Способ динамической градуировки и поверки средств измерения расхода жидкости в потоке Советский патент 1992 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к градуировке м поверке средств измерений расхода криогенной жидкости при испытаниях энергоустановок летательных аппаратов и может быть использовано при градуировке и поверке средств измерений расхода к риоген- ной жидкости в нефтехимической промышленности и теплоэнергетике.

Известен способ динамической градуировки первичных преобразователей расхода в потоке по измерению объема жидкости, сливаемой из емкости (см. а.с. № 1128121, кл.С01 F 25/00, 1981)

В качестве прототипа принят способ динамической градуировки средств измерений расхода, описанный в книге Бирюкова В.В, и др. Точные измерения расхода жидкости. М.: Машиностроение. 1977, с.48,ЬО.

Известный способ заключается в сливе жидкости через первичный преобразователь под давлением газа наддува из расходной в приемную емкость на установившемся режиме расхода и в сопоставлении измеренного среднего значения выходного сигнала первичного преобразователя с обьемом слитой жидкости, определяемым по дискретному уровнемеру за измеренный промежуток времени.

Известный способ имеет низкую точность градуировки и большие непроизводительные потери рабочего тела Это связано с нестационарным теплопроводом к жидкости в приемной емкости с контрольным уровнемером в период времени охлаждения конструкции до температуры рабочего тела. В результате кипения криогенной жидкости возникают неорганизованные подъем

4

00 СЛ

и опускание ее уровня, изменения давления в емкости и колебания расхода, Это увеличивает погрешность градуировки до величины 5%.Использование предварительного захолаживания приемной емкости для уменьшения колебаний уровня, давления и расхода приводит к увеличению затрат рабочего тела.

Кроме этого снижение точности градуировки связано с частичной конденсацией газа наддува при его взаимодействии с зеркалом жидкости во время слива.

Целью изобретения является повышение точности градуировки и поверки средств измерений расхода криогенной жидкости и уменьшение непроизводительных потерь рабочего тела.

Поставленная цель достигается тем, что перед сливом верхний слой жидкости прогревают до температуры насыщения на зеркале жидкости, соответствующей давлению в расходной емкости, реализуемому при сливе, а установившийся режим расхода жидкости при сливе поддерживают регулированием расхода пара из приемной емкости, при этом наддув расходной емкости производят одноименным с жидкостью газом. Измерение уровня жидкости в фиксированных точках по высоте расходной емкости при сливе дублируют измерениями температуры в этих же точках, а прогрев верхнего слоя осуществляют подачей одноименного с жидкостью газа на зеркало жидкости.

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки, реализующей предложенный способ градуировки расходомеров на жидком водороде; на фиг.2 и 3 - профили температур, устанавливающиеся по высоте расходной емкости после заправки ее жидким водородом и при сливе жидкого водорода под давлением газа наддува после прогрева верхнего слоя.

Установка включает расходную емкость 1 с теплоизоляцией 2, снабженную дискрет-, ным уровнемером 3, на котором параллельно его чувствительным элементам установлены полупроводниковые датчики А температур. Емкость 1 снабжена системой наддува, включающей отсечные клапаны 5 и б, регулятор 7 расхода газа, коллектор 8 наддува и коллектор 9 для прогрева верхнего слоя жидкости. Емкость 1 снабжена также дренажным клапаном 10. Приемная емкость 11 с теплоизоляцией 12 снабжена коллектором 13 наддува с отсечным клапаном 14, системой дренажа с отсечным клапаном 15, регулятором 16 расхода газа и эжектором 17, уровнемером 18. Емкости соединены между собой криогенными трубопроводами 19 и 20. Трубопровод 19 снабжен отсечным клапаном 21, за которым установлен градуируемый расходомер 22, датчик 23 сплошности и дроссельная шайба 24 с датчиком 25 перепада давления. Для контроля параметров среды в трубопроводе 19 установлены датчики 26 и 27 температуры и датчик 28 давления. Трубопровод 20 снабжен отсечным клапаном 29 и используется для

0 возврата криогенной жидкости обратно из приемной в расходную емкость. Клапаны 30 и 31 используются для заправки установки криогенной жидкостью и слива остатков после градуировки.

5 Работа регулятора расхода 7 обеспечивается с помощью преобразователя 32 и датчика 33 обратной связи, а регулятора 16 - с помощью преобразователя 34 и датчика 25. Для контроля начального прогрева вер0 хнего слоя жидкости в расходной емкости установлены датчики 35 температур. Давление в приемной емкости 12 контролируется датчиком 36, Для регистрации измеряемых параметров установка снабжена регистрирующим устройством 37 и гене5 ратором 38 меток времени,

Работа установки реализует способ динамической градуировки и поверки средств измерений расхода жидкости в потоке следующим образом. В исходном состоянии

0 емкость 1 заправлена жидким водородом. Трубопроводы 19,20 и емкость 11 подготовлены к приему жидкого водорода: продукты газообразным водородом или гелием, По высоте 1 после ее заправки реализуется

5 равномерное поле температур, представленное на фиг,2. Перед началом слива верхний слой жидкости прогревают до температуры насыщения на зеркале жидкости, соответствующей давлению в расход0 ной емкости 1, реализуемому при сливе,

Прогрев верхнего слоя жидкости осуществляют подачей газообразного водорода с .температурой окружающей среды на зеркало жидкости через коллектор 9.

5 При этом в емкости 1 поддерживают с помощью регулятора 7 подачи газа, датчика 33 и преобразователя 32 давление, реализуемое в процессе градуировки. Начальный прогрев верхнего слоя жидкости контроли0 руют с помощью датчиков 35 температуры. Поле температур жидкости после прогрева верхнего слоя показано на фиг.З. По достижению на поверхности жидкости температуры, равной температуре насыщения,

5 производят захолаживание магистрали 19. Для этого закрывают клапан 6, открывают клапан 5 и подают газообразный водород через коллектор наддува 8, В процессе за- холаживания давление наддува в емкости 1

поддерживают такое же, как и в процессе последующего слива Затем открывают клапаны 21 и 15 и устанавливают расход на захолаживание с помощью регулятора 16. Захолаживание проводят до достижения сплошности 100% по датчику 23.

После окончания захолаживания включают эжектор 17 и производят слив жидкости с постоянным расходом через градуируемый расходомер из расходной емкости 16 приемную емкость 11, При этом стационарный режим расхода жидкости при сливе поддерживают регулированием расхода пара из приемной емкости 11 с помощью регулятора 16 и преобразователя 3# по сигналу от датчика 25 перепада давления налроссельной шайбе 24. Система регулирования настроена так, что перепад давления на дроссельной шайбе 24 поддерживается постоянным втечение всего слива за счет изменения противодавления в приемной емкости. Эжектирование паров водорода из приемной емкости позволяет снять пик давления в ней в начальный момент слива и исключить тем самым возможные колебания расхода жидкости.

Слив жидкости прекращают закрытием клапана 21 по достижению уровнем жидкости последней точки уровнемера 3. После этого жидкость переливают из приемной емкости в расходную емкость через трубопровод 20 и клапан 29. После перелива расходную емкость при необходимости дозаправляют жидким водородом через клапан 30 и проводят повторную градуировку. Слив остатков после окончания градуировки производят через клапан 31.

Объемный секундный расход жидкости определяют по объему сливаемой жидкости между фиксированными точками дискретного уровнемера и времени прохождения границы раздела фазы между этими точками,

В процессе слива регистрируется в устройстве 37 соабатыванияточек дискретного уровнемера 3 давления и температуры жидкости в трубопроводе 19 и в расходной емкости 1 частота выходного сиг нала сдатчика

расхода 27. а также метки времени с генератора 38. Методика определения градуиро- вочных характеристик расходомеров по полученным данным общеизвестна. Формула изобретения

1. Способ динамической градуировки и

поверки средств измерений расхода жидкости в потоке, заключающийся в сливе жидкости через первичный преобразователь под давлением газа наддува из расходной в

приемную емкость на установившемся режиме расхода и в сопоставлении измеренного среднего значения выходного сигнала первичного преобразователя с объемом слитой жидкости, определяемым по дискретному уровнемеру за измеренный промежуток времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки и поверки средств измерений расхода криогенной жидкости и уменьшения непроизводительных потерь рабочего тела, перед сливом верхний слой жидкости прогревают до температуры насыщения на зеркале жидкости, соответствующей давлению в расходной емкости, реализуемому при слисе, а

установившийся режим расхода жидкости при сливе поддерживают регулированием расхода пара из приемной емкости, при этом наддув расходной емкости производят одноименным с жидкостью газом.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что измерение уровня жидкости в фиксированных точках по высоте расходной емкости дублируют измерениями температуры в этих же точках.

3. Способ по п.1,отличающийся тем, что прогрев верхнего слоя жидкости осуществляют подачей одноименного с жидкостью газа нэ зеркало жидкости.

/J

ft

j/4 МЫ rfefcj

-fr-n Iju и . .avrtH

J

fff ®

гл.

JJ

Использование: в измерительной технике для градуировки и поверки средств измерения расхода криогенной жидкости в нефтехимической промышленности. Сущность изобретения: проливают жидкость через первичный преобразователь под давлением газа наддува и сопоставляют измеренное среднее значения выходного сигнала первичного преобразователя с объемом слитой жидкости, при этом перед проливом верхний слой жидкости прогревают до температуры насыщения на зеркале жидкости в расходной емкости путем подачи на зеркало жидкости одноименного с жидкостью газа, а установившийся режим расхода жидкости поддерживают регулированием расхода пара из приемной емкости. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

k I i

/775

Т

f | t f

/775 -# /(

ii

$% /v

фиг. 3

t;

H

l

73