Датчик расхода для насосного агрегата

(5)5 6 01 Р 1/1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССВ 1709799, кл. 6 01 Р 1/12, 1990,(54) ДАТЧИК РАСХОДА ДЛЯ НАСОСНОГОАГРЕГАТА(57) Использоаание; при осуществлении измерения расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, состоящим из насоса и электрического приводного двигателя, Сущность изобретения: устройство содержит датчик 3 тока, входом подключенный к соединенному с насосом 2 приводному двигателю 1, а выходом к первому входу сумматора 5, Второй вход сумматора 5 соединен с блоком 4 задания тока холостого хода, а выход сумматора соединен с первым входом блока 7 умножения. Второй вход последнего соединен с блоком 6 формирова ния константы, Выход блока 7 умножения является выходом датчика расхода,.1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано там, где необходимо осуществлять измерение расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, состоящим иэ насоса и электрического приводного двигателя.Известен турбосиловой расходомер, содержащий вспомогательный двигатель, вал которого соединен с ротором, находящимся в потоке жидкости, расход которой контролируется, а также устройство для измерения тока, связанного с мощностью вспомога" тельного электродвигателя и преобразования мощности в значение расхода жидкости (Кремлевский П.П. Расходбмеры и счетчики количества. Л,: Машиностроение, 1989, с, 345, рис, 191 з., с. 341).При определении расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом, расходомером такого типа основные недостатки связаны с дополнительным двигателем и ротором, помещаемым в поток. жидкости, что увеличивает гидродинамическое сопротивление и снижает производительность насосного агрегата и надежность расходомера, Кроме того, возникает необходимость дополнительных затрат оборудования и энергии на закручивание потока.Известен расходомер, содержащий вспомогательный электродвигатель, вал которого пружиной соединен с ротором, помещенным в поток жидкости, расход которой контролируется, При этом угол закрутки пружины пропорционален расходу жидкости (там же).Недостатком такого расходомера является необходимость применения дополнительного двигателя, введение в поток жидкости дополнительной крыльчатки и устройства измерения угла закрутки пружины, Это приводит к увеличению материальных затрат, снижению производительности насосного агрегата и его надежности. Большую проблему вызывает измерение угла закрутки пружины, вращающейся со скоростью потока двигателя.Наиболее близким по сути физических явлений и конструктивным особенностям устройством является расходомер, включающий электродвигатель, насос, датчик тока, датчик напряжения и преобразователь с двумя сигнальными входами, осуществляющий преобразование сигнала датчика тока и сигнала датчика напряжения в значения расхода жидкости, перекачиваемой насосным агрегатом.Недостатком этого расходомера является наличие датчика напряжения и сложного преобразователя с двумя сигнальнымиМвр б(1 Ж)/б,где 1 - момент инерции жидкости;40 в - скорость вращения. В установившихся режимах б(1 в) "Юб 1, Ноб 1 Вц бп 1,где Вц - приведенный радиус инерции, оп ределяемый конструктивными параметрами,щ - масса вращающейся жидкости.Следовательно,50 Мвр Йц м 1 гп/бт (1) Так как бт/й = уп 0, где 1 ж - плотность;С - расход жидкости, то из (1) вытекает: 55 С Мвр/7 ж Йц И(2) С другой стороны для электрическихдвигателей в установившемся режиме, когвходами, что приводит к повышению сложности устройства в целом и снижению егонадежности,Цель изобретения является упрощение5 конструкции расходомера и повышение егонадежности за счет применения более простого датчика расхода жидкости.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве, содержащем электродвига 10 тель, насос, датчик тока и преобразователь,применен преобразователь с одним сигнальным входом, содержащий блок заданиятока холостого хода, соединенный с первымвходом сумматора, и блок умножения, пер 15 вый вход которого соединен с блоком формирования константы, второй входсумматора соединен с датчиком тока двигателя, а выход сумматора с вторым входомблока умножения. При этом упрощается20 конструкция всего расходомера и повышается его надежность.Возможность достижения цели изобретения, т.е. упрощение конструкции расходомера и повышение его надежности путем25 применения преобразователя с одним сигнальным входом по току двигателя, содержащего блок задания тока холостого хода,сумматор, блок формирования константы иблок умножения с новыми связями, под 30 тверждается следующими теоретическимивыводами.Момент, затрачиваемый на закрутку меняющейся массы жидкости (Цейтлин В.Г.Расходоизмерительная техника, М.: Стан 35 дарт, 1977, с. 194), равен:да ток холостого хода 10 намного меньше номинального тока, справедливо соотношение, вытекающее из формулы 3,83, приведенной в книге Гейлер Л.Ь Основы электропривода. Минск: Высшая школа, 5 1972, с. 144: 1 1 н М/Мн(4) М Мвр+ Мнр где Мир - момент развиваемый двигателемпри нулевом расходе жидкости.Так как согласно (3) 30 М Мн 1/1 н, Мнр Мн 1 нр/1 н (5) где 1 нр - ток двигателя при нулевом расходежидкости, то из формул (2), (4) и (5) следует 35выражение.(6) 0 = К(1-Нр) Здесь К - Мн/ уж йц в 1 н . 40Таким образом расход жидкости, пере;качиваемой насосным агрегатом, являетсяфункцией тока приводного двигателя, Этоподтверждается в частности характеристикой насоса Д 200-95, приведенной в описании прототипа, если мощность Й - М ш припостоянной скорости с учетом выражения(3) пересчитать в значение тока по формуле1- йи/м Мн, Аналогичный характер имеютзависимости расхода жидкости оттока и для 50других насосных агрегатов,Изобретение поясняется прилагаемымчертежом, на котором приведена функциональная схема датчика расхода,Устройство содержитдатчик Зтока, входом подключенный к соединенному с насосом 2 приводному двитателю 1, а выходом кпервому входу сумматора 5. Второй входсумматора 5 соединен с блоком 4 задания где 1 н - номинальный ток двигателя; 10М - момент развиваемый двигателем,Соотношение (3) справедливо для асинхронных двигателей. Однако аналогичное соотношение имеет место и для двигателей других типов. Например, для двигателей по стоянного тока М - См Ф 1, где См - Мн/1 н, (там же, формула 3.4).Величины 1, Мн - являются паспортными данными и постоянны. Магнитный поток Ф также постоянен при номинальном 20 режиме работы двигателя и определяется паспортными данными.Уравнение моментов насосного агрегата в установившемся режиме имеет вид:25 тока холостого хода, а выход сумматора соединен с первым входом блока 7 умножения. Второй вход последнего соединен с блоком 6 формирования константы. Выход блока 7 умножения я вляется выходом датчика расхода.Датчик расхода насосного агрегата работает следующим образом.При нулевом расходе жидкости приводной двигатель потребляет ток: 1- 1 нр. Сигнал с датчика 3 тока поступает на первый вход сумматора 5. На второй вход сумматора 5 с блока 4 задания тока холостого хода поступает величина 1 нр, так что на выходе сумматора 5 формируется сигнал (1 - 1 нр) - О, который в блоке 7 умножается на величину К, поступающую с блока 6 формирования константы,В результате в соответствии с выражекием (6) на выходе блока умножения формируется нулевой сигнал, равный нулевому расходу жидкости,При возникновении расхода жидкости 0 Ф О ток, потребляемый двигателем 1, а также сигнал датчика 3 тока возрастают, Сигнал с датчика 3 тока поступает на первый вход сумматора 5. На второй вход сумматора 5 с блока 4 задания тока. холостого хода по прежнему поступает величина 1 нр, так что на выходе. сумматора 5 формируется сигнал ( - 1 нр) Ф О, который в блоке 7 умножается на величину К, поступающую с блока 6 формирования константы,В результате в соответствии с выражением (6) на выходе блока умножения формируется сигнал, равный расходу О жидкости,Таким образом измерение тока приводного двигателя позволяет определить значение расхода жидкости насосного агрегата, т,е. предложенное устройство выполняет функции датчика расхода. По сравнению с прототипом применение преобразователя с одним сигнальным входом приводит к упрощению датчика расхода насосного агрегата и тем самым повышению его надежности.Пример осуществления преобразователя, реализующего выражение 6), приведен на рис,2,36, с,122 в кн, Тетельбаум И.М. и Шнейдер Ю,Р. Практика аналогового моделирования динамических систем. - Справочное пособие, М.: Энергоатомиздат, 1987.При этом все функциональн ые узлы и реобразователя; блок 4 задания тока холостого хода, блок 6 формирования константы, сумматор 5 и блок 7 умножения практически могут быть выполнены на одном операционном усилителе, где в соответствии с обозна1779939 8 формула изобретения Датчик расхода для насосного агрегатас приводным двигателем, содержащий датСоставитель Е;БезденежныхРедактор И.Савина Техред М.Моргентал Корректор Л,филь Заказ 4429 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101чениями на этом рисунке на вход 01 поступает сигнал с датчика тока, движком потенциометра 1 устанавливается величина ир, а движком потенциометра 2 устанавливается коэффициент К. чик тока, блок задания тока холостого хода, выход которого соединен с первым входом сумматора, и блок формирования константы, выход которого соединен с первым вхо домблокаумножения,отличающийсятем, что, с целью упрощения и повышения надежности, выход датчика тока соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока умноже ния.