Спосіб вимірювання об’єму і об’ємної витрати газу

Реферат: Спосіб вимірювання об'єму і об'ємної витрати потоку газу включає вимірювальну і електронну обчислювальну апаратури з поширенням вимірювальної інформації з лічильника газу на коректор, визначення часу поширення імпульсних сигналів і швидкості потоку газу з наступним обчисленням об'єму і об'ємної витрати газу, використання ультразвукових акустичних сигналів вздовж і проти потоку газу, визначення швидкості потоку газу, використання збережених значень при вимірюванні об'єму і об'ємної витрати за робочими значеннями тиску, температури та складу газу. UA 79763 U (12) UA 79763 U UA 79763 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі вимірювальної техніки та метрології, зокрема до способів вимірювання об'єму і об'ємної витрати газу, і може бути використана як в складі стаціонарного вузла обліку газу, так і в складі мобільного комплексу для експрес-контролю і технічної перевірки стаціонарного вузла обліку газу. Відомий спосіб вимірювання об'єму і об'ємної витрати газу з використанням пристрою для експрес-контролю лічильників газу, що містить корпус, в якому розміщено систему під'єднану через вхідний і вихідний патрубки до об'єкта перевірки, на якій розміщено вхідну засувку, фільтр і контрольний лічильник, та електронний блок керування, і в якому в корпусі пристрою додатково розміщено насосний агрегат з електродвигуном і кульовий клапан, при цьому електронний блок керування з'єднаний з електродвигуном насосного агрегату, на вході якого стоїть повітряний фільтр, а зверху нагнітальної порожнини насосного агрегату встановлено кульовий клапан та пробковий кран і вихідний патрубок з'єднаний з U-подібним манометром [Патент України № 507, G01F 1/00, Бюл. № 4, 2000 p.] Найбільш близьким аналогом є спосіб вимірювання об'єму і об'ємної витрати газового потоку з використанням вимірювального комплексу (пристрою для експрес-контролю стаціонарних вузлів обліку газу), що включає вимірювальну і електронну обчислювальну апаратури з поширенням вимірювальної інформації з лічильника газу на коректор за допомогою імпульсного виходу, визначенням часу поширення імпульсних сигналів і швидкості потоку газу з наступним обчисленням об'єму/об'ємної витрати газу, приведеної до стандартних умов [Патент України № 40259, G01F 1/00, Бюл. № 6, 2009 p.]. Однак вимірювання об'єму та об'ємної витрати газу цими відомими способами здійснюється після калібрування вимірювальних комплексів на повітрі або на природному газі, а при їх використанні в реальних умовах не відтворюються реальні умови середовища, в якому виконуються вимірювання. В результаті, коректувальний множник на число Рейнольдса та додаткова похибка, яка залежить від стану середовища (склад, тиск, температура тощо), не є визначеними, що обумовлює суттєву похибку вимірювання об'єму газу, яка складається з основної похибки та додаткової похибки, що залежить від стану середовища ΔЛ = ΔО + ΔД. Крім того, за цими відомими способами інформація про виміряний об'єм газу передається з лічильника газу на коректор за допомогою імпульсного виходу, джерелом якого є перетворювач показів лічильника, котрий перетворює виміряний об'єм/об'ємну витрату в імпульси з додатковою похибкою перетворення в імпульси Δn1. Надходячи до коректора, імпульси перетворюються в цифровий код з додатковою похибкою перетворення в цифровий код Δn2, в результаті загальна похибка вимірювання складається з похибки лічильника, і додаткових похибок перетворення в імпульси і перетворення в цифровий код Δ = ΔЛ + Δn1 + Δn2 = ΔО + ΔД +Δn1 + Δn2, що приводить до неточності вимірювань. В основу корисної моделі поставлено задачу віднайти спосіб підвищення точності і надійності вимірювання об'єму і об'ємної витрати газу, а також спрощення процедури її визначення шляхом здійснення калібрування вимірювального комплексу послідовно, спочатку на повітрі, а потім на природному газі для різних значень тисків та температур, з подальшим застосуванням вимірювального комплексу на діючих вузлах обліку газу в реальних умовах вимірювання, обчисленням об'єму газу за стандартних умов без перетворення вимірювальної інформації про робочий об'єм в імпульси з визначенням яких та складу середовища забезпечити можливість використати таку калібрувальну характеристику вимірювального комплексу, яка є найбільш близькою до визначених умов вимірювання, та мінімізувати сумарну похибку вимірювань. Поставлена задача вирішується тим, що за способом вимірювання об'єму і об'ємної витрати потоку газу з використанням вимірювального комплексу, що включає вимірювальну і електронну обчислювальну апаратури з передачею вимірювальної інформації з лічильника газу на коректор за допомогою імпульсного виходу з визначенням часу поширення імпульсних сигналів і швидкості потоку газу з наступним обчисленням об'єму і об'ємної витрати газу, приведеної до стандартних умов, згідно з корисною моделлю, джерелом поширення імпульсних сигналів використовують ультразвукові акустичні сигнали вздовж і проти потоку газу, при цьому визначення швидкості потоку газу здійснюють послідовно, спочатку на повітрі, а потім на природному газі для різних значень тисків і температур зі збереженням значень калібрувальної характеристики в електронній пам'яті вимірювального комплексу з подальшим використанням збережених значень при вимірюванні об'єму і об'ємної витрати за робочими значеннями тиску, температури та складу газу в реальному середовищі вимірювання з вибірковим використанням тієї калібрувальної характеристики вимірювального комплексу, яка має експлуатаційні умови, близькі до реальних, і використовують для зведення об'ємів і об'ємної витрати газу до 1 UA 79763 U 5 10 15 20 25 30 35 40 стандартних умов двоканальний коректор об'єму і об'ємної витрати газу з індивідуальним програмним забезпеченням. Завдяки тому, що обчислення об'єму і об'ємної витрати газу за стандартних умов здійснюють без перетворення інформації про робочий об'єм і об'ємної витрати в імпульси похибки перетворення Δn1 і Δn2 відсутні. Крім того, для зменшення додаткової похибки ΔД під час калібрування визначення витрати здійснюють послідовно, спочатку на повітрі, а потім на природному газі для різних значень тисків та температур і при подальшому застосуванні комплексу на діючих вузлах обліку газу (чи в мобільному комплексі експрес-контролю) визначають реальні умови вимірювання (дані від перетворювачів тиску та температури) та складу середовища (дані від ультразвукового каналу - швидкість ультразвуку). Після визначення умов вимірювання та складу середовища використовують таку калібрувальну характеристику, яка є найбільш близькою до визначених умов вимірювання, що призводить до суттєвого зменшення сумарної похибки Δ вимірювань. Таким чином сукупністю відомих і запропонованих суттєвих ознак маємо спосіб, який забезпечує технічний результат, достатній для вирішення поставленої задачі корисної моделі. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де схематично наведено комплекс для вимірювання об'єму і об'ємної витрати газу, запропонованим способом, який складається з обчислювача 1, перетворювача тиску 2, перетворювача температури 3, вхідної прямої ділянки 4, вихідної прямої ділянки 5, при цьому обчислювач (1) складається з ультразвукового витратоміра, пристрою обчислювання об'єму/об'ємної витрати потоку газу і двоканального коректора об'єму і об'ємної витрати газу з індивідуальним програмним забезпеченням (на кресленні обчислювач 1 не деталізовано). Спосіб вимірювання витрати об'єму і об'ємної витрати газу здійснюють наступним чином. Попередньо вимірювальний комплекс, що включає обчислювач 1, перетворювач тиску 2, перетворювач температури 3, вхідну пряму ділянку 4, вихідну пряму ділянку 5, в якому обчислювач (1) складається з ультразвукового витратоміра, пристрою обчислювання об'єму/об'ємної витрати газу і двоканального коректора об'єму/об'ємної витрати потоку газу, калібрують на повітрі та на природному газі для різних значень тиску та температури. Отримані після калібрування характеристики вимірювального комплексу, а також значення швидкості ультразвуку, тиску та температури, заносять до електронної пам'яті комплексу. При подальшому застосуванні вимірювального комплексу в складі стаціонарного вузла обліку газу, чи для експрес-контролю, при обчислюванні об'єму і об'ємної витрати газу в реальному середовищі вимірювання, використовують таку калібрувальну характеристику вимірювального комплексу, у якій експлуатаційні умови (швидкість ультразвуку, тиск, температура) близькі до робочих. Підсумкове зведення об'єму і об'ємної витрати потоку газу в реальному середовищі вимірювання (як у стаціонарному вузлі обліку газу, так і процесі експрес-контролю з використанням мобільного вимірювального комплексу) здійснюють двоканальним коректором об'єму і об'ємної витрати потоку газу, індивідуальне програмне забезпечення якого дозволяє здійснити таке зведення автоматично. Таким чином похибка вимірювання зводиться тільки до похибки лічильника, оскільки додаткові похибки перетворення параметрів вимірювання в імпульсні сигнали і імпульсних сигналів в цифровий код виключаються, чим підвищується точність вимірювань. Корисна модель забезпечує можливість вимірювання об'єму і об'ємної витрати газу при робочих умовах з мінімальною похибкою. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Спосіб вимірювання об'єму і об'ємної витрати потоку газу з використанням вимірювального комплексу, що включає вимірювальну і електронну обчислювальну апаратури з поширенням вимірювальної інформації з лічильника газу на коректор за допомогою імпульсного виходу, визначенням часу поширення імпульсних сигналів і швидкості потоку газу з наступним обчисленням об'єму і об'ємної витрати газу, приведеної до стандартних умов, який відрізняється тим, що джерелом поширення імпульсних сигналів використовують ультразвукові акустичні сигнали вздовж і проти потоку газу, при цьому визначення швидкості потоку газу здійснюють послідовно, спочатку на повітрі, а потім на природному газі для різних значень тисків і температур зі збереженням значень калібрувальної характеристики в електронній пам'яті вимірювального комплексу з подальшим використанням збережених значень при вимірюванні об'єму і об'ємної витрати за робочими значеннями тиску, температури та складу газу в реальному середовищі вимірювання з вибірковим використанням тієї калібрувальної характеристики вимірювального комплексу, яка має експлуатаційні умови, 2 UA 79763 U близькі до реальних, і використовують для зведення об'ємів і об'ємної витрати потоку газу до стандартних умов двоканальний коректор об'єму і об'ємної витрати газу з індивідуальним програмним забезпеченням. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3