Устройство для измерения расхода вещества через лопаточную машину Советский патент 1982 года по МПК G01F1/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВЕЩЕСТВА ЧЕРЕЗ ЛОПАТОЧНУЮ МАШИНУ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов жидкостей и газов.

Известны технологические расходомеры, основанные на зависимости от расхода вещества скорости вращения или противодействующего момента крыльчатки или диска, установленных в потоке 1.

Известно также устройство с лопаточной мащиной в качестве первичного преобразователя 2.

Недостатком известных устройств являются безвозвратные потери энергии, расходуемые на вращение крыльчатки.

Цель изобретения - исключение безвозвратных потерь напора и, тем самым, повышение экономичности работы оборудования.

Указанная цель достигается тем, что на турбомащине установлены вторичный преобразователь перепада давлений на ней и преобразователь угла поворота лопаток направляющего аппарата, выходы которых соединены с входом вычислительного устройства, содержащего два сумматора, два блока деления и блок возведения в степень 2/3, причем вторичный преобразователь угла поворота лопаток подключен параллельно к первому сумматору и через первый блок деления ко второму сумматору, а вторичный преобразователь перепада давлений

5 подключен ко второму сумматору непосредственно, выходы сумматоров подключены ко второму блоку деления, соединенного с блоком возведения в степень 2/3.

Известны характеристики турбомащин,

10 выражающее зависимость напора (перепада давлений) мащины Н от расхода вещества Q через нее и угла поворота лопаток направляющего аппарата ff , в виде графиков H-f(Q) для разных . Характеристического управления, т.е. аналитическая зависимость

Н f(Q,4), с помощью экспериментальных и расчетных исследований для лопаточных мащин с регулированием производительности путем изменения угла поворота лопаток направляющего аппарата.

°я/,ь

(ao-a,4p)a bo-|L, (1)

где Н - напор (перепад давлений); Q - расход вещества; f -угол поворота лопаток направляющего аппарата; {%,си,Ь|,,ь,-постоянные коэффициенты для данной машины. a AzizILf ,, Как видно из выражения (2), расход вещества через лопаточную однозначно определяется перепадом давлений на ней Н и углом поворота лопаток направляющего аппарата ср. На- фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема вычислительного устройства; на фиг. 3 - полная структурная схема конкретного расходомера воздуха через вентилятор; на фиг. 4 - участок аэродинамической характеристики вентилятора. Устройство содержит лопаточную машину - первичный преобразователь 1, вторичные преобразователи 2 и 3 перепада Н и угла поворота лопаток направляющего аппарата р , вычислительное устройство 4, вторичный прибор 5 (фиг. 1), блок 6 постоянной величины, соответствующей коэффициенту а (из выражения (2); первый блок 7 деления; первый сумматор 8; 9 постоянной величины, соответствующей коэффициенту Вр (из выражения (2), второй сумматор 10; второй блок 11 деления, блок 12 возведения в степень 2/3, пассивные RLC-фильтры 13 и 14 и нормирующие- преобразователи 15 и 16. В предлагаемом устройстве (фиг. 1) к лопаточной машине I как к первичному преобразователю подключены вторичные преобразователи 2 и 3 перепада давлений на ней и угла поворота лопаток направляющего аппарата, а выходы преобразователей 2 и 3 соединены с входом вычислительного устройства 4, в котором реализуются зависимость (2) расхода Q от сигналов Н и tf . Вычислительное устройство (фиг. 2) содержит последовательно включенные блок 7 деления, два сумматора 8 и 10, блоки 11 и 12 деления и возведения в степень 2/3, причем вторичный преобразователь 2 перепада давлений подключен ко второму сумматору 10, а вторичный преобразователь 3 угла поворота параллельно - к первому блоку деления и сумматору 7 и 8. Такое вычислительное устройство обеспечивает реализацию зависимости (2). Устройство работает следующим образом. Первичный преобразователь 1 - турбомашина (например, вентилятор) установлен в трубопроводе и создает напор измеряемого вещества. К первичному преобразователю подключены вторичные преобразователи 2 и 3 перепада давлений и угла поворота лопаток направляющего аппарата. Сигналы Н и qi с преобразователей 2 и 3 последовательно фильтруются в блоках 13 и 14 нормируются в блоках 15 и 16 и поступают в вычислительное устройство 4. В вычислительном устройстве (фиг. 2) выполняются следующие операции. Сигнал с в блоке 7 деления делится на Ь; ( ), а в сумматоре 8 складывается с постоянной ао, (ао - aiCf). Выход с блока 7 поступает в сумматор 10, куда поступает сигнал Н и постоянная bo (). В блоке 11 деления сигнал от блока 10, делится на сигнал от блока 8. Получаемый сигнал в блоке 12 возводится в степень 2/3, и на выходе блока 12 получается сигнал, пропорциональный расходу, который поступает во вторичный прибор 5, проградуированный в единицах расхода. На фиг. 4 показан участок аэродинамической характеристики вентилятора ВДОД - 31,5, описываемый характеристическим уравнением (1). Кривые 1 и 2 соответствуют зависимостям Н от Q при «f + 20° и cf Ч- 10°. Кривые 3 и 4 являются характеристиками воздушного тракта (сети) для двух режимов. В исходном режиме напор равен HI, угол поворота «f,. Эти сигналы преобразуются в расходомере и он показывает расход, равный Q|. Если произошло изменение производительности путем закрытия направляющего аппарата, т.е. произощел переход из режи.ма I в режим II -(фиг. 4),,то уменьши-лись Н и ср, Нд Hj и cf2 Я Первичный преобразователь выдает новые значения Н и cfg. Они последовательно преобразуются в устройстве, и на выходе появляется сигнал Qj, соответствующий режиму II. Если в исходном режи.ме I произойдет изменение характеристики сети (кривая 3 изменится на кривую 4), то режим перейдет из I в III. Этому режиму соответствуют значения Hj и cf| , которые выдает первичный преобразователь. Они последовательно преобразуются во вторичных преобразователях и т.д.,. и устройство показывает значение Qij. Технико-экономическая эффективность от применения устройства достигается путем исключения безвозвратных потерь от напора. Формула изобретения Устройство для измерения расхода вещества через лопаточную машину, содержащее турбомашину с направляющим аппаратом в качестве первичного преобразователя и установленные на ней измерительные преобразователи, подключенные к вычислительному устройству, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь напора, на турбомашине установлены вторичный преобразователь перепада давления на ней и преобразователь угла повороту лопаток направляющего аппарата, выходы которых соединены с входом вычислительного устройства, содержащего два сумматора, два блока деления и блок возведения в степень 2/3, причем вторичный преобразователь угла поворота лопаток подключен параллельно к первому сумматору и через первый блок деления к второму сумматору, а вторичный преобразователь перепада давлений подключен ко второму сумматору непосредственно, выходы сумматоров подключены ко второму блоку деления, соединенного с блоком возведения в степень 2/3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества. Л., 1975, с. 328-329.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 157519, кл. G 01 F 1/12, 1961 (прототип).

иг.З

6/75 375 Q

(75 Фиг Л