ДИФМАНОМЕТР-РАСХОДОМЕР ГАЗА С АВТОМАТИЧЕСКИМ УЧЕТОМ ЕГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ Советский патент 1973 года по МПК G01F15/04 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к дифманометрам-расходомерам газа.

Известный дифманометр-расходомер не обеспечивает автоматического учета коэффициента сжимаемости газа, что ограничивает область его применения в случае измерспия расхода газа при относительно невысоких давлениях (до 3-5 кгс/см), так как при более высоких давлениях неучет коэффициента сжимаемости газа приводит к большим погрешностям измерения расхода.

Цель изобретения - автоматический учет коэффициента сжил аемости.

Это достигается тем, что дифманометр снабжен двумя резисторами и двумя дополнительными термометрами сопротивления, включенными по схеме электрического моста в его противоположные плечи, а дифференциально - трансформаторный преобразователь датчика перепада давления выполнен с дополнительной вторичной обмоткой, к которой подключена одна диагональ моста. Другая диагональ моста включена последовательно синфазно в ветвь с компенсирующим преобразователем.

На чертеже показана принципиальная схема диф манометра-расходомера.

Вход нуль-усилителя 1 подсоединен к двум параллельным электрическим ветвям, одна

из которых содержит включенные носледовательно выходы ncpBoii обмотки датчика 2 перепада давления и датчика 3 давлення, а другая- включенные последовательно выходы компенснруюн.1его преобразователя 4, термол етра сопротивления 5 и мостовой схемы, образованно резисторами 6 и 7, термометрами сопротивлен)я 8 и 9. Другая диагональ моста подключена к второй обмотке датчика перепада. Реверсивный двигатель 10 подсоединен к выходу нуль-усилителя /, кинe ;aтичecкн связан с указателем отсчетного устройства 11 и через Квадратичный кулачок 12 - с плунжером комненснрующего преобразователя .

Схема обеспечивает автоматическое электроаналогогюе решение уравнения расхода

/

Q-c|/

ДРГ

/с.

О)

измеряемый расход газа, приведенный к фактическим значенням давления } темиературы;

коэффициент, завнсящнй только от состава газа и геометрии сужающего устройст 5а;

переиад давления на датчике иерепада;

абсолютная температура газа; коэффициент сжимаемости газа;

абсолютное давление газа. Коэффициент сжимаемости газа является сложиой фуикцией его давления и температуры и обычио задается в виде таблиц или графиков. Для многих газов, в том числе для метана, являющегося основной составной частью природных углеводородных газов, зависимость коэффициента сжимаемости от давления и температуры в практически важных диапазонах их изменения может быть с большой точностью выражена аналитической формулойГ (В -f Г) где А, В н D - коэффициенты, ностояниые для данного состава газа. Так, например, для метана погрешность нриведеппой формулы не превышает 1% в диапазоне изменения давления от О до бО/сгс/сж и в диапазоне изменения температуры от -25 до +50°С (Л 390° 5 700; D 5,7). С учетом соотношения (2) урав-непие расхода (1) быть преобразовано )/,А -Т DP Т(В + Т) -/ (А - Г) ДАР В + Т Дифманометр - расходомер автоматически решает уравнение (3) следующим образом Датчик перепада давления преобразует приложенный К нему перепад давления АР, возникающий па сужаюшем устройстве при прохождении через него газа, в переменное напряжение иU.P , пропорциональное перепаду давления ДР /ГДЯ-АЛ(4) где /СДР-коэффициент преобразования датчика перепада. Выходное напряжение UK дифференциальио-трансформаторного преобразователя компенсатора 4 связано с перемещением указателя расхода а соотношением и .(5) где /(а -коэффициент преобразования компенсатора. Выходное напрягкение электрического моста, образованного резисторами б и 7 и термометрами сонротивления S и 9 и подключенного одной диагональю к дополнительной выходной обмотке датчика перепада давления, связано с перепадом давления Р и температурой Т соотношением ж U :/С4Я-АР к + тк + т где -АР - выходное напряжение второй (дополнительной) обмотки датчика перепада давления; /СДР-коэффициент преобразования датчика перенада давления но дополнительной обмотке; /С| н 1(2 - постоянные величнны, определенные параметрами моста и выходной цени датчика перепада давления. Параметры чувствительного элемента датчика давления выбраны так, что обеспечивается пропорциональность сопротивления датчика приложеино1му к нему абсолютному давлению газа p , где /Ср - коэффициент преобразования датчика давления. Аналогично параметры чувствительного элемента термометра сопротивления 5 выбраны таким образом, что обеспечивается пропорциональность сопротивления термометра абсолютной температуре окружающей его среды R, Kr-T,(8) где /Ст - коэффициент преобразования термометра сопротивления. При синфазном включении напряжений др , UK и L/сж величина тока, оротекающего в контуре abode, вырал ается соотношением ДР + и,, + + R /сдр-др -f л:, а -н /сдр.др Кп-Р + К-,Т Ток /, протекая по контуру, создает на преобразователе датчика давления падение напряжения ик, , которое вычитается из напряжения L/AP. Разность этих напряжений - ( подается на вход нульусилителя / и после усиления приводит во врашение реверсивный двигатель 10. Двигатель 10 вращается в таком направлепин, что кинематически связанный с ним через квадратичный кулачок 12 плунжер дифференциально-трансформаторного пребразователя 4 перемещается до тех пор пока в контуре abcde не установится такое значение тока, при котором разность нанряжеиий АУ не станет меньше порога чувствительности прибора , р-1з соотношений (4), (7), (9) и (10) следует, что лри установившемся режиме Ш ,,-Т /Сп-Р 0 + К . +K,, Kj,-p + KrT

Откуда

К.1

X Кр-К.

-У

ЛЯГ K f-KpKi - T Р/Сдр K-,Kz + T

Структура соотношения (12) идентична структуре выражения (3), а, следовательно, показания расходомера пропорциональны измеряемому расходу при условии, если.параметры элементов расходомера выбраны таким образом, что

/:

А Др AT /

Кр-К.1.

К - А

к, в

)

АГдр.Кт.

Таким образом, предложенное изобретение озволяет повысить точность и расширить область применения дифманометров-расходомеров за счет автоматического учета зависимости коэффициента сжимаемости газа от давления и температуры.

Предмет изобретения

Дифманометр-расходомер газа с автоматическим учетом его давления и температуры по авт. св. АО 339796, отличающийся тем, что, с целью автоматического учета коэффициента сжимаемости, он снабжен двумя резисторам)

и двумя дополнительными термометрами сопротивления, включенными но схеме электрического моста в его противоположные плечи,

(14) а дифференциально-трансформаторный преоб(15) разователь датчика перепада давления выполней с дополннтельной вторнчной обмоткой, к которой подключена одна диагональ упомянутого моста, другая диагональ которого включена последовательно синфазно в ветвь с компенсир)ющнм преобразователем.