Расходомер

ОВЕТСНИХоаамдаапи СПУБЛИК ИВ И ЯО2 2 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК С ОМУС С ВУ ИДЕТЕЛ АВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 1(72 В.Н. Прилепский, Ю.В. Самаркин, М.А. Соловьев и. С.И. Шевчишин (71) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС(56) 1. Плотников В.М. Некоторые вопросы расчета и конструирования дроссельных датчиков расхода с ответвленным невоэвращаемым потоком,11 П В сб.: Пневмоавтоматика. М., Наука 1966, с. 229-235, рис. 1.2. Плотников В.М. Расходомер газа с ответвленным невозвращаемым потоком. - В сб.: Системы и устройства ,пневмоавтоматики. М., "Наука", 1969.3. Авторское свидетельство СССР Р 536397, кл. О 01 Р 1/34, 1975 (прототип).(54)(57) РАСХОДОМЕР, содержащий две диафрагмы, установленные на трубопроводе газа, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за первой диафрагмой, а проточная камера через первый турбулентный дроссель - с трубопроводом перед первой диафрагмой, первый преобразователь.давления, вход которого соединен с входом второго турбулентного дросселя, а выход - с входом вычислительного устройства,.и второй преобразователь давления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения влияния вязкости многокомпонентного газа, в него дополнительно введены два повторителя со сдвигом, пневмоемкость и дифференцирующее устройство, а также элемент сравнения, импульсатор и два пневмоклапана, причем глухая камера первого повторителя со сдвигом соединена с соплом повторителя и входом второго .турбулентного дросселя, проточная камера - с выходом второго турбу- лентного дросселя, а сопло повторителя - с пневмоемкостью и входом Я второго преобразователя давления, вход дифференцирующего устройства . соединен с выходом второго преобра- фф эователя давления, а его выход че- С рез пневмоклапан - с вторым входом вычислительного устройства, положительный вход элемента сравнения соединен с пневмоемкостью и через первый пневмоклапан с трубопроводом за второй диафрагмой, его отрица тельный вход - с выходом второго повторителя со сдвигом, а выход - с входом импульсатора, вход второго повторителя со сдвигом соединен с трубопроводом за второй диафрагмой ;а выход импульсатора - с управляющими входами обоих пневмоклапанов.65 Изобретение относится к приборостроению, а именно к парциальнымрасходомерам газа, и может найти применение в химической промышленности.Известен расходомер, содержащийдиафрагму, установленную на трубопроводе газа, и повторитель давления,управляющая камера которого соединена с трубопроводом за диафрагмой,проточная камера - через турбулентный дроссель с трубопроводом перед 10диафрагмой, а сопло - через ламинарный дроссегГь, снабженный устройствомтермокомпенсации, с атмосферой1 1.Известен также расходомер, содержащий диафрагму, установленную на 5трубопроводегаза, повторитель давления, управляющая камера которогосоединена с трубопроводом газа эадиафрагмой, а проточная камера - через турбулентный дроссель с трубопроводом газа перед диафрагмой, повторитель со сдвигом, управляющая камера которого соединена с проточнойкамерой повторителя, проточная камера - с соплом повторителя, а сопло - через ламинарный дроссель,счетчик объемного расхода и соплотермокомпенсатора с атмосферой, иизмеритель перепада давления на ламинарном дросселе 2 .Недостаток этих расходомеров - З 0невозможность измерения расходамногокомпонентных газов при изменении их состава или температуры.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является 35расходомер, содержащий две диафрагмы,установленные последовательно визмерительном трубопроводе, повторитель давления, управляющая камеракоторого соединена с трубопроводом 40за первой диафрагмой, проточнаякамера через турбулентный дроссельс трубопроводом перед первой диафрагмой, а сопло через ламинарный ивторой турбулентный дроссели - с 45трубопроводом за второй диафрагмой,и измерители перепада давления,входы которых соединены соответственно с ламинарным и турбулентнымдросселями, а выходы - с вычислительным устройством 3.Недостатком известного устройства является низкая точность измерения многокомпонентных газов приизменении их состава или температуры, обусловленная тем, что на результаты измерения оказывают влияния изменения вязкости многокомпонентного газа при изменении еготемпературы или состава, так как еевеличина в значительной степени 60влияет на проводимость ламинарногодросселя.,Это видно, если рассмотреть связьвыходного сигнала расходомера с величиной измеряемого расхода: т С,Ры (к,ц.где Ъ , "и- перепад давления соответственно на турбулентном и ламинарномдросселе,К - коэффициент пропорциональности;фи - вязкость измеряемогогаза.При этом в случае, если составмногокомпонентного газа и, соответственно, его вязкость изменяютсяв процессе измерения, необходимовведение поправочного коэффициентаии кгде Мн - вязкость газа, на которомотградуирован расходомер.Так, например, если устройствоотградуировано на воздухе и производится измерение расхода смесивоздуха с хлором, концентрация хлора в которой изменяется в пределахот 0 до 100, то поправочный коэффициент при 0 С 22 К П =1, при100 С 2 К=0,75. В этом случае,если концейтрация хлора неизвестнав каждый момент времени, максимальная погрешность измерения составит25, что определяет целесообразность использования устройства только в тех случаях, если состав измеряемого газа изменяется в незначительных пределах, и, соответственно,сужает область его применения.Кроме того, .вязкость газа изменяется и с изменением температурыгаза. Для воздуха эту зависимостьопределяют уравнением=И 74510 6 + 5,О 3 10 т),При этом погрешность измерения при отклонении температуры от номинального значения составляет0,3/ОС, что определяет целесообразность применения известного устройства только в случае изменения температуры измеряемого газа в незначительных пределах.Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения влияния вязкости многокомпонентного газа.Поставленная цель достигается тем, что в расходомер, содержащий две диафрагмы, установленные на трубопроводе газа, повторитель давления, управляющая камера которого соединена с трубопроводом за первой диафрагмой, а проточная камера через первый турбулентный дроссель с трубопроводом перед первой диафраг. мой, первый преобразователь давления, вход которого соединен с вхо,дом второго турбулентного дросселя,а выход - с входом вычислительногоустройства, и второй преобразователь давления, дополнительно введены два повторителя со сдвигом, пневмоемкость и дифференцирующее устройство, а также элемент сравнения, импульсатор и два пневмоклапана, причем глухая камера первого повторителя со сдвигом соединена с сопломповторителя и входом второго турбулентного дросселя, проточная камера - с выходом второго турбулентного дросселя, а сопло повторителяс пневмоемкостью и входом. второгопреобразователя давления, вход дифференцирующего устройства соединенс выходом второго преобразователядавления, а его выход через пневмо-клапан - с вторым входом вычисли-,тельного устройства, положительный1вход элемента сравнения соединен спневмоемкостью и через первый пневмоклапанс трубопроводом за второйдиафрагмой, его отрицательный вход -с выходом второго повторителя .сосдвигом, а выход - с входом импульсатора, вход второго повторителя сосдвигом соединен с трубопроводом,. за второй диафрагмой, а выход импульсатора - с управляющими входамиобоих пневмоклапанов.30При таком конструктивном выполнении расходомера величина расходаопределяется по отношению величиныабсолютного давления перед вторымтурбулентным дросселем, на котором 35при помощи повторителя со сдвигомподдерживается постоянный перепаддавления, и величины скорости нарастания давления в пневмоемкости,определяемой при помощи дифференцирующего устройства. При этом вследствие исключения из схемы ламинарного дросселя исключается влияниеизменений вязкости измеряемого газана результаты измерений, что расширяет область применения устройствапри изменении состава и температурыгаза.На чертеже представлена принципиальная схема расходомера.Расходомер содержит две диафрагмы1 и 2, расположенные на трубопроводе 3 газа, соединенном перед первойдиафрагмой 1 через турбулентныйдроссель 4 с проточной камерой повторителя 5, управляющая камера которого соединена с трубопроводом эапервой диафрагмой, а сопло - с входом турбулентного дросселя 6, глухой камерой повторителя 7 со сдвигом и входом преобразователя 8 дав-60ления. Выход турбулентного дросселя6 соединен с проточной камерой повторителя 7 со сдвигом, сопло которогосоединено с пневмоемкостью 9, входомпневмоклапана 10, положительным А 5 входом элемента 11 сравнения и входом преобразователя 12 давления. Трубопровод за второй диафрагмой 2 соединен с выходом пневмоклапана 10 и глухой камерой повторителя 13 со сдвигом, проточная камера которого соединена с отрицательным входом элемента 11 сравнения и через дроссель 14 с линией питания, а сопло - с атмосферой. Выход преобразователя 12 соединен через дифференцирующее устройство 15 и пневмоклапан 16 с входом вычислительного устройства 17, второй вход которого соединен с выходом преобразователя 8 давления, а выход является выходом расходомера. Выход элемента .11 сравнения соединен с входом импульсатора 18 с дросселем 19, выход .которого соединен с управляющими камерами пневмоклапанов 10 и 16.Устройство работает следующим образом.При прохождении газа через трубопровод часть газового потока, определяемая характеристиками первой диафрагмы 1 и турбулентного дросселя 4, ответвляется и начинает заполнять пневмоемкость 9 через турбулентный дроссель 4, на котором поддерживается при помощи повторителя 5 перепад, равный перепаду на диафрагме 1, и турбулентный дроссель 6, на котором при помощи повторителя 7 со сдвигом поддерживается постоянный перепад давления, Давление в пневмоемкости начинает расти со скоростью, пропорциональной расходу газа через дроссели. Абсолютное давление перед турбулентным дросселем 6 измеряется преобразователем 8, выходной сигнал которого, пропорциональный абсолютному давлению перед дросселем 6, поступает на вход вычислительного устройства 17.Выходной сигнал преобразователя 12, пропорциональный давлению в пневмоемкости 9, поступает на вход дифференцирующего устройства 15, выходной сигнал которого,пропорциональный скорости нарастания давления в пневмоемкости 9, поступает через пневмоклапан 16 на второй вход вы,числительного устройства, выполняюего операцию деления двух сигналов,го выходной сигнал Рв пропорционален расходу через дроссели а следовательно, и измеряемому расходу газа через трубопровод. При достижении в пневмоемкости 9, а следовательно, и на положительном входе элемента 11 сравнения давления, равного давлению в его отрицательной камере, которое определяется величиной давления за второй диафрагмой 2 и сдвигом. повторителя 13 со сдвигом, срабатывает элемент 11 сравнения и импульсатор 18 выдает кратковре 1062526менный импульс ;Р й 1, длительностьИкоторого определяется настройкой дросселя 19, При этом открывается пневмоклапан 10 и давление из пневмоемкости 9 стравливается через пневмоклапан 10 до величины, равной давлению за диафрагмой 2. Одновременно закрывается пневмоклапан 16выходной сигнал дифференцирующегостройства 15 запоминается на время порощнения пневмоемкости 9 в глу хой камере вычислительного устройства 17. После снятия импульса импульсатора закрывается пневмоклапан 10, открывается пневмоклапан 16, и . цикл измерения повторяется. При 15 этом выходной сигнал вычислительного устройства, равный выходному сигналу Р расходомера, определяется уравнениемь 20Рвых,- каЧсИгде ,К - коэффициент пропорциональ;1ности, определяемый характеристиками преобразовате.лей давления 8, 12 и дифференцирующего устройства 15,;К - коэффициент пропорциональности, определяемый отношением проводимостей диафрагмы 1 и турбулентного дросселя 4,. проводимостью турбулентного дросселя,6, величиной перепада на дросселе 6, объемом пневмоемкости 9 и величиной коэффициента к;Рэ - абсолютное давление переддросселем 6-ф. - скорость нарастания давления Р в пневмоемкости 9;й - величина измеряемого расхода.Вследствие исключения из схемы ламинарного дросселя колебания вязкости при изменении состава и температуры газа не оказывают .влияния на результаты измерений, что позволяет применять устройства для изме-, рения расхода газов, состав и температура которых изменяются в широ- ких пределах, например при производ. - стве хлора и каустика по ртутному методу с целью определения расхода абгазов (смесь хлора с воздухом ), поступающих на производство.хлорметанов.1062526 Составитель В.Андреевиколайчук Техред В,далекорейКорректоР С. Шекмар Редакто Заказ 102 Проектная,иал ППП фПатентф, г. Ужгоро Тираж 643 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, ж-,35, Рау 1 аск