Устройство для поверки и градуировки трубопоршневых установок Советский патент 1993 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано для поверки и градуировки расходомерных трубопоршневых установок с возможностью обратимого движения вытеснителя, имеющих в составе электропривода импульсный преобразователь перемещения.

Для повышения точности поверки (градуировки) и обеспечения независимого контроля различных зон поверяемой установки известное устройство, содержащее эталонную установку, вытеснитель которой через первый электропривод связан с первым блоком управления, второй электропривод, выполненный с возможностью соединения с вытеснителем поверяемой установки и соединенный со вторым блоком управления, соединительный трубопровод, посредством патрубка с запорным клапаном связанный с компенсационной емкостью, снабжено двумя преобразователями перемещения вытеснителей в импульсный сигнал, механически связанными с соответствующими электроприводами, а также блоком измерения отношения частот импульсов, входы которого

связаны с выходами преобразователей. В этом случае при снятии тягового усилия электропривода поверяемой установки (путем его отключения от сети) на калиброванном участке обеспечивается практически свободное движение вытеснителя за счет энергии потока, поступающего из эталонной установки. При этом предварительный разгон поверяемого вытеснителя осуществляется посредством собственного электропривода, что исключает перегрузку привода эталонной установки в переходном режиме. Свобода движения вытеснителя поверяемой установки при постоянстве объема жесткого соединительного трубопровода и несжимаемости жидкости обеспечивает точное соответствие движения вытеснителя расходу, воспроизводимому эталонной установкой, поэтому импульсный сигнал преобразователя перемещения этого вытеснителя, в рабочих условиях играющий роль опорного сигнала, в данном случае, напротив, сам зависит от заданного (эталонного) расхода и несет, таким образом, информацию о градуировочной хзрактери(Л

С

00

8

;4 Os ihJ

стике поверяемой установки в пределах калиброванного участка. Высокая разрешающая способность современных импульсных преобразователей перемещения и, с другой стороны, высокая точность электронно- счетного ме .ода измерения позволяет достигнуть высокую точность поверки (градуировки) установки в целом и по отдельным зонам вытеснителя, определяемую фактически точностью отображения эталонного расхода сигналов преобразователя эталонной установки.

Дополнительное упрощение предлагаемого устройства достигается выполнением компенсационной емкости в виде простейшего напорного бака (по-сравнению с более сложными по конструкции мерниками).

На чертеже приведена функциональная схема устройства для поверки и градуировки трубопоршневых установок.

Устройство содержит эталонную установку 1, соединенную жестким трубопроводом 2 с поверяемой установкой 3, и электронно-счетный частотомер 4 (например, 43-35). Каждая из установок 1 и 3 содержит плунжерный вытеснитель 5. установленный в цилиндре 6 и связанный с гайкой шарико-винтовой передачи 7, винт которой соединен с валом электропривода, состоящего из двигателя 8, импульсного датчика 9 положения ротора и блока 10 управления, выход которого подключен к обмоткам двигателя 8. Выходы датчиков 9 обеих установок подключены к раздельным входам частотомера 4.

К трубопроводу 2 подсоединен патрубок 11с запорным клапаном 12, Верхний конец патрубка 11 соединен с напорным баком 13.

Устройство работает следующим образом. Перед поверкой (градуировкой)систему приводят в исходное состояние, для чего вытеснитель 5 эталонной установки 1 устанавливают в крайнее верхнее (по схеме) положение, а поверяемой.установки 3 - в крайнее нижнее положение. На блоках 10 устанавливают одинаковое номинальное значение генерируемого расхода. Частотомер 4 устанавливают в режим измерения отношения частот, причем для повышения точности подсчета импульсов включают умножитель периода по каналу меньшей из сравниваемых частот. Клапан 12 открывают и через бак 13 заполняют систему рабочей жидкостью приблизительно до 50-процентного уровня жидкости в баке 13.

После включения с блоков 10 электроприводов вытеснитель 5 установки 1 начинает двигаться вниз, вытесняя жидкость из соответствующего цилиндра 6, а вытеснитель 5 установки 3 начинает двигаться вверх, всасывая жидкость в цилиндр 6. Неодинаковость нарастания расхода в установках 1 и 3 компенсируется запасом жидкости в баке 13.

По окончании разгона (установлении номинального расхода) питание двигателя 8

установки 3, подаваемое с блока 10, отключают; одновременно закрывают клапан 12. Дальнейшее движение вытеснителя 5 установки 3 происходит под действием давления жидкости, поступающей из установки 1.

При этом свободное перемещение вытеснителя 5 установки 3 обеспечивается за счет обратимости движения шарико-винтовой передачи 7 - механизма с малым трением качения.

Градуировочный коэффициент поверяемой установки 3 определяется по формуле

25

Рэ

Qn Qa pfгде Цэ - известный градуировочный коэффициент эталонной установки 1 (размерность - объем/импульс);

РЭ - средняя частота импульсов датчика 9 установки 1;

Fn - средняя частота импульсов датчика 9 поверяомой установки 3.

Отношение частот Рэ/Рп фиксируется

частотомером Л через каждые 10П импульсов частоты Рп, где 10 - множитель периода по канрлу Fn, установленный на частотомере 4 (для большинства частотомеров п 4). Начало отсчета частотомера 4 может формироваться при большом времени хода плунжера - периодически (внутренний запуск частотомера); при необходимости привязки к началу калиброванного участка вытеснителя 5 запуск можно производить внешним

сигналом или нажатием кнопки Пуск на частотомере 4 в момент после выхода на поверочный режим (отключения электропривода установки 3). При необходимости более точного определения значений qn или

определения общего градуировочного коэффициента для всего калиброванного участка вытеснителя 5 частотомер 4 можно заменить на два отдельных счетчика импульсов, запуск и останов которых производится

синхронно в начале и конце калиброванного- участка, с последующим вычислением отношения показаний этих счетчиков, В этом случае градуировочный коэффициент определяется по формуле

Qn

q3N3 Nn

где N3 и Nn - показания соответствующих счетчиков,

П р и м е р. В синхронном электропривода ЭПБ1, применяемом в расходомерных установках типа ГИР (разработки заявителя), одному обороту вала двигателя соответствует 250 импульсов фотоэлектрического датчика положения ротора. При скорости вращения вала 4 об/с частота импульсов датчика Fn 1000 Гц. При установке на частот мере множителя периода 10 периодичность фиксации значений F3/Fn составляет 104/Fn 10 с. Точность определения qn в случае F3 Fn (эталонная и поверяемая установки аналогичны) составляет 4 десятичных знака, что соответствует погрешности 0,01%.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить и удешевить поверочное оборудование путем исключения прецизионных гидравлических устройств и применения простейших цифровых измерительных приборов ( счет импульсов и измерение отношения частот не требуют прецизионных опорных генераторов). Достигаемая за счет большого числа импульсов датчиков высокая точность поверки (градуировки) позволяет проводить.метрологическую оценку калиброванного участка расходомерной установки не только в целом, но и по отдельным его зонам; в этом случае можно добиться повышения производительности работы поверяемых средств в основном режиме за счет повышения достоверности воспроизведения расхода на малых отрезках времени.

Формула изобретения

1. Устройство для поверки и градуировки трубопоршневых установок, содержащее эталонную установку, вытеснитель которой через первый электропривод связан с первым блоком управления, второй эле тропривод, выполненный с юзможностью соединения с вытеснителем :си ряемой установки и соединенный с вторым блоком управления, соединительный трубопровод, посредством патрубка с запорным клапаном связанный с компенсационной емкостью, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки и обеспечения независимого контроля различных зон установки, оно снабжено двумя преобразователями перемещения вытеснителей в импульсный сигнал, механически связанными с соответствующими электроприводами, а также блоком отношения, входы которого связаны с выходами преобразователей.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что компенсационная емкость выполнена в виде напорного бака.

Использование: поверка и градуировка трубопоршневых установок с принудительным движением поршня. Сущность изобретения: устройство содержит эталонную и поверяемую трубопоршневые установки с обратимым движением вытеснителей, связанных с электроприводами и импульсными датчиками перемещения вытеснителей, выходы датчиков соединены с входами измерителя отношения частот. Соединительный трубопровод патрубком с запорным клапаном связан с напорным баком. 1 ил.