Расходомер насосного агрегата Советский патент 1992 года по МПК G01F1/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано там, где необходимо осуществлять измерение расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, состоящим из насоса и приводного двигателя.

Известен турбосиловой расходомер, содержащий вспомогательный двигатель, вал которого посредством пружины соединен с ротором, находящимся в потоке жидкости, расход которой контролируется, а также устройство для измерения и преобразования угла закручивания пружины в значение расхода жидкости (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1975, с. 403).

При использовании расходомера такого типа для определения расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, основные недостатки связаны с дополнительным двигателем и ротором, помещаемым в поток жидкости, что увеличивает гидродинамическое сопротивление и снижает производительность насосного агрегата и надежность расходомера Кроме того, возникает необходимость дополнительных затрат оборудования и энержи на закручивание потока.

Известен турбосиловой расходомер, содержащий установленные в корпусе, г е в потоке жидкости, расход которой измеряется, две турбинки, связанные между собой посредством моментопередающего узла, а также тахометрического узла съема сигна- лов(авт.св №1040337,кл G01 F 1/12,1988).

Недостатком такого расходомера является использование двух тахометрических узлов, а также наличие вращающихся деталей в потоке жидкости, что снижает производительность насосного агрегата, увеличивает сложность и снижает надежность расходомера и стабильность его характеристик.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по сути физических явлений и конструктивным особенностям устройством (прототипом) является расходомер, включающий электродвигатель, датчик полной мощности и преобразователь Последний осуществляет преобразование сигнала, пропорционального полной мощности, потребляемой приводным двигателем нэсос- ного агрегата, в сигнал равный расходу жидкости, перекачиваемой этим насос ным агрегатом

s

6

VI

3

Ч СО 00

Недостатком этого расходомера является то, что в условиях изменяющейся скорости вращения приводного двигателя расход жидкости насосного агрегата будет определяться неточно, поскольку расход жидкости в общем случае зависит от скорости вращения вала насосного агрегата.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода жидкости в условиях переменной скорости вращения вала насосного агрегата.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем насосный агрегат, датчик мощности, датчик скорости и преобразователь, датчик скорости включен между приводным двигателем и преобразователем, при этом повышается точность измерения расхода жидкости насосного агрегата в условиях изменяющейся скоро-. сти вращения вала приводного двигателя.

Проведенный сравнительный анализ заявляемого расходомера с прототипом позволяет утверждать, что подключение датчика скорости к насосному агрегату и преобразователю отсутствует в прототипе, следовательно, заявляемый расходомер соответствует критерию новизна.

Отсутствие в аналогичных технических решениях признаков, отличающих заявляемое техническое решение от прототипа, обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию существенные отличия.

Возможность достижения цели изобретения, т.е. повышения точности огфеделе- ния расхода жидкости введением датчика скорости подтверждается следующими теоретическими выводами.

Момент, затрачиваемый на закрутку жидкости (Цейтлин В.Г. Расходоизмеритель- ная техника. М.: Стандарт, 1977, с. 194), равен:

М d(JW)/dt,

где J - момент инерции жидкости;

W - скорость вращения.

В установившихся режимах d(JW) WdJ. Но dJ RM2dm. где Ви приведенный радиус инерции, определяемый конструк: тивными параметрами; m - масса вращающейся жидкости. Следовательно

Мвр RM2W dm /dt(1)

Так как dm/dt уж Q, где уж - плотность, a Q - расход жидкости, то из (1) вытекает

Q Мвр/ у RMW

(2)

С другой стороны в установившемся режиме справедливо равенство

MBPW tj (Рп - Ро)

(3)

где tj- КПД двигателя; Рп - мощносН, потребляемая двигателем при ненулевом расходе жидкости; Ро - мощность при нулевом расходе. . Из выражений (2) и (3) следует равенство

Q K(Pn-P0)/W2

(4)

где К 7/уж Яи2- постоянный коэффициент.

Из соотношения (4) следует, что расход жидкости прямо пропорционален мощности и обратно пропорционален квадрату скорости вращения вала насосного агрегата. Поэтому при различной установившейся

скорости вращения учет последней при преобразовании мощности в расход жидкости повышает точность определения расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом. Предполагаемое изобретение поясняется прилагаемым чертежом.

Устройство содержит датчик 1 мощности, входом подключенный к приводному двигателю 2, который соединен с насосом 3, и датчик 4 скорости, входом подключенный

к насосу 3, при этом выходы датчика 1 мощности и датчика 4 скорости соединены с входами преобразователя 5, выход преобразователя 5 является выходом расходомера.

Расходомер насосного агрегата работает следующим образом:

На холостом ходу. т.е. при нулевом расходе жидкости приводной двигатель потребляет мощность Ро. Сигнал с датчика 1

мощности поступает на преобразователь 5, который настраивается так, что его выходной сигнал при этом равен нулю.

При возникновении расхода жидкости Q(t) 0 мощность, потребляемая двигателем 2, а также сигнал датчика 1 мощности возрастают. Этот сигнал, а также сигнал с датчика 4 скорости поступают на преобразователь 5, где преобразуются в соответствии с выражением (4) в значение расхода

жидкости Q(t).

Поскольку преобразование сигналадат- чика 1 осуществляется преобразователем 5 с учетом текущей скорости вращения вала насосного агрегата, появляется возможность использования расходомера на насосных агрегатах, работающих с различной переменной скоростью вращения, при этом расход жидкости Q(t) определяется fionee точно.

Дополнительные по сравнению с прототипом функции преобразователя 5, обусловленные введением в него второго канала от датчика скорости и заключающиеся в реализации выражения (4), могут осуществляться на аналоговых вычислительных блоках, схемные реализации которых приведены в табл.2.2 на с. 108 в книге Ялышев А.У. и Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.: Машиностроение, 1981, с. 399.

0

Формула изобретения

Расходомер насосного агрегата, содержащий последовательно соединенные датчик мощности и преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в условиях переменной скорости вращения вала насосного агрегата .преобразователь выполнен с дополнительным входом, к которому подключен введенный датчик скорости вала насосного агрегата.

Использование: при необходимости осуществлять измерение расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом Сущность изобретения: введение датчика скорости позволяет повысить точность измерения в условиях изменяющейся скорости приводного двигателя. 1 ил.