Устройство для измерения расхода вещества через лопаточную машину

О П И С А Н И Е)972221ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл.з б 01 Г 1/2 Гфеударетвеннмй квмнтвт СССР Опубликовано 07.11.82. Бюллетень41Дата опубликования описания 17.11.82па делам нзовретвннй н вткрмтнй(72) Авторы изобретения И. Х.-,Л. Рабовицер, В. В, Тропин, А. С.Землянский, Ю. Б. Ицыксон и Н. Е. Мельченко Уральский филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнического научно-,исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВЕЩЕСТВА ЧЕРЕЗ,ЛОПАТОЧНУЮ МАШИНУИзобретение 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 машиной 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 турбомашине 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 подключен ко второму сумматору непосредственно, выходы сумматоров подключены ко второму блоку деления, соединенного с блоком возведения в степень 2/3.Известны характеристики турбомашин, 1 о выражающее зависимость напора (перепада давлений) машины Н от расхода вещества О через нее и угла поворота лопаток направляющего аппарата 9, в виде графиков И(Я) для разных Р. Характеристического управления, т.е. аналитическая зависимость Н = 1(Я,), с помощью экспериментальных и расчетных исследований для лопаточных машин с регулированием производительности путем изменения угла поворота лопаток направляющего аппарата.20Н=-(а,-а,ср)й +Ъ (1)З/2 Ь где Н - напор (перепад давлений);а - расход вещества;- угол поворота лопаток направляющего аппарата; а,а,ъь - постоянные коэффициенты для дянной машины./3 Ь --НЬо чКак видно из выражения (2), расход вещества через лопаточную машину однозначно определяется перепадом давлений на ней Н и углом поворота лопаток направляющего аппарата ч.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, вто ричные преобразователи 2 и 3 перепада Н и угла поворота лопаток направляющего аппарата ч, вычислительное устройство 4, вторичный прибор 5 (фиг. 1), блок 6 постоянной величины, соответствук)- щей коэффициенту а, (из выражения (2); первый блок 7 деления; первый сумматор 8; блок 9 постоянной величины, соответствующей коэффициенту в, (из выражения (2), второй сумматор 10; второй блок 11 деления, блок 12 возведения в степень 23, З 0 пассивные К 1.С-фильтры 13 и 14 и нормирующие преобразователи 15 и 16.В предлагаемом устройстве (фиг.) к лопаточной машине 1 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 (,) от сигналов Н и ю, 4 ОВычислительное 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 преобразовате 55 лю подключены вторичные преобразователи 2 и 3 перепада давлений и угла поворота лопаток направляющего аппарата. Сигналы Н ис 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 р в блоке 7 деления делится на Ь( Ь ), а в сумматоре 8 складывается с постоянной ао, (ао - а 1). Выход с блока 7 поступает в сумматор 10, куда поступает сигнал Н и постоянная з 4 (Ь --- Н). 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 (,) при ср, =+20 и 9 = +10.Кривые 3 и 4 являются характеристиками воздушного тракта (сети) для двух режимов. В исходном режиме напор равен Н, угол поворота ч,. Эти сигналы преобразуются в расходомере и он показывает расход, равный Я. Если произошло изменение производительности путем закрытия направляющего аппарата, т.е. произошел переход из режима 1 в режим 11 (фиг. 4), то уменьшились Н и с, Нг . Н и Чд ( ЧПервичный преобразователь выдает новые значения Н-и . Они последовательно преобразуются в устройстве, и на выходе появляется сигнал Я-, соответствующий режиму 11.Если в исходном режиме 1 произойдет изменение характеристики сети (кривая 3 изменится на кривую 4), то режим перейдет из 1 в 111.Этому режиму соответствуют значения Н- и , которые выдает первичный преобразователь. Они последовательно преобразуются во вторичных преобразователях и т.д, и устройство показывает значение Я;.Технико-зкономическая эффективность от применения устройстВа достигается путем исключения безвозвратных потерь от напора.Формула изобретенияУстройство 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 поворота лопаток направляющего аппарата, выходы которых соединены с входом вычислительного устройства, содержашего 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 2/3.5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кремлевский П, П. Расходомеры исчетчики количества.,Л., 1975, с. 328 - 329.2. Авторское свидетельство СССР 10157519, кл. б О 1 Г 1/12, 1961 (прототип).972221 И ф 7 Фиг Ф едактор Л. П ак аз 7877/26 ря инск ИИП П 3035, М лиал ППП Составител ая Техред И. В Тираж 673 И Государственного делам изобретений осква, Ж - 35, Рау Патент, г. УжгоРЛ 4 й Я 275 375 гу ь Л. Макееварес К орректор одписное СР4/5 ктная, 4 комитета ССи открытийшская наб.,од, ул. Про