Устройство для градуировки расходомеров Советский патент 1982 года по МПК G01F25/00 

(5) УСТРОЙСТВО для ГРАДУИРОВКИРАСХОДОМЕРОВ

1

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к устройствам для градуировки расходомеров жидкости и может быть использовано в приборостроительной, химич1еской, нефтяной, автомобильной промышленностях, в системах водоснабжения и водоочистки. Преимущественно данное изобретение предназначено для градуировки расходомеров жидкости при выпуске их из производства и при входном контроле перед установкой на объекте или в технологической линии .,

Известны устройства для градуиров- , ки расходомеров и скоростемеров (термоанемометров), в которых осуществляется плавное вращение резервуара с жидкостью относительно его вертикальной оси. При этом датчик испыты-Г JQ ваемого расходомера или скоростемера помещен в жидкость и жестко закреплен на неподвижной опоре, не связанной с резервуаром 111.

В-процессе градуировки жидкость, вращаясь вместе с резервуаром, набегает на неподвижный датчик и протекает через него, вырабатывая выходной сигнал, пропорциональный средней линейности скорости W перемещения резервуара с жидкостью в месте установки датчика. Объемный расход Qy определяется как произведение измеренной линейной скорости W на площадь сечения датчика S, т.е. Qy WS, причем линейная скорость измеряется косвенным методом, как , где U)- угловая скорость вращения резервуара, -измеряемая с помощью тахометра, г - расстояние по горизонтам от оси вращения резервуара до центра сечения датчика. В таких устройствах имеет место асимметрия эпюры скоростей (распределения скоростей по сечению датчика W(S)), вызывающая дополнительную погрешность AQy S W(S)dS - WS. Асимметрия обусловлена случайными локальными де392формациями потока в месте обтекания датчика и захвата, которые обычно имеют несимметричную плохообтекаемую форму. Другой причиной асимметрии носящей уже систематический характер, является .наличие радиальной составляющей скорости, появление которой обусловлено центробежными силами, возникающими при вращении жидкости вместе срезервуаром. Величина радиальной составляющей скорости жидкости, а следовательно, и асимметрии эпюры скоростей зависит от угловой скорости вращения резервуара, расстояния от оси вращения до датчика, общей массы жидкости в резервуаре. Другим недостатком таких устройств является высокое энергопотреблениё, обусловленное необходимостью перемещения резервуара с жидкостью. Указанные недостатки частично устранены в устройствах, гдеперемещение резервуара с жидкостью заменен перемещением датчика испытываемого расходомера относительно неподвижной жидкости. Известно устройство для градуиров ки термоанемометров и расходомеров, содержащее траверсу, выполненную с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости над уровнем жидкости, кронштейны по числу датчиков испытываемых расходомеров (или ско ростемеров) , закрепленные .на траверсе и снабженные захватами, систему измерения скорости перемещения траверсы и регистратор сигналов испытываемых расходомеров. Датчик при градуировке перемещается через неподвижную жидкость со скоростью W U)r, где U) - угловая скорость враще ния траверсы. Расход определяется как Qу WS и сопоставляется со сред ней величиной выходного сигнала ;.Ix(t)dt, интервал времени осредне ния; текущее значение времени изменение выходного си1- нала во времени. Вследствие перемещения датчика, не резервуара с жидкостью, радиальная составляющая скорости в таких установках минимизирована. По этой же причине несколько снижается потребляемая мощность привода 12. Недостатком данных установок явяется низкая точность градуировки, то обусловлено нарушением симметичности эпюры скоростей на входе в атчик испытываемого расходомера. ричиной этих нарушений является возикновение при обтекании датмика и ахвата, помещенных в жидкость и обадающих, чаще всего, плохообтекаеой формой по внешнему контуру, заихрений, обратного и радикального ока жидкости. Эти гидродинамичесие явления носят нестабильный, слуайный характер и вносят.дополниельную погрешность воспроизведения асхода из-за различия измеренной редней скорости W и действительной реднеинтегральной скорости w I w(s)ds. Другими недостатками этих установок является пониженная надежность и повышенное энергопотребление. Снижение надежности обусловлено необходимостью герметизации кабельных выводов, служащих для передачи выходного сигнала датчика на регистратор. Повышенное энергопотребление вызвано сопротивлением движению датчика с захватом со стороны жидкости, что требует повышение потребной мощности привада. Цель изобретения - повышение точности градуировки расходомеров жидт кости. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем резервуар с жидкостью, испытательные участки трубопровода и средства крепления и перемещения испытательных участков относительно жидкости, испытательные участки трубопроводов выполнены из трех участков, два из которых горизонтальные, причем один из них выполнен хорошо обтекаемым по внешнему контуру и расположен в жидкости, второй расположен над уровнем жидкости и в нем установлена подпорная диафрагма, а третий участок расположен между ними под острым углом к поверхности жидкости. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Над уровнем покоющейся жидкости 1 размещена траверса 2, выполненная с возможностью перемещения относительно жидкости в горизонтальной плоскости. 5 На траверсе 2 жестко закреплены кро штейны 3| снабженные захватами J, В каждом захвате i жестко крепится тр ба 5, в пределах верхнего горизонтального участка 6, в которой установлен датчик 7 испытываемого расхо домера. Захват i, горизонтальный уча ток 6 и датчик 7 расположены выше уровня жидкости 1. Нижний горизонтальный участок 8 помещен в жидкость I и выполнен хор шо обтекаемым, коническим или капле образным по внешнему контуру. Горизонтальные участки 6 и 8 соединены наклонным участком 9, угол наклона которого к поверхности жидкости I выбирается в соответствии с допуска емой потерей напора. Участки 8, 9 И 6 сопряжены между собой плавными радиусами. В горизонтальном участке за датчиком 7 установлена подпорная диафрагма 10. Датчик 7 кабельной линией 1 1 соединён с измерителем 12 вы ходного сигнала. Измеритель 12 управляется двумя фотооптическими сигнализаторами, состоящими из источника 13 света и фотореле 1. Сигнализаторы размещены на фиксированном расстоянии L друг от друга и фору|ируют команды на включение и выклюиение прибора 15, измеряющего скорость движения траверсы 2 как W i где f - время движения траверсы 2 на участке L. Метки времени задаются генератором 16. Пара фотооптических сигнализаторов, состоящих из источников 13 света и фотореле I, измерительный прибор 15 и генератор 16 меток времени в совокупности составляют систему измерения скорости перемещения траверсы 2. Устройство работает следующим образом. I На траверсе 2 крепятся в фиксиро|ванном положении кронштейны 3, а в jero захвате - труба 5- Нижний учас ток 8 трубы 5 погружен в жидкость 1. В верхнем участке 6 монтируется датчик 7 и диафрагма 10. Датчик 7 кабельной линией 11 подключается к измерителю 12. Включается привод и траверса 2 разгоняется до скорости W. При движении траверсы 2 жидкость 1 расходом QV Й5 поступает через участок 8 в трубу 5, воздействует на чувствительный элемент датчика 7 916 вырабатывая выходной сигнал. Жидкость 1 выливается через выходное от- ; верстие участка 6. Диафрагма 10 выполнена сменной и обеспечивает под- бор, необходимый для заполнения сечения датчика 1, При движении траверса 2 пересекает луч света, идущий от первого источника 13 на фотореле I. В этот момент включаются измеритель 12 и прибор 15 на который непрерывно поступают метки времени с генератора 16. По прохождении траверсой 2 второго источника света 13 срабатывает второе фотореле 1, выключая измеритель 12 и прибор 15. В результате фиксируются: интегральная величина выходного сигнала х.,и время Т прохождения траверсой 2 расстояния L,. Вычисляются: расход QV S-pняя велимийа выходного Отбор жидкости через хорошо обтекаемый насадок 6 симметричной формы с хорошо организованным входом жидкости обеспечивает симметричную, эпюру скоростей в трубе 5. Эпюра дополнительно стабилизируется относительно длинным прямым участкам 6 на входе датчика 7. Погрешность воспроизведения расхода, по сравнению с погрешностью установок, в которых в жидкость 1 погружен датчик 7, уменьшается на величину О,(-0,6% при уровне погрешности 1-1,5. Гидравлические потери напора в трубе 5 равные евх , w где коэффициент сопротивления входа; коэффициент сопротивления трения жидкости о стенки трубы 5; длина входного участка трубы 5; d - внутренний диаметр трубы 5 Н - расстояние между осями участков 6 и 8 по вертикали, составляют около 30-50 от потерь, вызванных сопротивлением движению погруженных в жидкость 1 датчика 7 и захвата k. Потребная энергия привода на перемещение траверсы 2 со скоростью W 5-10 м/с по кспериментальным данным составляет 0-80% от энергии, затрачиваемой на еремещение той же траверсы 2 с поруженными а жидкость 1 датчиком 7 захватом 4. Отказы системы измереий из-за попадания жидкости в кабельые разъемы практически исключены. 7 Формула изобретения Устройство для градуировки расходомеров, содержащее резервуар с жидкистью, испытательные участки трубопровода и средства крепления и перемещения испытательных участков трубо провода, включающие в себя траверсу, расположенную над уровнем жидкости в резервуаре, кронштейны с захватами, укрепленные на траверсе, систему измерения скорости перемещения траверсы и измеритель сигналов, о т личающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки, испытательные участки трубопроводов выполнены из трех участков, дв из которых горизонтальные, примем 9 18 одни из них выполнен хорошо обтекаемым по внешнему контуру и расположен в жидкости, второй расположен над уровнем жидкости и в нем установлена подпорная диафрагма, а третий участок расположен между ними под острым углом к поверхности жидкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Oring R.P., Gebhart-В. Hotwire Anemometr Calibration for measurements at Very low Velocity, Paper. Amer. Soc. Mech.Eng, 1969, № 1 HT-A) 2.Ensmann S., Kongeter I. Geschwindig-Reits-E Chan 1 age fur Thermlstersonder. Fortschr - Ber. VDIZ, 1975. Ke I he 8. № 18, (прототип)