигнал с датчика 8 давления.

Рассмотрим работу расходомера при увеличении расхода среды. При увеличении расхода среды на диафрагме , увеличится перепад давлений (Д.Р), который регистрируется датчиком 3, на выходе () которого пропорционально увеличивается напряжение. Это напряжение поступает в суммирующий усилитель 12 оптимизатора h, на выходе из которого получаем сигнал рас

10

15

7321636

согласования Д U. Если этот сиТнал находится в зоне Д1) блока 12 нелинейности, то регулятор 11 не ия- ,. меняет свое проходное сечение, Еслк ДИ с усилителя 12 больше &U блока 13, то исполнительный механизм 6 увеличивает проходное сечение диафрагмы 1. Увеличение проходного сечения уменьшает перепад на диафрагме, и, соответственно, уменьшается напряжение с датчика 3Проходное сечение диафрагмы увеличивается до тех пор, пока с усилителя 12 сигнал UU будет в зоне 13 Ди нелинейности.

Аналогично рассмотрим работу схемы при уменьшении расхода среды.

При уменьшении расхода среды уменьшится перепад на диафрагме 1 и, соответственно, уменьшится Ujjg которое приведет к уменьшению AU усилителя 12. Если &U усилителя 12 меньше Ди блока 13, то исполнительный механизм 6 уменьшает проходное сечение диафрагмы 1. Уменьшение сечения вызывает увеличение Д Р и увеличение Ди 12. Уменьшение проходного сечения происходит до тех пор, пока с усилителя 12 сигнал AU попадает в зону UU нелинейности 13.

Счетно-решающий блок 5 во всех случаях ведет обработку электрических

20

25

30

ит

и.

UT

и.

D1O

5

0

5

0

5

сигналов UD1), uD7, иг8, L с соответствующих датчиков.

Выполнение системы замера расхода измеряемой среды с изменяемой площадью сечения позволяет увеличить диапазон замера расхода среды в несколько раз, а создавая максимальный перепад давлений на диафрагме увеличивает точность замера расхода.

Формула изобрете-ния

1. Расходомер, содержащий замерную линию с установленными в ней датчиком наличия потока и диафрагмой, параллельно которой включен дифференциальный датчик, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапа- . зона измерений, в него введены датчик площади диафрагмы, соединенный с диафрагмой, датчики давления и температуры, установленные на замерной линии, оптимизатор перепада давления, исполнительный механизм и счетно-решающий блок, соединенный

1

входами с выходами дифференциального датчика, датчиков давления, температуры, наличия потока и площади диафрагмы, выход дифференциального датчи ка через оптимизатор перепада давления подключен к исполнительному механизму, связанному с диафрагмой. 2. Расходомер по п.отличающийся тем, что оптимиза21638

тор перепада давлений содержит по- следовательно соединенные суммирующий усилитель и блок нелинейности,выход

которого является выходом оптимизатора перепада давления, вход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, подключенного вторым входом к источнику задающего напряжения .

Изобретение относится к расхо- дометрии и позволяет повысить томность измерения и расширить диапазон измерений расхода. При изменении расхода среды на диафрагме 1 изменяется перепад давлений, который регистрируется датчиком 3. Выходной сигнал датчика 3 поступает в суммирующий усилитель оптимизатора k, на выходе которого возникает сигнал рассогласования. Под воздействием этого сигнала исполнительный механизм 6 изменяет проходное сечение диафрагмы 1. Счетно-решающий блок 5 ведет обработку сигналов и выдает результат измерения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 3 (/

Фиг. 2