Колокольная дискретно-динамическая установка для точного воспроизведения и измерения расхода газа Советский патент 1983 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в расходомерных установках, применяемых при градуировке и поверке счетчиков ,и расходомеров газа, а также для точного воспроизведения и измерения количества и расхода газа.

Известны установки для градуировки и поверки счетчиков и расходомеров газа, созданные на базе колокольных мерников, в которых отсчет показаний испытываемого прибора осуществляется на ходу ClD.

В данной установке отсчет на ходу производится лишь при одном предварительно принятом значении контрольного объема газа, например 5 мЗ.

В то же время при дискретно-динамическом способе градуировки или поверки нет необходимости на больших и малыхзначениях расхода пропускать через испытываемый прибор одно и то жезначение контрольного объема газа. Вследствие этого продолжительность градуировочно-поверочного цикла на больших расходах газа и на малых неодинакова (на малых расходах в 10-12 раз больше). Столь значительная продолжительность градуировочноповерочных циклов при малых расходах приводит к снижению производительности градуировочно-поверочных работ на установке.

Известно также устройство для поверки газовых счетчиков, состоящее из образцового колокольного мерника (газгольдера) с трубопроводами и соленоидными клапанами. На колоколе

10 мерника имеются флажки, прерывающие поток между источником света и фотодатчиком, укрепленными на неподвижном вытеснителе мерника. Кроме того, колокол снабжен шкалой для визуаль 5 ного контроля вытесняемого объема

газа. Контроль за работой испытывае мого счетчика осуществляется фотоэлектрическим сканатором.

При перемещении колокола импульсы

20 от фотодатчика и сканатора поступают на логические схемы. Работой логических схем управляет программатор, включающийся при нажатии на пусковую кнопку и подающий поочередно команды

25 на все операции цикла поверки счетчика. При поверке счетчиков газа импульсы фотодатчиков запускают уст ройство, считывающее временные импульсы, которые вырабатываются гене30 ратором временных импульсов. Арифметический блок, имеющийся в установке, подсчитывает разность временных импульсов, поступающих от поверяемого прибора и образцовой установки соответствующую единице объема вытесняемого газа С2 . Однако такое средство градуировки и поверки обеспечивает начало подсчета импульсов от генератора по команде фотодатчика, затемняемогофлажками. Флажок, по команде которо го запускается счетчик импульсов, устанавливается на таком интервале после начала пропуска объема из коло кола, который обеспечивает завершение неблагоприятного для измеритель ного цикла переходного процесса и достижение установкой установившего режима работы. Переходный процесс пр работе установки вызывается, главным образом, изменением направления дви жения колокола в крайнем верхнем положении, и его длительность зависит от значения воспроизводимого устано кой расхода. Длительность переходного процесса не одинакова при испытании различных типов счетчиков вследствие неизбежного разброса их технических характеристик даже в пр делах одного размера. В свою очеред увеличение объема, выделяемого из полного объема колокола, для завершения переходного процесса снижает эффективность рационального использования дорогостоящего объема колокола и сужает пределы измерения установки. Значительное же уменьше ние упомянутого объема ведет к снижению точности установки за счет возникновения дополнительной погреш ности от неполностью завершившегося переходного процесса. Кроме того, применение в установ ке генератора временных импульсов предусматривает постоянство воспроизводимого расхода, соответственно при равномерном перемещении колокол псзстоянство его площади поперечного сечения в любом сечении по высоте, чего достичь в процессе изготовлени практически невозможно. Поэтому в реальных условиях шкала линейки колокола всегда неравномерна. Неточность изготовления колокола обуслав ливает нестабильность расхода и ухудшает точность известной установ ки за счет несоответствия между временными импульсами, поступающилЙ от генератора, и импульсами, поступающими от фотоэлектрического скана тора, связанного с испытываемым прибором. Целью изобретения является повышение точности установки и расширение пределов измерения путем оптимального распределения объема колокола за счет формирования сигналов плавающих начала и конца отсчета контрольного объема. Поставленная цель достигается тем, что в колокольную дискретнодинамическую установку, содержащую погруженный в резервуар с жидкостью колокол, подвешенный на компенсай,ионной ленте с противовесом, источник расхода газа, систему трубопроводов с запорными органами, контрольную линейку с осветителем и фотоприемником, средство распределения объема колокола с формирователями сигналов начала и конца отсчета контрольного объема .и электронно-цифровой измеритель контрольного объема, введен малоинерционный преобразователь давления под колоколом, формирователь сигкала начала отсчета содержит электронный ключ и дифференциатор, входы которых связаны с выходом малаинерционного преобразователя давления под колоколом, инвертор, схему сравнения и подключенный к одному из входов схемы сравнения задатчик, при этом выход дифференциатора через инвертор связан с каналом управления электронного ключа, а выход электронного ключа связан с вторым входом схемы сравнения, выход которой связан с каналом управления электронно-цифрового измерителя контрольного объема, формирователь сигнала конца отсчета контрольного объема выполнен в виде электронного реле времени, подключенного к каналу управления электронно-цифрового измерителя, причем реле времени настроено на минимально необходимую и одинаковую для всех воспроизводимых расходов выдержку. На чертеже представлена схема предлагаемой установки. Установка состоит из погруженного в резервуар с жидкостьк колокола 1, источника расхода газа 2 ,трубопроводов 3 и 4, клапанов 5 и б, испытываемого прибора 7, компенсационной ленты 8, противовеса 9 и размещенной между осветителем 10 и фотоприемником 11 контрольной линейки 12, которая подвешена к колоколу 1 при помощи стальной ленты 13. Установка также содержит электронноцифровой измеритель контрольного объема 14 в виде электронноцифрового счетчика импульсов, поступающих с фотоприемника 11.В состав установки входит малоинерционный преобразователь давления, выполненный, например, в виде мембранного блока 15с припаянной заслонкой 16, перемещаемой между осветителем 17 и фотоприемником 18. Средство оптимального распределения объема колокола содержит формирователь сигналов начала отсчета, который в свою очередь содержит электронный ключ 19, дифференциатор 20, инвертор 21, схему сравнения 22, эадатчик 23 начала отсчета контрольного объема и формирователь сигнала конца отсчета контрольного объема в виде электронного реле времени 24.

Контрольная линейка 12 выполнена из светонепроэрачного материала с горизонтальными щелями, которые нанесены в процессе градуировки колокола через равные промежутки его объема. При этом расстояние между щелями может быть неодинаково (в пределах допустимой нелинейности) в зависимости от точности изготовления колокола.

Колокольная дискретно-динамичес- кая устаг рвка для точного воспроизведения и измерения расхода газа работает следующим образом.

Перед -началом испытания заполняют пространство под колоколом 1 измеряемым газом из источника расхода 2 через трубопровод 3 и открытый клапан 5. При этом клапан б в трубопроведе 4 закрыт.

После заполнения пространства под кояоколом 1 примерно на 3/4 объема открывают клапан б. При этом испытываемый прибор 7, установленный в выходном трубопроводе 4, начинает разгоняться до установившегОся режима, а колокол 1 в это время продолжает подниматься до своего верхнего положения.

После полного заполнения пространства под колоколом 1 клапан 5 закрывают. К этому времени поток газа в трубопроводе 4 уже достиг своего установившегося режима. Колокол 1 начинает опускаться, и одновременно начинает перемещаться контрольная линейка 12.

Вследствие изменения направления движения колокола в подколокольном пространстве неизбежно возникает . толчок давления, который затем приводит к возникновению колебаний. Эти колебания могут вызвать существенную дополнительную погрешность. Поэтому при работе установки необходимо иметь информацию об их значении и степени затухания.

Для измерения колебаний давления под колоколом и преобразования их в электрический сигнал служит малоинерционный преобразователь давления, выполненный, например, в виде мембранного блока 15 с припаянной заслонкой 16, перемещаемой между осветителем 17 и фотоприемником 18. При изменении давления под колоколом 1 мембранный блок 15.раздувается, меняя при (ПОМОЩИ заслонки 16 интенсивность светового потока, падающего на чувствительный элемент фотоприемника 18. Электрический сигнал

с фотоприемника 18 поступает на устройство оптимального распределения, объема колокола, состоящее из формирователей сигналов плавающих началаи конца отсчета контрольного объема газа.

При наличии колебаний давления под колоколом 1 на вход электронного ключа 19 и дифференциатора 20 поступают пропорциональные колебания электрического напряжения. Сигнал

0 от фотоприемника 18 поступает в схе- му сравнения 22 лишь в мсменты достижения, напряжением амплитудных значений, т.е в случае, когда производная от меняющегося напряжения

5 равна нулю, и на выходе инвертора

21появляется сигнал , приводящий к открытию ключа 19. Таким образом, схемой 22 осуществляется сравнение амплитудных значений напряжений, пропорциональных давлению под колоколом, с заданным значением,выставляемым с помощью задатчика 23. Когда амплитуда напряжения становится меньше заданного задатчиком 23

5 значения, на выходе схемы сравнения

22формируется.сигнал начала отсчета измерителем 14 контрольного объема, при этом начинается отсчет импульсов, поступающих с контрольной линей0ки 12.

Одновременно сигнал начала отсчета измерителем 14 контрольного объема, поступающий с схемы сравнения 22, включает электронное реле времени 24, которое по истечении време5ни, на которое оно настроено, формирует сигнал конца отсчета измерителем 14 контрольного объема газа.

Проведя осреднение во времени, на которое настроено реле времени.24,

0 значения объема, измеренного измерителем 14, получаем значение воспроизводимого или измеряемого расхода газа.

При- поверке счетчиков объем газа,

5 измеренный измерителем 14, за время, на которое настроено реле времени 24, сличается с показаниями испь тываемого счетчика, и по разности этих показаний судят о его точности,

0

Продолжительность завершения переходного процесса до такой степени, когда погрешностью, вызываемой им, можно пренебречь, неодинакова для различных типоразмеров градуируемых

5 и поверяемых приборов. Поэтому для каждого испытательного цикла момент начала, отсчет-а-контрольного объема наступает по истечении неравных объемов газа, поступающего из коло0кола, в зависимости от начальной амплитуды колебаний давления под колоколом и степени их затухания.

Для уменьшения продолжительности измерительного цикла и повышения эффективности градуировочно-поверочных

5