Колокольная дискретно-динамическая установка для точного воспроизведения и измерения расхода газа

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскизСоциалистическихРеслублик о 1987399(22).Заявлено 2707,81 (21) 3324228/18-10 Р 1 М К з с присоединением заявки Нов С 01 Г 25/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. б (088,8) Дата опубликования описания 0701.83(54) КОЛОКОЛЬНАЯ ДИСКРЕТНО-ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТОЧНОГО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА 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 Хазе колокольных меринков, в которых отсчет показаний испытываемого прибора осуществляется на ходу Г 1 3.В данной установке отсчет на ходу производится лишь при одном предварительно принятом значении контрольного объема газа, например 5 м.В то же время при дискретно-динамическом способе градуировки или поверки нет необходимости на больших и малых значениях расхода пропускать через испытываемый прибор одно и то же значение 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 расходахприводит к снижению производительности градуировочно-поверочных работна установке.Известно также устройство дляповерки газовых счетчиков, состоящееиз образцового колокольного мерника(газгольдера) с трубопроводами исоленоидными клапанами, На колоколемерника имеются флажки, прерывающиепоток между источником света и фотодатчиком, укрепленными на неподвижном вытеснителе мерника. Кроме того,колокол снабжен шкалой для визуального контроля вытесняемого объемагаза. Контроль за работой испытываемого счетчика осуществляется фотоэлектрическим сканатором.При перемещении колокола импульсыот фотодатчика и сканатора поступаютна логические схемы. Работой логических схем управляет программатор,включающийся при нажатии на пусковуюкнопку и подающий поочередно командына все операции цикла поверки счетчика. При поверке счетчиков газа импульсы фотодатчиков запускают устройство, считывающее временные импульсы, которые вырабатываются гене- ЗО ратором временных импульсов. Арифме 987399Целью изобретения является повышение точности установки и расширение пределон измерения путем оптимального распределения объема колокола за счет Формирования сигналов 65 тический блок, имеющийся н установке, подсчитывает разность временных импульсов, поступающих от поверяемого прибора и образцовой установки, соответствующую единице объема вытесняемого газа Г 2 1 5Однако такое средство градуировки и поверки обеспечивает начало подсчета импульсов от генератора по команде Фотодатчика, затемняемого Флажками. Флажок, по команде которо" го запускается 1 счетчик импульсов, устанавливается на таком интервале после начала пропуска объема из колокола, который обеспечивает завершение неблагоприятного для измерительного цикла переходного процесса и достижение установкой установившегося режима работы, Переходный процесс при работе устанонки вызывается, главным образом, изменением направления движения колокола в крайнем верхнем положении, и его длительность зависит от значения воспроизводимого установкой расхода, Длительность переходного процесса не одинакова при испытании различных типов счетчиков вследствие неизбежного разброса их технических характеристик даже в пределах одного размера, В свою очередь, увеличение объема, выделяемого из полного объема колокола, для завер щения переходного процесса снижает эффективность рационального использования дорогостоящего объема колокола и сужает пределы измерения установки, Значительное же уменьше- З 5 ние упомянутого объема ведет к сникению точности установки за счет возникновения дополнительной погрешности от неполностью завершившегося перехоцного процесса. 40.Кроме того, применение в установке генератора временных импульсов предусматривает постоянство воспроизводимого расхода, соответственно при равномерном перемещении колокола постоянство его площади поперечного сечения в любом сечении по высоте, чего достичь в процессе изготовления практически невозможно, Поэтому в реальных условиях шкала линейки колокола всегда неравномерна. Неточ ность изготовления колокола обуслав-. ливает нестабильность расхода и ухудшает точность известной установки за счет несоответствия между временными импульсами, поступающими 55 от генератора, и импульсами, поступающими от фотоэлектрического сканатора, связанного с испытываемым прибором.60 плавающих начала и конца отсчетаконтрольного объема,Поставленная цель достигаетсятем, что н колокольную дискретнодинамическую установку, содержащуюпогруженный в резервуар с жидкостьюколокол, подвешенный на компенсационной ленте с противовесом, источник расхода газа, систему трубопроводов с эапорными органами, контрольную линейку с осветителем и Фотоприемником, средство распределенияобъема колокола с Формирователямисигналов начала и конца отсчетаконтрольного объема и электронно-цифровой измеритель контрольного объема, введен малоинерционный преобразователь давления под колоколом,формирователь сигнала начала отсчетасодержит электронный ключ и дифференциатор, входы которых связаны с ныходом малоинерционного преобразователя давления под колоколом, иннертор, схему сравнения и подключенныйк одному из входов схемы сравнениязадатчик, при этом выход дифференциатора через инвертор связан с каналом управления электронного ключа,а выход электронного ключа связанс 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, подключенногок каналу управления электронно-цифрового измерителя, причем реле нремени настроено на минимально необходимую и одинаковую для всех воспроизводимых расходов выдержку.На чертеже представлена схемапредлагаемой установки,установка состоит из погруженного в резервуар с жидкостью колокола 1, источника расхода газа 2 ,трубопроводов 3 и 4, клапанов 5 и б,испытываемого прибора 7, компенсационной ленты 8, противовеса 9 иразмещенной между осветителем 10 ифотоприемником 11 контрольной линейки 12, которая подвешена к колоколу 1 при помощи стальной ленты 13,установка также содержит электронноцифроной .измеритель контрольногообъема 14 в виде электронноцифровогосчетчика импульсов, поступающих сфотоприемника 11,В состав установкивходит малоинерционный преобразователь давления, выполненный, например, н виде мембранного блока 15 сприпаянной заслонкой 16, перемещаемой между осветителем 17 и фотоприемником 18. Средство оптимальногораспределения объема колокола содержит формирователь сигналов началаотсчета, который и свою очередь содержит электронный ключ 19, дифференциатор 20, инвертор 21, схемусравнения 22, задатчик 23 началаотсчета контрольного объема и формирователь сигнала конца отсчетаконтрольного объема в виде электронного реле времени 24. Контрольная линейка 12 выполненаиэ светонепрозрачного материала сгоризонтальными щелями, которые нанесены в процессе градуировки колокола через равные промежутки егообъема. При этом расстояние междущелями может быть неодинаково (впределах допустимой нелинейности) взависимости от точности изготовленияколокола.Колокольная дискретно-динамичес-кая установка для точного воспроиз-.ведения и измерения расхода газа работает следующим образом.Перед началом испытания заполняютпространство под колоколом 1 измеряемым газом из источника расхода 2через трубопровод 3 и открытый клапан 5. При этом клапан 6 в трубопроведе 4 закрыт.После заполнения пространствапод колоколом 1 примерно на 3/4объема открывают клапан 6. При этомиспытываемый прибор 7, установленный в выходном трубопроводе 4, начинает разгоняться до установившегося режима, а колокол 1 в это времяпродолжает подниматься до своеговерхнего положения.После полного заполнения пространства под колоколом 1 клапан 5закрывают. К этому времени поток га-за в трубопроводе 4 уже достиг своего установившегося режима. Колокол1 начинает опускаться, и одновременно начинает перемещаться контрольнаялинейка 12.Вследствие изменения направлениядвижения колокола в подколокольномпространстве неизбежно возникаеттолчок 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 давленияпод.колоколом и преобразования их вэлектрический сигнал служит малоинерционный преобразователь давления, выполненный, например, в видемембранного блока 15 с припаяннойзаслонкой 16, перемещаемой междуосветителем 17 и фотоприемником 18.При изменении давления под колоколом1 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 форми"рователей сигналов плавающихЖначалаи конца отсчета контрольно го объема газа.При наличии колебаний давленияпод колоколом 1 на вход электронногоключа 19 и дифференциатора 20 поступают пропорциональные колебания 0 электрического напряжения. Сигналот фотоприемника 18 поступает в схему сравнения 22 лишь в моменты достижения.напряжением амплитудныхзначений, т.е. в случае, когда про изводная от меняющегося напряженияравна нулю, и на выходе инвертора21 появляется сигнал 1, приводящий к открытию ключа 19. Таким образом, схемой 22 осуществляется сравнение амплитудных значений напряжений, пропорциональных давлению подколоколом, с заданным значЕнием,выставляемым с помощью задатчика 23.Когда амплитуда напряжения становится меньше заданного задатчиком 23значения, на выходе схемы сравнения22 формируется сигнал начала отсчетаизмерителем 14 контрольного объема.При этом начинается отсчет импульсов,поступающих с контрольной линей ки 12.Одновременно сигнал начала отсчета измерителем 14 контрольного объема, поступающий с схемы сравнения22, включает электронное реле вре мени 24, которое по истечении времени, на которое оно настроено, формирует сигнал конца отсчета измерителем 14 контрольного объема газа,Проведя осреднение во времени, 40 на которое настроено реле времени;24,значения объема, измеренного измерителем 14, получаем значение воспроизводимого или измеряемого расхода газа.При поверке счетчиков объем газа,измеренный измерителем 14, за время, на которое настроено реле времени 24, сличается с показаниями испытываемого счетчика, и по разностиэтих показаний судят о его точности,Продолжительность завершения переходного процесса до такой степени,когда погрешностью, вызываемой им,можно пренебречь, неодинакова дляразличных типоразмеров градуируемых 55 и поверяемых приборов, Поэтому длякаждого испытательного цикла моментначала отсчета контрольного объеманаступает по истечении неравныхобъемов газа, поступающего из коло кола, в зависимости от начальнойамплитуды колебаний давления подколоколом и степени их затухания.Для уменьшения продолжительностиизмерительного цикла и повышения эфФективности градуировочно-поверочных987399 формула изобретения У 7 ф ВИИИП Тираж Заказ 10279/261 Подписное работ выдержка у реле времени 24 выбирается минимально необходимой и одинаковой для всех типоразмеров испытываемых приборов,Повышение точности достигается путем устранения возможности начала отсчета контрольного объема газа при неполностью завершившемся переходном процессе.Расширение пределов измерения достигается путем увеличения контрольного объема газа, пропускаемого через испытываемый прибор, за счет автоматического выбора и уменьшения части объема колокола, выделяемой на завершение переходного процесса. При этом становится возможным при том же времени пропуска контрольного объема испытывать приборы на больших воспроизводимых расходах. Колокольная дискретно-динамическая установка для точного воспроизведения и измерения расхода газа, содержащая погруженный в резервуар с жидкостью колокол, подвешенный на компенсационной 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, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения точностиустановки и расширения пределов измерения путем оптимального распределения объема колокола за счет Формирования сигналов фплавающих 5 начала и конца отсчета контрольногообъема, в нее введен малоинерционный преобразователь давления под колоколом, формирователь сигнала начала отсчета содержит .электронный О ключ и дифференциатор, входы которыхсвязаны с выходом малоинерционногопреобразователя давления под колоколом, инвертор, схему сравнения иподключенный к одному из входовсхемы сравнения задатчик, при этомвыход дифференциатора через инверторсвязан с каналом управления электронного ключа, а выход электронногоключа связан с вторым входом схемысравнения, выход которой связан сканалом управления электронно-цифрового измерителя контрольного объема, формирователь сигнала концаотсчета контрольного объема выполнен .в виде электронного реле времени,подключенного к каналу управленияэлектронно-цифрового измерителя,причем реле времени настроено наминимально необходимую и одинаковуюдля всех воспроизводимых расходоввыдержку. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 35 Р 151485, кл. С 01 Р 25/00, 1961. 2.Патент США Р 3933027,кл,73-3,6 01 Р 25/00, 1976.