Ультразвуковий витратомір-лічильник газу

1 Ультразвуковий витратомір-лічильник газу, що містить мірну ділянку трубопроводу з двома ультразвуковими перетворювачами, ВІДПОВІДНО з'єднаними з першим і другим входом комутатора, третій вхід якого з'єднаний з виходом опорного генератора через таймер, четвертий вхід - з другим виходом таймера через формувач зондувальних імпульсів, а вихід комутатора підключений до першого входу арифметичного пристрою через послідовно з'єднані приймальний підсилювач, компаратор і тригер, другим входом з'єднаного з другим виходом таймера, лічильник імпульсів, лічильним входом підключений до виходу опорного генератора, а виходом - до схеми додавання і схеми віднімання, який відрізняється тим, що додатково введені послідовно з'єднані N паралельно включених блоків пам'яті і другий комутатор, а також послідовно з'єднані блок визначення типу газового середовища, блок коду стандартної густини, блок визначення коригуючих коефіцієнтів і реєструвальний пристрій, причому вихід схеми додавання підключений до входів кожного з N блоків пам'яті і до входу блока визначення типу газового середовища, вихід якого з'єднаний з керуючим входом другого комутатора, з'єднаного виходом з третім входом арифметичного пристрою, кодовий вихід якого підключений до другого входу блока визначення коригуючих коефіцієнтів, а вихід схеми віднімання з'єднаний з першим входом арифметичного пристрою 2. Ультразвуковий витратомір-лічильник газу за п 1, який відрізняється тим, що мірна ділянка трубопроводу оснащена датчиком тиску, вихід якого підключений до другого входу арифметичного пристрою О CM in CO Винахід належить до техніки вимірювання витрачання газу, зокрема, до побутових ультразвукових витратомірів-лічильників газу і може знайти застосування в житлово-комунальному господарстві, у галузях газової промисловості для точного обліку витрачання газу Відомий ультразвуковий витратомір-лічильник газу, в якому для вимірювання масового витрачання використовується додатковий п'єзоелемент, збуджуваний на резонансній частоті, який випромінює акустичні коливання у вимірювану речовину, наприклад, газ (П П Кремлевский Расходомеры и счетчики количества Л "Машиностроение" 1989г) Напруга, що знімається з п'єзоелементу, пропорційна питомому акустичному опору, який, в свою чергу, пропорційний густоті речовини Шляхом множення електричного сигналу, створеного цим п'єзоелементом, на величину об'ємного ви трачання, яке отримано на основі вимірювання часу поширення акустичного сигналу між двома іншими п'єзоелементами за потоком вимірюваної речовини і проти потоку, визначають добуток об'єму на густину, що дає масове витрачання Для отримання витрачання газу, приведеного до нормальних умов, необхідно виміряне значення масового витрачання віднести до густини газу при нормальних умовах Недоліком цього пристрою є невисока точність вимірювання масового витрачання, яка обмежується ультразвуковим амплітудним способом вимірювання густини Найбільш близьким за технічною сутністю є побутовий ультразвуковий витратомір-лічильник газу, зведеного за тиском і температурою до нормальних умов, що містить мірну ділянку трубопроводу з двома вбудованими ультразвуковими пере со in який для кожного виду газу вибирається за допомогою другого комутатора 16 і корегується за допомогою блоків 15.1, 15.2,.... 15.N пам'яті за сумарною кодовою величиною часу (t2 + ti) поширення ультразвуку в газі, що надходить з виходу схеми 13 додавання на входи блоків 15.1, 15.2,..., 15.N пам'яті. Блок 17 визначення типу газового середовища також працює по коду сумарної величини (t2 + ti) і формує на своїх виходах один з N рівнів сигналу, пропорційного типу газового середовища. Така розв'язка обґрунтована тим, що можливі значення швидкості ультразвуку в природному газі для відомих різних родовищ (Шлихтинг. Теория пограничного слоя. М., "Наука", 1974) при 0°С знаходяться в межах (414 - 431)м/с. Швидкість ультразвуку в повітрі при 0°С знаходиться в межах (328 - 335)м/с. У парах зрідженого газу з о'Зною концентрацією пропану і бутану в суміші при 0°2 швидкість ультразвуку знаходиться в межах значень (207 - 226)м/с. Виходячи з цього, можна визначити, що в температурному діапазоні -50йС +50°С області можливих значень швидкості ультразвуку в природному газі, повітрі І в парах зрідженого газу не перекриваються. Можливе вимірювання витрачання інших газів, так як кожному з них притаманне своє значення швидкості ультразвуку. У залежності від рівня сигналу, що поступає на вхід другого комутатора 16 з виходу блоку 17 визначення типу газового середовища, здійснюється вибір другим комутатором 16 показника адіабати х за кодовими сигналами одного з N паралельно включених блоків 15.1, 15.2 15.N пам'яті, кожний з яких на своєму виході формує код, пропорційний показнику адіабати, у залежності від сумарного часу (t2 + t-i) поширення ультразвуку в газі. Це забезпечує високу точність завдання показника адіабати як функції температури газу. Крім того, кожний з N паралельно включених блоків 15.1, 15,2,..., 15.N пам'яті містить у пам'яті не точно своє, притаманне даному газу для даної швидкості ультразвуку значення показника адіабати х, а деяке попередньо уточнене значенння показника адіабати %, помножене на коригуючий коефіцієнт к, пов'язаний зі зміною профілю потоку газу через мірну ділянку 1 трубопроводу, тобто значення к/. Це обумовлене тим, що кожен газ має свою притаманну йому кінематичну в'язкість, тому зі зміною типу газу виникає зміна профілю 9 53652 потоку, що приводить до відмінних показників витрачання для різних газів Тому коригуючий коефіцієнт k дозволяє забезпечити зв'язок результатів вимірювань для різних газів між собою За рівнем сигналу, що поступає з виходу блоку 17 визначення типу газового середовища, блок 18 коду стандартної густини формує на своєму виході паралельний кодовий сигнал стандартної густини, який відповідає тому чи іншому газу Наприклад, при вимірюванні витрачання метану за сумарним часом (ti + t2) поширення ультразвуку в метані блок 17 визначення типу газового середовища формує на своєму виході такий рівень сигналу, що блок 18 коду стандартної густини формує, в свою чергу, двоїчний паралельний код, що відповідає стандартній густині метану 0,72г/см3 Отже, з урахуванням коригуючого коефіцієнта k на зміну профілю потоку газу та змінного показника адіабати х, як функції сумарного часу (ti + t2), рівняння, яке описує роботу арифметичного пристрою 8, представляється формуванням на виході арифметичного пристрою 8 кодового сигналу, пропорційного масовому витрачанню газу Qm = A k x P ( t 2 - t i ) (8) З виходу арифметичного пристрою 8 код масового витрачання газу подається на блок 19 визначення коригуючих коефіцієнтів, у якому ділиться на кодовий сигнал стандартної густини вимірюваного газу, який поступає з блоку 18 коду стандартної густини Виходячи з рівняння (8) і функції блоку 19 визначення коригуючих коефіцієнтів, вихідний кодовий сигнал блоку 19 визначення коригуючих коефіцієнтів є пропорційним об'ємному витрачанню газу, зведеного до нормальних умов за тиском, температурою і стандартною густиною Q Qn = .m РО = у , \ Д |( ** р ({„ — ti і РО (S\ 10 І Реалізоване рівняння (9) аналогічне вихідному рівнянню (7) і дозволяє отримати високу точність вимірювань об'ємного витрачання газу, зведеного до нормальних умов Вихідний кодовий сигнал з виходу блоку 19 визначення корегуючих коефіцієнтів подається на реєструючий пристрій 20, у якому здійснюється накопичення інформації про сумарний об'єм газу який пройшов через мірну ділянку 1 трубопроводу Отже, у запропонованому технічному рішенні завдяки новій сукупності суттєвих ознак підвищується точність при вимірюванні різних газових середовищ, причому всі виміряні гази зводяться за об'ємним витрачанням до нормальних умов за температурою, тиском і до стандартної густини, характерної для кожного газу в нормальних умовах Це дозволяє пов'язувати між собою результати вимірювань об'ємного витрачання різних газів і зводити ці результати до одних і тих же однакових чи нормальних умов за температурою, тиском і густиною У результаті досягається можливість калібрувати атестовувати і перевіряти лічильники в процесі їхнього масового виробництва на повітрі та поширювати ці результати на вимірювання об'ємних витрачань інших газів, що відповідає загальноприйнятим стандартам У принципі роботи запропонованого пристрою закладені, як показано вище, алгоритми які забезпечують зв'язок результатів вимірювань і перевірок за різними газами між собою Всі функціональні вузли та блоки ультразвукового витратоміру-лічильника газу виконані на основі мікропроцесорного пристрою, що дозволяє отримати його велику надійність при високій точності вимірювань * 12 53652 11 2 21 1 3 A ft 7 6 0 12 10 1 і 152 8 L 16 17 18 Фіг TOB "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236 - 47 - 24 19 20