Устройство для измерения количества теплоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН ЯО 11688 5114 С 01 К 17/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТЕНИЯ тво 1968о СС1970 1,отли-.что преобра - электрический последовательпературлнен в в л в УДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Белорусский филиал Государственного научно-исследовательскогоэнергетического институтаим. Г.М.Кржижановского(56) 1. Авторское свидетельс СССРИ 260225, кл. С 01 К 17/02,2, Авторское свидетельств СРУ 347597, кл. С 01 К 17/12,3. Патент США М 3729995,кл. 73-194, опублик, 1973.(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯИЗМЕРЕНИЯКОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ, содержащее установленный на трубопроводе расходомер с частотным выходом, датчики температуры и давления, установленныев том же трубопроводе и включенныев схемы преобразователей температуры и давления.в электрический сигнал, компаратор, счетчик импульсов,ключо т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьппения точностиизмерения количества теплоты, переносимого перегретым паром, в неговведены коммутатор, первый интегратор, генератор счетных импульсов,блок управления и второй интегратор,вход которого соединен с выходомпервого интегратора, а выход черезкомпаратор подключен к первому входублока управления, первый выход которого соединен с разрядным ключом.первого интегратора, второй, третийи четвертый выходы подключенык управляющим входам коммутатора,входы которого соединены с выходамипреобразователей давления и температуры в электрический сигнал, авыход подключен к входу первого интегратора, при этом выход расходомера подключен к запускающему входублака управления, а выход генератора счетных импульсов - к второмувходу блока управления,и входу ключа, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управле -ния, а выход подключен к счетчикуимпульсов.2. Устройство по п.чающее с я тем,зователь тем ы в но включенных термопреобразователясопротивления и опорного резистораподключенных к источнику тока.Изобретение относится к областитепловых измерений, а именно к устройствам для измерения количестватеплоты, переносимого перегретымпаром в теплаэнергетических установках, - теплосчетчикам, и может бытьиспользовано при разработке системкоррекции расхода перегретого парапри изменении его температуры и давлен ия. 1 ОИзвестны устройства для измерениярасхода теплоты тепловой мощности)с потоком пара, которые содержатдиФФерециальный манометр, подключенный к измерительной диаФрагме для 15измерения перепада давления, являющегося Функцией расхода, датчикирасхода и температуры, угтановленныена том же трубопроводе и вклоченныев автакомпенсационную схему астатического типа, созданную на базеэлектрамеханических вторичных приборов и вращающихся трансФорматоров 1 3 и 2.Однако устройство отличается 25узкими диапазонами рабочих давленийпара, а также недостаточными надежностью и ресурсом непрерывной рабаты,необходимостью в постоянном обслуживании, малой точностью. ЗОНаиболее близким к изобретениопа технической сущности являе тсяустройство для измерения расхода газас компенсацией давления и температуры, которое в определенных случаях,например при соответствующей шкалерегистрирующего устройства, можетбыть использовано для измерения количества теплоты, переносимого перегретым паром, содержащее установлен Оный на трубопроводе расходамер с частотным выходом, датчики температурыи давления, установленные в том жетрубопроводе и включенные в схемыпреобразователей температуры и давле ния в электрический сигнал, компаратор, счетчик, ключ 3 1,Недостатками известного устройстваявляются низкая точность измеренияколичества теплоты, переносимогаперегретым паром,. а также сложность.Цель изобретения - повышение точности измерения количества теплоты,переносимого перегретым паром.Поставленная цель достигается тем,55что в устройство для измерения коли-:чества теплазы, содержащее установленный на трубопроводе расхадомер с частотным выходом, датчики температуры и давления, установленные в томже трубопроводе и включенные в схемыпреобразователей температуры и давления в электрический сигнал, компаратор, счетчик импульсов, ключ, введены коммутатор, первый интегратор,генератор счетных импульсов, блокуправления и второй интегратор, входкоторого соединен с выходом первогоинтегратора, а выход через компаратор подключен к первому входу блокауправления, первый выход которогосоединен с разрядным ключом первогоинтегратора, второй, третий и четвертый выходы подключены к управляющимвходам коммутатора, входы которогосоединены с выходами преобразователей давления и температуры в электрический сигнал, а выход подключенк входу первого интегратора, при этомвыход расхадамера подключен к запускающему входу блока управления, авыход генератора счетных импульсовк второму входу блока управления ивходу ключа, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а выход подключенк счетчику импульсов.1(раме того, преобразователь температуры в электрический сигнал выполнен в виде последовательно включенных термопреобразователя сопротивления и опорного резистора, подключенных к источнику тока.На чертеже приведена Функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит расходомер 1,датчик 2 давления, включенный в схему 3 преобразователя давленияв электрический сигнал, состоящ 5 жиз буФернаго усилителя 4, резисторов 5 - 8 и источника смещенияне показан), датчик 9 температуры,включенный в схему преобразователя 10 температуры в электрический сигнал, имеющую источник 11 тока, опорный резистор 12, резистор 13 и буФерный усилитель 14, коммутатор 15,первый интегратор 16, второй интегратор 17, компаратор 18, блок 19управления, генератор 20 счетныхимпульсов, клоч 21, счетчик 22 импуль сов,Устройство работает следующимобразомС выхода расходомера 1 импульсныйсигнал "П" (" Пуско), пропорцианальгде К 1 - входное сопротивление,а С 1 емкость конденсатора интегратора, 25и к концу интервала сдостигаетвеличины ц (с )= (с /К 1 С 1)ц(Р) .Это напряжение поступает на интегратор 17, напряжение на выходекоторого возрастает по закону 30оц (с) ----- , ц(Р) с Йс (2)1К 1.С 1 К 2 Сг 1 фогде К 2 - входное сопротивление,а С 2 - емкость конденсатора интегратора.35В конце цикла заряда напряжение Цна выходе интегратора 17 достигаетвеличины ц(Р) сц(с ) =0,5К 1 С 1 К 2 Сг(3) 40 По истечении времени Суправляющийсигнал С 1 с выхода Б блока управленияисчезает, ключ 23 размыкается,а на первом выходе ю блока управления появляется короткий разрядныйимпульс св который кратковременнозамыкает разрядный ключ 26 интегратора 16, что приводит к быстромуразряду конденсатора интегратора. 50В момент размыкания разрядного ключана третьем выходе В блока управленияпоявляется управляющий сигнал скоторый переводит в замкнутое состояние ключ 24, и на интегратор 16 начи нает поступать напряжение Ц(Т) обратной полярности, На выходе интегратора 16 напряжение тоже меняет свою ный расходу пара, поступает на запускающий вход блока управления. С приходом первого импульса начинается цикл преобразования. Начальное состояние ключей коммутатора 15 сле дующее: ключ 25 замкнут, ключи 23 и 24 разомкнуты. При поступлении импульса "П" в блок 19 управления на его втором выходе споявляется управляющий сигнал С, который пере водит во включенное состояние ключ 23, Одновременно исчезает управляющий сигнал с четвертого выхода г,и ключ 25 размыкается. Сигнал Ц(Р ) с выхода преобразователя давления в злектри ческий сигнал поступает на интегратор 16, напряжение на выходе которого линейно возрастает по законуц (с )= - ц(Р)ф ЙсК 1.С 1Э(4)оК концу интервала Сг оно достигает величины ц(С ) =(С /К 1 С 1) ц(Т ). Это вызывает разряд конденсатора С 2 интегратора 17 и уменьшение напряжения на выходе интегратора 17 по законуЕг(5)Такт разряда длится до полного разряда конденсатора С 2 и, когда ,напряжение ц 2 достигает начального уровня, в частности нулевого значения (цг(с )=О), срабатывает компаратор 18 и подает командный сигнал на первый вход блока управления, в результате которого на выходе в блока управления управляющий сигнал с 2 исчезает и ключ 24 размыкается, а на выходе ю блока управления вновь появляется короткий импульс С9 вызывающий быстрый разряд интегратора 1 6. Однов ремен но н а выходе г блока управления появляется управляющий сигнал С (пауза), переводящий в замкнутое состояние ключ 25. Этим цикл преобразования заканчивается. Устройство возвращается в исходное состояние и ждет прихода следующего запускающего импульса от расходомера.Из выражения (5) при условии ц 2(с г )=0 следует, что0 5ц (с ) --ц(Т) сг (6)К 1 С 1 Кг Сг 2 фоткудац(Р). с = ц(Т )с (7) Следовательно, время второго интегрирования определяется по выражениюЦ(Р)Ц(Т)Сигналом с открывается ключ 21, и в течение времени с на счетчик 22 поступают счетные импульсы с выхода генератора 20. Число импульсов Вв выпущенной ключом 21 серии пропорцнннальне велннюе Чцгр)7 БЛ).(13) Эта величина пропорциональна количеству теплоты, пропущенному с паром30 по трубопроводу,Коэффициенты а и Ь определяются расчетным путем, являются параметрами настройки устройства, а выраже 35 ню 1(реа)тай ) в выбранной рабочей области значений Р и Т пропорционально произведению энтальпии пара на его плотность. Например, для диапазонов Р=0,4-1,0 МПа, Т=200 - 300 С 40 при применении расходомера переменС учетом того, что ЙР)=К (Р+с 1),так как имеется источник напряжениясмещения с напряжением Б,и ЯТ) =1,(Кт+К)=1 К,.(Т+Ь),где 1 - ток источника 11 тока;Кт, К, - сопротивления термопреобраэователя 9 и опорного резистора 12; Следовательно, число импульсовв серии Так какзадается частотой генератора 20 счетных импульсов и обратно пропорционально этой частоте,а частота следования серий импульсовпропорциональна расходу С, то числоимпульсов, зарегистрированных счетчиком 22 за определенный отрезоквремени 1:, определяется по Формуле ного перепада давления йР на сужающем устройстве формула (11) имеет а ме тодиче ская по грешно сть при этом со ставляе т +О, 257,.Из выражения (11) следует, что на погрешность измерения не оказывае т влияния не стабильность элемен то в интегрирующих цепей интеграторов и частоты генератора счетных импульсов. Практически исключается погрешность ключа 21, формирующего серии импульсов, так как он пропускает сериями не частоту расходомера, которая не может быть достаточно большой, а частоту генератора, которую можно выбрать необходимой величины.Предлагаемое устройство может быть использовано также для измерения количества пара с учетом его действительной плотности. Например, в пределах параметров пара, приведенных выше,алгоритм имеет вид: а ме тодиче ская по грешно сть со ставля -ет +ОрЗЕ. Наличие в устройстве новых эле - ментов - интеграторов, коммутатора, блока управления и генератора счетных импульсов, а также наличие новых связей между элементами предлагаемо - го устройства выгодно отличает его от известного, так как позволяет повысить точность измерения количества теплоты.lФилиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж 897 ИИПИ Государственного по делам изобрете Москва, Ж, Раушс