Способ определения расхода воздуха в магистрали и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК(19) (11) ЕНИ ний опреодновреме татическо ад даь междмерам ется то, что переделяют как разносно выполненными здавления воздуха широком и узком и. Устройство соечениях магис ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕ(56) Авторское свидетельство СССР В 278147, кл. С 01 Г 1/34, 1967.Авторское свидетельство СССР В 778398, кл. Р 15 В 19/00, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ВОЗДУХА В МАГИСТРАЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) Изобретение может быть использовано в технической физике и теплотехнике при определении и (или) регулировании расхода воздуха или газов (паров), Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повьппение точности. Поток контролируемой среды пропускают через сужающее, устройство, определяют перепад давлений на нем, измеряют давление проходящего воздуха и вычисляют расход с выполнением математической операции извлечения квадратичного корня из произведения величин давлений и перепада давлений. Новым в способе явля 1) 4 0 05 Р 7/00, 0 0 держит сужающее устроиство в видедиафрагмы илитрубки Вентури 5 соштуцерами 6 и 7 отбора воздуха в широком и узком сечениях, присоединенные к этим штуцерам соответственнодатчик давления 8 проходящего воздухаи измеритель перепада давлений на сужающем устройстве, выходы которыхподключены ко входам блока 11 вычисления расхода, производящего математические вычисления с извлечениемквадратичного корня иэ произведениядавления и перепада, а также включаетсоединенный с блоком вычисления указатель 16 расхода. Новым в устройствеявляется то, что измеритель перепада.давлений выполнен в виде дополнительно установленных датчиков давления иалгебраического сумматора (блока вычитания), входы которого подключенык выходам обоих датчиков давления.2 с. п. ф-лы, 1 ил.1 131Изобретение относится к автоматике, в частности к объектам для определения расхода воздуха в магистрали, и может быть использовано для контроля и регулирования расхода воздуха, например в системах кондиционирования;Цель изобретения - расширение области применения и повышение точности.На чертеже представлена схема устройства для реализации способа определения расхода воздуха в магистрали.Схема содержит источник 1 сжатого воздуха (кондиционер, компрессор, вентилятор и т.п.), запорную или регулирующую заслонку 2, магистраль 3, например, системы кондиционирования воздуха в помещении 4 и сужающее устройство 5 в виде диафрагмы или трубки Вентури, из которых последняя имеет меньшее гидравлическое сопротивление. На устройстве 5 выполнены штуцеры 6 и 7 отбора воздуха в широком и узком сечениях магистрали для контроля рабочей среды, к которым присоединены пневмоэлектрические датчики 8 и 9 абсолютного давления,соответственно, предназначенные для измерения давления проходящего воздуха - контролируемой среды - в широком и узком сечениях трубки Вентури,В устройстве установлен также датчик 10 измерения температуры воздуха в магистрали за заслонкой 2 н случае необходимости более точного определения расхода. Электрические выходы датчиков 8 и 10 подключены к входам блока 11 вычисления расхода по форР дРмуле С = с( Е.ТВыходы первого 8 и второго 9 датчиков давления соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора 12, Входы 13 и 14 сумматора 12 подключены к электрическим выходам обоих датчиков 8 и 9 давления. Выход 15 сумматора 12 подключен к третьему входу блока 11, который вычисляет расход в магистрали 3 в соответствии с известной формулой путем извлечения квадратного корня из произведения сигналов давления, полученного от датчика 6, и перепада давлений, полученного от сумматора 12,в результате преобразования сигналов датчиков 8 и 9 в разность между одновременно выполненными замерами статичес-,7402кого давления воздуха в широком и узком сечениях магистрали на трубке 5.При наличии датчика 10 квадратный корень извлекается в бпоке 11 из произведения давления и перепада, поделенного на абсолютную температуру контролируемой среды.Блок 11 представляет собой электронный операционный усилитель на эле ментных микросхемах, который производит математические операции: сложение, инвертирование, умножение, извлечение корня из произведения. Блок 12 - алгебраический сумматор - представляет собой электронное вычислительное усилительное устройство на микросхеме, формирующеевыходной электрический сигнал в виденапряжения, пропорциональный положительной разности между сигналами датчиков 8 и 9 одновременных замеровабсолютного. давления воздуха в шиРоком (Рщ) и Узком (Ру) сечениЯх 25 сужающего устройства магистрали, т.е.перепада (Р -1 У) давлений на,сужающем устройстве.Выход блока 11 вычисления соединен с указателем 16 расхода, по су ществу представляющим собой вольтметр, отградуированный в единицахрасхода. В случае необходимости регулирования расхода в магистрали 3выход блока 11 дополнительно подключен к входу командного прибора 17 -регулятору расхода, а выход последнего подключен к двигателю 18 заслонки 2. Для ручного управления последним служит тумблер 19.Устройство функционирует следующим образом.При включенном источнике 1 сжатого воздуха тумблером 19 ручного управления открывают заслонку 2 и про пускают поток контрслируемой средычерез сужающее устройство, Воздух поддавлением устремляется по магистрали 3 в помещение 4. В сужающем устройстве 5 часть потенциальной энергии 50 давления переходит ь кинетическуюэнергию, при этом средняя скоростьпотока в узком сечении, где установлен штуцер 7, повьппается, а статическое давление (Р ) в сечении становитУ55 ся меньше статическсго давления (Рщ)в широком сечении, где установленштуцер 6, Пропуская поток через устройство 5, определяют перепад давлений на нем и используют этот пара3 131740 метр как меру расхода контролируемой среды, Для этого с помощью датчика 8 измеряют статическое давление (Р ) в широком сечении магистрали. Одновременно с помощью датчика 9 измеряют статическое давление (Р) потока, имеющего в этом сечении большую скорость и меньшее давление.При реализации предлагаемого способа определения расхода, в общем 10 случае, например, при визуальном замере и ручном подсчете, вместо пневмоэлектрических датчиков 8 и 9 можно использовать шкальные манометры, мановакууметрй и т.п., показывающие 15 приборы, измерители давления в сечениях, где установлены штуцеры 6 и 7.Выполнив одновременно замеры в узком и широком сечениях трубки 5, оп, ределяют перепад давлений как раз ность АР между этими. замерами, в общем случае вычтя из замера Ри замер Р 35путем ручноФормула изобретения 1. Способ определения расхода воздуха в магистрали, при котором поток контролируемой среды пропускают через сужающее устройство, определяют В предлагаемом устройстве опера ция вычитания осуществляется автоматически электронным алгебраическим сумматором - блоком 12 путем сравнивания электрических сигналов напряжения, поступивших на его входы от ЗО датчиков 8 и 9, вычислением разностии усиления сигнала. Затем определяют расход воздуха, в магистрали 3, вычисляя его величину в соответствии Р дРс формулой С =Ы йТ го или машинного счета с учетом или без учета изменений температуры контролируемой среды, В предлагаемом устройстве операции вычислений по этой формуле автоматически осуществляет электронный блок 11. В случае необходимости в более точном определении расхода в блок 11 вводят также сигнал (замер) температуры потока от датчика 10. Во всех случаях определения расхода вручную или автоматически обязательно производят вычисление квадратного корня из произведения величин давления Р и перепада йР = Рц,- 50 -Р, а при необходимости также из1величины - . Вычисленный таким обраТзом расход и есть искомая величина предлагаемого способа определения расхода, которая автоматически визуа-, лизуется на указателе 16 расхода, соединенном с вычислительным блоком 11. 2 4В способе регулирования расходав зависимости от отклонения найденного значения расхода С от заданнойвеличины вручную тумблером 19 или автоматически регулятором (7) изменяют проходное сечение заслонки 2,включая на открытие или закрытие еедвигатель 18. В предлагаемом устройстве командный прибор 17 - регулятор осуществляет автоматическое сравнениетекущего значения сигнала расхода, полученного от блока 11, с заданной программой, выдает релейныйэлектрический сигнал на двигатель 18заслонки 2, который автоматически изменяет проходное сечение заслонки 2до тех пор, пока текущее значение расхода, фиксируемое совместной рабоФойэлементов 5, 8, 9, 12 и 11 не станетравным заданному значению, на которое настроен регулятор 17,В условиях пульсирующего потокаконтролируемой среды способ и устройство функционируют точно также.При этом абсолютное давление воздуха,1одновременно воспринимаемое датчиками 8 и 9 давлений, преобразуетсявних в электрический сигнал напряжения, пропорциональный давлению в. сечениях, где установлены штуцеры 6и 7 соответственно. Лмплитуда, частота, периодичность пульсаций давлений в обоих датчиках 8 и 9 практически идеально совпадают. Поэтому вкаждый момент времени разность междудавлениями Рш и Рв установившемсярежиме пульсирующего потока постоянна, хотя выходные сигналы напряженияв датчиках 8 и 9 являются по величине переменными, пульсирующими одновременно в едином ритме, синхронно,в такт с колебаниями давления контролируемой среды в штуцерах 6 и 7трубки 5. По этой причине на выходеалгебраического сумматора 12 выходной сигнал напряжения будет почтинеизменным, стабильным и точным, чтообеспечивает точное определение расхода вычислительным блоком 12, надежную безотказную работу блока 12,а также регулятора 17 и заслонки 2 вслучае регулирования расхода.. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 131 перепад давлений на нем, измеряют давление проходящего воздуха и вычисляют расход как функцию произведения этих величин, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точнос ти, осуществляют одновременное выполнение замеров статического давления в широком и узком сечениях магистрали, а перепад давлений определяют как разность между указанными замерами. 2. Устройство для определения расхода воздуха в магистрали, содержащее сужающее устройство со штуцерами отбора воздуха в широком и узком сечениях, первый датчик давления, со 7402 6единенный со штуцером отбора воздухав широком сечении, блок вычислениярасхода, первый вход которого соединен с выходом первого датчика давле 5 ний, а выход - с указателем расхода,о т л и ч а ю щ е,е с я тем, что,с целью расширения области примененния и повышения точности устройства,в нем установлен второй датчик давления, соединенный со штуцером отборавоздуха в узком сечении и алгебраический сумматор, первый и второйвходы которого подключены соответственно к выходам первого,и второгодатчиков давления, а выход подключен1к второму входу блока вычисления расхода,