Спосіб вимірювання величини витрати газу і газовий лічильник для нього

Номер патенту: 40010

Опубліковано: 16.07.2001

Автор: Хейбертс Альбертус Теодорус

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб вимірювання величини витрати газу в каналі (6), в якому розташований перший датчик (8), з'єднаний із засобами обробки даних (12) для приведення в дію першого датчика (8), який містить наступні стадії:

- альтернативно приводять в дію перший датчик (8) для того, щоб нагріти його і дати йому можливість охолодитися;

- вимірюють величину швидкості охолодження ﴾Мх) першого датчика (8)протягом його охолодження;

- протягом стадії тарування подають тарувальний газ при різних витратах в канал (6), вимірюють для кожної  із вказаних витрат тарувального газу пару величин: величину витрати (Æj) і величину швидкості охолодження (Mj) першого датчика (8) і складають тарувальну таблицю, що містить такі пари величин (Æj, Mj);

- після тарування і для потоку газу застосовують тарувальну таблицю для вимірювання величини витрати потоку (Æ) для величини швидкості охолодження потоком (Мх) першого датчика (8),

який відрізняється тим, що;

- відводять осьовий потік з потоку газу з каналу (6)до камери (16), причому осьовий потік має величину по суті близьку до нуля по відношенню до основного потоку в каналі (6) для того, щоб містити газ в камері (16), в основному, нерухомим, в той час як другий датчик (22) того ж типу, що і перший датчик (8), розташований в камері (16) і з'єднаний із засобами обробки даних (12) і приводиться ними в дію;

- альтернативно приводять в дію другий датчик (22) для того, щоб нагріти його і дати йому можливість охолодитися;

- вимірюють величину швидкості охолодження (Zx) другого датчика (22) протягом його охолоджування;

- компенсують величину швидкості охолодження потоком (Мх) першого датчика (8) для того, щоб забезпечити компенсовану величину швидкості охолодження (Му) на основі величин швидкостей охолоджвння (Ма, Za) обох датчиків (8, 22), отриманих раніше для  потоку газу, і величин швидкостей охолодження (Mj, Zj) обох датчиків (8, 22), отриманих перед цим при нерухомому газі в каналі (6) і камері (16), і цю компенсовану величину швидкості охолодження (Му) використовують  для вимірювання відповідної величини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6).

2. Спосіб по пункту 1, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу)газу в каналі (6) засобів обробки даних (12) розраховують і використовують середню величину (Za) ряду раніше виміряних величин швидкостей охолодження (Zx) другого датчика (22).

3. Спосіб по будь-кому з пунктів 1 або 2,який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу)газу в каналі (6) засобів обробки даних (12) розраховують і використовують фіктивну величину швидкості охолодження (МО) першого датчика (8) при фіктивно нерухомому потоці газу в каналі (6) на основі однієї або більш/попередніх величин швидкості охолодження (Za) другого датчика (22) і величин швидкостей охолодження (Мд, Zg) обох датчиків (8, 22) , отриманих раніше, коли всередині каналу (6) немає потоку газу.

4. Спосіб по пункту 3, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу)газу всередині каналу (6) засобі обробки даних (12) розраховують і використовують первинний фактор (FO), що коректує, для величини швидкості охолодження потоком першого датчика (8), на основі величини тарувальної швидкості охолодження (Мс) першого датчика (8) для вказаного тарувального газу, в основному, нерухомого, і при вказаній фіктивній величині швидкості охолодження (Мс) першого датчика для вказаного тарувального газу, в основному,нерухомого і при вказаній фіктивній величині швидкості охолодження(МО). першого датчика (8).

5.Спосіб по будь-кому з пунктів 3 або 4, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6) засобами обробки даних (12) розраховують тимчасовий фактор (Ft), що коректує, і який містить середнє значення (Ма) ряду величин швидкостей охолоджеіння потоком (Мх) першого датчика (8) по відношенню до вказаної фіктивної величини швидкості охолодженя (МО) першого датчика (8).

6. Спосіб по пункту який відрізняється тим, що інтервал між послідовними періодами нагріву другого датчика (22) більше, ніж інтервал між послідовними періодами нагріву першого датчика (8).

7. Газовий лічильник, що містить канал (6) для проходу через нього потоку газу, перший датчик (8), який розташований у вказаному каналі (6), і засоби обробки даних (12), які з'єднані з вказаним першим датчиком (8), щоб приводити в дію перший датчик (8), щоб альтернативно нагрівати його і дати йому можливість охолодитися, виміряти величину швидкості охолодження (Мх) першого датчика (8) протягом його охолоджування, і виміряти величину витрати потоку газу в каналі (6), відповідну вказаній виміряній швидкості охолодження (Мх) першого датчика (8) шляхом використання тарувальної таблиці, що містить пари різних величин витрати (Æj) і пов'язаних з ними величин швидкостей охолодження (Mj) першого датчика (8), виміряних раніше для тарувального газу, який відрізняється тим, що містить камеру (16), яка сполучається з вказаним каналом (6) для того, щоб із нього поступав газ і містився, в основному, нерухомим по відношенню до потоку газу, що надходить, другий датчик (22) того ж типу, що і перший датчик (8), який розташований всередині вказаної камери (16), і який з'єднаний з засобами обробки даних (12), які альтернативно приводять в дію другий датчик (22), для того, щоб нагріти його і дати йому можливість охолодитися і виміряти величину швидкості охолодження (Zx) протягом охолоджування другого датчика (22), причому засоби обробки даних (12) компенсують виміряну величину швидкості охолодження потоком (Мх) першого датчика (8),щоб забезпечити компенсовану величину швидкості охолоджедння (Му) на основі величин швидкостей охолодження (Ма, Za) обох датчиків (8, 22), отриманих раніше для потоку газу, і величин швидкостей охолодження (Мд, Zg) обох датчиків (8, 22), отриманих перед цим при нерухомому газі в каналі (6) і камері (16), і в якому компенсована величина швидкості охолодження (Му) використовується для вимірювання відповідної величини витрати потоку (Æу) газу в каналів (6).

8. Газовий лічильник по пункту 7, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6) засобів обробки даних (12) розраховують і використовують середню величину (Za) ряду раніше виміряних величин швидкостей охолодженя (Zz) другого датчика (22).

9. Газовий лічильник по будь-якому з пунктів 3 або 7, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6) засобів обробки даних (12) розраховують і використовують фіктивну величину швидкості охолодження (МО) першого датчика (8) при фіктивно нерухомому потоці газу в каналі (6) на основі однієї або більше попередніх величин швидкості охолодження (Za) другого датчика (22) і величин швидкостей охолодження (Мд, Zg) обох датчиків (8, 22), отриманих раніше, коли в каналі (6) немає потоку газу.

10. Газовий лічильник  по пункту 9, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6) засобів обробки даних (12) розраховують і використовують первинний фактор (FO), який коректує, для величини швидкості охолодження потоком першого датчика (8), на основі величини тарувальної швидкості охолоджування (Мс) першого датчика (8) для вказаного тарувального газу, в основному, нерухомого,і величини вказаної фіктивної швидкості охолодження (МО) вказаного першого датчика (8).

11. Газовий лічильник по будь-якому з пунктів 9 або 10, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6) засобів обробки даних (12) розраховують тимчасовий фактор (Ft), що коректує, який містить середнє значення (Ма) ряду величин швидкостей охолодження потоком (Мх) першого датчика (8) по відношенню до вказаної фіктивної величини швидкості охолодження (МО) першого датчика (8).

12. Газовий лічильник по будь-якому з пунктів 7-11, який відрізняється тим, що інтервал між послідовними періодами нагріву другого датчика (22) більше, ніж інтервал між послідовними періодами нагріву першого датчика (8).

Текст

1. Спосіб вимірювання величини витрати газу в каналі (6), в якому розташований перший датчик (8), з'єднаний із засобами обробки даних (12) для приведення в дію першого датчика (8), який містить наступні стадії: — альтернативно приводять в дію перший датчик (8) для того, щоб нагріти його і дати йому можливість охолодитися; — вимірюють величину швидкості охолодження ﴾Мх) першого датчика (8) протягом його охолодження; — протягом стадії тарування подають тарувальний газ при різних витратах в канал (6), вимірюють для кожної із вказаних витрат тар увального газу пару величин: величину витрати (Æj) і величину швидкості охолодження (Mj) першого датчика (8) і складають тарувальну таблицю, що містить такі пари величин (Æj, Mj); - після тарування і для потоку газу застосовують тарувальну таблицю для вимірювання величини витрати потоку (Æ) для величини швидкості охолодження потоком (Мх) першого датчика (8), який відрізняється тим, що; — відводять осьовий потік з потоку газу з каналу (6)до камери (16), причому осьовий потік має величину по суті близьку до нуля по відношенню до основного потоку в каналі (6) для того, щоб містити газ в камері (16), в основному, нерухомим, в той час як другий датчик (22) того ж типу, що і перший датчик (8), розташований в камері (16) і з'єднаний із засобами обробки даних (12) і приводиться ними в дію; — альтернативно приводять в дію другий датчик (22) для того, щоб нагріти його і дати йому можливість охолодитися; — вимірюють величину швидкості охолодження (Zx) другого датчика (22) протягом його охолоджування; — компенсують величину швидкості охолодження потоком (Мх) першого датчика (8) для того, щоб 2 (19) 1 3 40010 4 жеіння потоком (Мх) першого датчика (8) по відчини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6). ношенню до вказаної фіктивної величини швидко8. Газовий лічильник по пункту 7, який відрізнясті охолодженя (МО) першого датчика (8). ється тим, що при вимірюванні величини витрати 6. Спосіб по пункту який відрізняється тим, що потоку (Æу) газу в каналі (6) засобів обробки даних інтервал між послідовними періодами нагріву дру(12) розраховують і використовують середню вегого датчика (22) більше, ніж інтервал між послідоличину (Za) ряду раніше виміряних величин швидвними періодами нагріву першого датчика (8). костей охолодженя (Zz) др угого датчика (22). 7. Газовий лічильник, що містить канал (6) для 9. Газовий лічильник по будь-якому з пунктів 3 або проходу через нього потоку газу, перший датчик 7, який відрізняється тим, що при вимірюванні (8), який розташований у вказаному каналі (6), і величини витрати потоку (Æу) газу в каналі (6) зазасоби обробки даних (12), які з'єднані з вказаним собів обробки даних (12) розраховують і викориспершим датчиком (8), щоб приводити в дію пертовують фіктивну величину швидкості охолодженший датчик (8), щоб альтернативно нагрівати його ня (МО) першого датчика (8) при фіктивно і дати йому можливість охолодитися, виміряти нерухомому потоці газу в каналі (6) на основі одвеличину швидкості охолодження (Мх) першого нієї або більше попередніх величин швидкості оходатчика (8) протягом його охолоджування, і вимілодження (Za) другого датчика (22) і величин ряти величину витрати потоку газу в каналі (6), швидкостей охолодження (Мд, Zg) обо х датчиків відповідну вказаній виміряній швидкості охоло(8, 22), отриманих раніше, коли в каналі (6) немає дження (Мх) першого датчика (8) шляхом викориспотоку газу. тання тарувальної таблиці, що містить пари різних 10. Газовий лічильник по пункту 9, який відрізнявеличин витрати (Æj) і пов'язаних з ними величин ється тим, що при вимірюванні величини витрати швидкостей охолодження (Mj) першого датчика потоку (Æу) газу в каналі (6) засобів обробки даних (8), виміряних раніше для тарувального газу, який (12) розраховують і використовують первинний відрізняє ться тим, що містить камеру (16), яка фактор (FO), який коректує, для величини швидкосполучається з вказаним каналом (6) для того, сті охолодження потоком першого датчика (8), на щоб із нього поступав газ і містився, в основному, основі величини тарувальної швидкості охолоджунерухомим по відношенню до потоку газу, що надвання (Мс) першого датчика (8) для вказаного таходить, другий датчик (22) того ж типу, що і перрувального газу, в основному, нерухомого,і велиший датчик (8), який розташований всередині вкачини вказаної фіктивної швидкості охолодження заної камери (16), і який з'єднаний з засобами (МО) вказаного першого датчика (8). обробки даних (12), які альтернативно приводять в 11. Газовий лічильник по будь-якому з пунктів 9 дію другий датчик (22), для того, щоб нагріти його і або 10, який відрізняється тим, що при вимірюдати йому можливість охолодитися і виміряти веванні величини витрати потоку (Æу) газу в каналі личину швидкості охолодження (Zx) протягом охо(6) засобів обробки даних (12) розраховують тимлоджування другого датчика (22), причому засоби часовий фактор (Ft), що коректує, який містить обробки даних (12) компенсують виміряну величисереднє значення (Ма) ряду величин швидкостей ну швидкості охолодження потоком (Мх) першого охолодження потоком (Мх) першого датчика (8) по датчика (8),щоб забезпечити компенсовану веливідношенню до вказаної фіктивної величини швидчину швидкості охолоджедння (Му) на основі векості охолодження (МО) першого датчика (8). личин швидкостей охолодження (Ма, Za) обох да12. Газовий лічильник по будь-якому з пунктів 7-11, тчиків (8, 22), отриманих раніше для потоку газу, і який відрізняється тим, що інтервал між послідовеличин швидкостей охолодження (Мд, Zg) обох вними періодами нагріву другого датчика (22) бідатчиків (8, 22), отриманих перед цим при нерухольше, ніж інтервал між послідовними періодами мому газі в каналі (6) і камері (16), і в якому компеннагріву першого датчика (8). сована величина швидкості охолодження (Му) використовується для вимірювання відповідної вели Винахід відноситься до способу і газового лічильника у відповідності до преамбул пунктів 1 і 7 формули винаходу, відповідно. Спосіб і газовий лічильник вищезазначеного типу описані в МО 9410540. Коли витрата газу, що проходить вздовж першого датчика, зменшується або збільшується, перший датчик буде, відповідно, охолоджуватися повільніше або швидше після нагріву. Тому, оскільки величина швидкості охолодження потоком може бути виміряна, відповідна величина витрати потоку може бути установлена по величині швидкості охолодження потоком шляхом використання вказаної тарувальної таблиці. Щільність газу може змінюватися при змінах температури і/або тиску газу. Коли щільність збільшується або зменшується, більша або менша кіль кість молекул газу буде ударятися об датчик в одиницю часу, і тому да тчик і буде о холоджуватися швидше або повільніше, відповідно. Відповідним чином, це відіб'ється на величині розколу потоку, яку також встановлюють по величині виміряної швидкості охолодження потоком. Іншими словами, з посиланням на положення при певній температурі і певному тиску, газовий лічильник буде вимірювати витрату газу з точки зору кількості молекул газу в одиницю часу вірніше, ніж об'єму в одиницю часу (як в мірних мембранах, що звичайно використовуються). Коли газовий лічильник тарований при вказаній певній температурі і вказаному певному тиску (або різних певних величинах, встановлених з використанням закону Бойля — Гей-Люссака), кіль 2 5 40010 6 кість молекул газу, що проходять в одиницю часу, шенні шляхом використання камери, яка сполучаяка являє собою виміряну величину розколу, поється з належним або основним каналом для в'язана з величиною швидкості охолодження поторідини, в якому в камері створюється, в основноком як тарувальна величина. При вимірюванні му, ста тичне навколишнє середовище по віднозгодом ідентичної величини швидкості охолодженшенню до потоку. Канал містить перший мікромісня, величина витрати потоку газу буде ідентичною ток або датчик мікроананометра, а камера містить також відповідній тарувальній величині витрати, другий датчик того ж типу, що і перший датчик. незалежно від величин температури і тиску в поДатчики-мікромістки такого типу повинні бути дальший час. Також, коли та ж кількість молекул встановлені з певною орієнтацією по відношенню газу, що і протягом тарування, проходить за ідендо потоку рідини, що проходить вздовж них, притичні періоди часу протягом тарування і після ньочому одне плече містка нагрівається вище за темго, газовий лічильник буде показувати ідентичні пературу навколишнього середовища, дисбаланс величини витрати незалежно від величин темпемістка вимірюється для того, щоб визначити виратури і тиску в подальший час. Тому газовий літрату рідини, яка проходить. Витрата, що визначечильник може бути тарований так, щоб показувати на першим датчиком, є нульовою, тобто він кореквеличину витрати потоку як об'єм в одиницю часу. тується шляхом віднімання від нього величини, Недолік газового лічильника по відомому рівотриманої при "нульовому" потоці. Другий датчик ню техніки полягає в тому, що при фактичному використовується для того, щоб виміряти величийого використанні, величини витрати, що показуни питомої теплоємкості, теплопровідності і щільються, будуть різними, коли потік газу відмінний ності рідини, яка міститься, в основному, в нерувід газу, що використовується протягом тарування. хомому стані в камері. У документі не Тому буде необхідно тарувати газовий лічильник з розкривається, як це виконане, але згадується використанням газу, який ідентичний тому газу, система, описана в заявці, що одночасно розглядля використання з яким призначений лічильник. У дається. багатьох положеннях, таких, як у разі використанХоч формула, описана в US-A-4885938, е проня природного газу, може бути проблема з точки стою, її застосування вимагає додаткової системи зору безпеки, поводження з відпрацьованим газом для встановлення величин трьох незалежних і вартості. Щоб поставити газовий лічильник цього змінних, що робить цей спосіб по відомому рівню типу з певним діапазоном точності вимірювань, техніки і витратомір дуже складними, громіздкими і потрібно виготовляти, тарувати і мати в наявності дорогими при використанні як домашній газовий газові лічильники багатьох типів, результатом чого лічильник. е подальше зростання вартості. У той час, як за допомогою способу, описаного Крім того, після установлення лічильника в US-A-4885938, вимірюють і компенсують велищільність газу, який повинен бути виміряний, може чину ви трати безпосередньо, за допомогою сповідрізнятися з інших причин. Наприклад, у разі собу, описаного в WO 9410540, швидкість охолоприродного газу, постачальники отримують газ джування заздалегідь нагрітого датчика вимірюють декількох складів, і вони будуть намагатися постабез вимірювання або визначення інших властивовити споживачам їх суміш, яка мала б теплотворну стей потоку рідини після установлення лічильника. здатність на одиницю об'єму, по можливості, поМетою цього винаходу є усунення нестач вістійною. Для того щоб це виконати, може бути домого рівня техніки, згаданих раніше. доданий будь-який підходящий допоміжний газ, Отже, винахід передбачає спосіб і газовий лінаприклад, азот. Однак, внаслідок цього щільність чильник, як описано в пунктах 1 і 7 формули винаотриманого газу (або газової суміші), що поставходу, відповідно. У такому способі і газовому лічиляється споживачам, може відрізнятися від разу льнику тарування може мати місце при будь-якому до разу при ідентичних температурах і тиску, що підходящому газі, навіть повітрі. Чутливість до створює в результаті різні величини швидкості зміни щільності в зв'язку із зміною складу газу (або охолодження і, отже, різні пов'язані з ними велисуміші газів) значно знижена. Після тарування вичини витрати незалежно від ідентичності величини мірюються тільки швидкості охолоджування обох об'єму в одиницю часу, і тому призводить до некодатчиків, і вони використовуються в розрахунках ректності виміряних величин. для компенсації швидкості охолоджування першоУ US-A-4885938 описаний спосіб компенсації го датчика і визначення за допомогою цієї витрати результатів вимірювань масового потоку рідинним газу в каналі. Це робить спосіб і газовий лічильник витратоміром типу термічного мікроананометра зручними у використанні, в основному, з викориспри змінах відсоткового складу рідини, потік якої танням одного процесора, без необхідності в домає намір визначити або регулювати його. Спосіб датковому обладнанні. містить наступні стадії: отримують і підтримують Додаткові характеристики і переваги будуть очемасовий потік рідини нульової величини у відсотвидними з наступного опису переважного конструкковому відношенні до виходу датчика мікроананотивного виконання газового лічильника, відповідно метра; отримують питому теплоємкість, теплопродо винаходу, в поєднанні з кресленнями, на яких: відність і щільність рідини; і отримують коректоФіг.1 зображає схематично вказане конструкваний масовий потік з нульового масового потоку у тивне виконання газового лічильника; відповідності зі спеціальною формулою, що вклюФіг. 2 електронна схема, що використовується чає вказані чотири незалежні змінні. З цією метою з вказаним газовим лічильником; величини питомої теплоємкості, теплопровідності Фіг. 3 діаграма температури датчика, що викоі щільності газу встановлюють з вимірювань статиристовується з газовим лічильником, як функції чним ананометром рідини у відсотковому відночасу для різних витрат газу. 3 7 40010 8 Конструктивне виконання газового лічильника, Перетворювачі 28 і 33 розділені за часом вкаякий схематично показаний на фіг.1, містить корзаними подільниками напруги і керуються мікрокопус 1, який може мати будь-яку відповідну форму, мп'ютером 35 через з'єднання36 для того, щоб таку, як труба. При використанні газовий лічильник мати вивід цифро-аналогового перетворювача 28 дає можливість газу (або суміші газів) пройти чена виводі 26 або 27, і в той же час мати увід анарез корпус 1 у напряму, вказаному стрілкою 2. лого-цифрового перетворювача 33 з уводу 31 або Всередині корпусу 1 розташована трубна час32, відповідно. тина 5, яка утворює канал 6, осьова лінія якого Два NPN транзистори 41, 42 мають колектори, переважно паралельна вказаному напряму 2. Всеякі з'єднані з уводами 31, 32, відповідно, аналогоредині каналу 6 розташований датчик 7, що визнацифрового перетворювача 33, їх емітери з'єднані чає температуру навколишнього середовища. Ниіз "землею" 25, і їх бази індивідуально з'єднані з жче по потоку від датчика 7 розташований датчик мікрокомп'ютером 35. 8, що вимірює витрату в каналі 6. Датчики 7, 8 Мікрокомп'ютер 35 з'єднаний з пристроєм дисз'єднані відповідними проводами 9, 10, відповідно, плея 44, який підходить для показу виміряної виіз засобами обробки даних 12. трати і/або сумарного об'єму, що проходить через Датчики 7, 8 можуть бути датчиками будьгазовий лічильник. якого типу, які можна нагріти протягом періоду Крім того, мікрокомп'ютер 35 може бути з'єднагріву, і о холоджування яких може регулюватися і наний з уводом/ виводом термінала (I/O) 45, який вимірюватися засобами обробки даних 12 протяможе бути використаний для цілей телеметрії. гом наступного періоду охолоджування. Надалі Робота електронної схеми, показаної на фіг. 2 передбачається, що датчики 7, 8 являють собою для подільника напруги з датчиками 7, 8, здійснютермістори, що мають негативний температурний ється таким чином: коефіцієнт. Протягом періоду нагріву мікрокомп'ютер 35 Газовий лічильник того ти пу, який описаний контролює цифро-аналоговий перетворювач 28, далі з посиланням на Фіг.1, описаний в щоб подати певну напругу на ви від 26, контролює WO 9410540. Його робота буде описана далі в тій транзистор 41, щоб він не проводив струм, і контмірі, в якій вона відноситься до цього ви нахо ду. ролює аналого-цифровий перетворювач 33, щоб Крім того, відповідно до винаходу, змонтована перетворити напругу на уво ді 31 в цифрову ве лидопоміжна деталь 15, що має камеру 16, яка відчину і подати її в мікрокомп'ютер 35. Ця цифрова крита з торця зверху по потоку і яка має детальвеличина є різницею температур між датчиками 7, кришку 17 на торці знизу по потоку. Переважно, 8. Коли температура обох датчиків 7, 8 є ідентичдопоміжна деталь 15 являє собою трубну частину, ною, і датчики 7, 8 також є ідентичними, вказана в якій осьова лінія паралельна напряму 2 потоку вхі дна напруга дорівнює полови ні напруги на вивогазу. Більш переважно, щоб деталь-кришка 17 ді 26 цифро-аналогового перетворювача 28. Ця мала маленький центральний отвір 18 для того, температура є температурою навколишнього сещоб дати можливість невеликому потоку газу редовища ТА га зу, що поступає в газовий лічильпройти через вказану камеру 16, щоб її вміст освіник. Приймаючи, що газовий лічильник вже пражався потоком газу (суміші). цює деякий час, миттєва температура розташоваЯк і в каналі 6, всередині камери 16 розташоного нижче по потоку датчика 8 являє собою завані датчик 21, що визначає температур у навкоздалегідь визначену величину ТВ-ТА, яка вище лишнього середовища, і нижче по потоку датчик вказаної те мператури навколишнього се редовища 22, що вимірює витрату. Датчики 21, 22 з'єднані із ТА. З цього моменту ча су мікрокомп'ютер 35 підвизасобами обробки даних 12 відповідними провощує напругу на виводі 26 цифро-аналого вого педами 23, 24. ретво рювача 28 і контролює транзистор 41 для тоПереважно, щоб тип датчиків 21, 22 був іденго, щоб він проводив струм в обхід, таким чином, тичним типу датчиків 7, 8. Це полегшить підготовку датчика 7. Внаслідок цього датчик 8 нагрівається, формул для обробки сигналів вимірювань від дата датчик 7 (по суті) не нагрівається. Цей процес чиків 7, 8, 21, 22 і тарування. вказаного вимірювання і нагріву, як описано, поНа Фіг. 2 зображені вказані датчики 7, 8, 21, 22 вто рюється з перервами, і напруга на виводі 26 і засоби обробки даних 12 більш докладно. регулюється протягом часу цього процесу для тоЯк показано, кожна пара датчиків 7, 8 і 21, 22, го, щоб температура датчика 8 слідувала заздалевідповідно, з'єднані як подільник напруги, один кінець гідь визначеному нахи лу, та кому як пряма лінія, якого з'єднаний із "землею" або масою 25, а інший показана на фіг. 3, між температурами ТВ і ТС для кінець якого з'єднаний з виводом 26, 27, відповідно, кожного та кого періоду нагріву t0 - t1. цифро-аналогового перетворювача 28. Проміжний Коли буде досягнута певна температура ТС, вузол вказаних подільників напруги з'єднаний з увояка вище, ніж ТВ, напруга для нагріву датчика 8 дом 31, 32, відповідно, аналого-цифрового перетвозамінюється напругою для вимірювання темперарювача 33. Цифро-аналоговий перетворювач 23 тури датчика 8. Протягом подальшого періоду з'єднаний з мікрокомп'ютером 35, щоб отримувати охолоджування датчик 8 прагне охолодитися від паралельні дані з мікрокомп'ютера 35 для подачі температури ТС до температури навколишнього вихідної напруги на вивід 26 або 27, значення якого середовища ТА. Однак після досягнення темперавідповідає величині вказаних даних. тури ТВ вказаний процес нагріву починається Аналого-цифровий перетворювач 33 з'єднаний знов, і так далі. з мікрокомп'ютером 35 для подачі в нього даних, Час періоду охолодження t1-t2, протягом якого значення яких відповідає величині вхідного сигнатемпература датчика 8 знижується від ТС до ТВ, лу на уводі 31 або 32. являє собою показник витрати газу. Якщо витрата 4 9 40010 10 зменшується, датчик 8 буде о холоджуватися повіFt тимчасовий фактор, що коректує, для льніше, і вказаний період охолодження продовжуМО. ється довше, наприклад, t1-t3 або t1-t4. Те ж заВеличина витрати газу, яка повинна бути розстосоване, коли щільність газу (суміші) рахована для визначення Мх: зменшується. Температура ТВ може бути будь-якою температурою, яка дає можливість досить точних вимірювань. Наприклад, ТС-ТВ=15° і ТВ-ТА=1,6* (конспри танта часу кривої охолодження). Робота подільника напруги з датчиками 21, 22 ідентична роботі подільника напруги з датчиками 7, 8. Однак, цикл нагріву-охолодження для подільника напруги з датчиками 21, 22 не повинен бути таким частим, як при роботі подільника напруги з датчиками 7, 8. В результаті датчик 22 буде працювати менше, ніж датчик 8, і тому може бути використаний для компенсації тимчасового фактора датчика 8, як буде показано далі. Оскільки витрата в камері 16 по суті рівна нулю, причому це положення створюється також протягом часу тарування і після установлення газового лічильника на місце, на початку при "нульовому" потоці витрата газу, як функція константи часу швидкості охолодження датчика 8, може бути компенсована для різних складів газу шляхом виТарування: користання "нульового" потоку" — величини швидГазовий лічильник відповідно до винаходу мокості охолодження потоком датчика 22 для потоку же бути тарований з використанням тарувального газу відносно цієї ж величини, отриманої протягом газу, який відрізняється від газу, для якого признатарування для тарувального газу, за який може чений газовий лічильник. Зокрема, тарувальним бути використане повітря. газом є повітря, яке використовується в наступних Формули, які повинні бути використані для таприкладах (константи часу в мілісекундах і великої компенсації, будуть різними в залежності від чини витрати газу в л/година). типу використаних датчиків. Однак, як приклад Прийнято, що протягом тарування виміряне, буде описаний підхід для випадку, коли вказані що: датчики являють собою термістори. Mc = 12319iZc = 12851. У наступних формулах прийняті такі позначення: Якщо проміжок часу не мав місця протягом таǾ витрата (об'єм на одиницю часу); рування, отже, Ма = МО, так що Ft = І. Тоді: М константа часу о холодження датчика 8; МО = 12851*12319/12851*1 = 12319; і Z константа часу о холодження датчика 22; FО = (12319-12319) /12319/358,4 = 0; Mс, Zc виміряні величини М, Z для тар уваДля використаної в прикладі величини витрати льного газу в нерухомому стані (тобто як в каналі потоку тарувального газу приМх=3410мс; 8, так і в камері 16); Му=3410* (12319/12319 + 0) = 3410. Mi, Zi первинні величини M, Z для конкретДодатково прийняті тарувальні пари (Ǿ , М), рівні ного газу, при використанні в нерухомому стані; (900, 3581) і (1200, 3303), є найближчими з обох стоМg, Z M, Z для використання в формулі, що рін до тієї пари, яка розрахована для Му = 3410. визначає МО: протягом тарування: Mc, Zc при Тоді: установці газового лічильника: Мі, Zi після устаноǾу=900 * Ехр [ (3581-3410) / (3581-303) *Ln вки: виміряні при Ǿ =0 ; (1200/900)] = 1074. Mx, Zx M, Z протягом вимірювання потоку Робота з призначеним для використання гагазу, зокрема, при Ǿ ≠0; зом: Ма, Za Мx, Zx, усереднені по певному числу, Приймаючи, що для газу, для використання з наприклад, 32) виміряних величин; яким призначений газовий лічильник, вихідними МО розрахована величина М (фіктивна даними для початку розрахункового процесу є: первинна) для потоку газу, який передбачається Mi = 10907 і Zi = 11459. нерухомим; Після установлення газового лічильника, і коМу Мх, компенсована за рахунок МО; ли в камері 16 міститься вказаний газ, для якого Ǿу Ǿ, пов'язаний з Му; він призначений, газовий лічильник буде показуваǾj, (Мj) тар увальна таблиця для ряду пар ти, що потік Z≠Zc і тому привласнить величинам (Ǿ, М) для тарувального газу; наступні вихідні значення: М1, М2 приклад двох послідовних величин Zc = Zi, Zg = Zi, Za = Zi, Mg = Mi і Ма = Mi, так Mj при M1≥My>M2; що; FO первинний фактор, що коректує, для Zc = 11459, Zg = 11459, Za = 11459, Mg = 10907 і МО ≠ Мс; Ма = 10907. Fс(Ǿ) таблиця тарувальних факторів Fc, що Під час установлення ніякі значні проміжки чакоректують, для декількох Ǿ вказаного тарувальсу не мають місця, і Ма = МО, так що Ft = 1. Тоді: ного газу; МО = 11459*10907/11459*1 = 10907 5 11 40010 12 Далі приймається, що у вказаній прийнятій як ку, визначається меншою витратою в третьому приклад величині витрати потоку Мх = 3410 мс, і прикладі, аніж у другому прикладі, що означає, що згідно з тарувальною таблицею відповідна велив третьому прикладі щільність газу значно більша, чина для Fc = 145, так що ніж у другому прикладі. Однак, насправді передбаFO = (12319 - 10907) /12319*145/358,4 = 0,04637; чається, що споживач отримує ідентичні об'єми в My = 341 О* (12319/10907 + 0,04637) = 4010; і , одиницю часу, можливо тому, що теплотворна Ǿу = 600*Ехр [(4042 - 4010) / (4042 - 3581) *Ln здатність в одиницю об'єму і часу регулюється (900/600)] = 617. постачальником таким чином, що вона є постійРобота з іншим газом, що використовується: ною, у разі вказаного іншого газу буде потрібна Приймаємо, що середня швидкість охолобільша витрата, що в результаті дасть меншу кондження датчика 22 при "нульовій" витраті в камері станту часу, ніж Мх = 3410 мс, що, в свою чергу 16 змінюється до Za = 11246. Оскільки така зміна створить більшу розрахункову величину витрати, не може бути викликана зміною температури або ніж Ǿу = 570 л/годину для того, щоб споживач тиску, як описано раніше, вона повинна бути виотримав ту ж величину теплотворної здатності в кликана зміною щільності газу або суміші газів. одиницю часу. Тоді при: З вище викладеного буде ясно, що газовий ліZc = 11459, Zg = 11459, Za = 11246, Mg = 10907 і чильник відповідно до винаходу забезпечує корекМа = 10907, тне вимірювання величин витрати газу незалежно так що: від його температури, тиску і складу по відношенМО = 11246*10907/11459*1=10704 ню до тарувального газу. (якщо Ма < МО, то Ft = 1); Зазначено, що газовий лічильник відповідно FO = (12319 - 10704) /12319*145/358,4 = 0,05304; до винаходу може бути змонтований декількома My = 3410* (12319/10704 + 0,05304) = 4105; і різними способами. Наприклад, трубна частина 5 Ǿy=300*Exp[(4885 4105)/(4885на фіг.1 може бути виключена, причому датчики 7, 4042)*Ln(600/300)l=570 (відмітимо зміну пар (Ǿj, 8 розташовані в корпусі 1, який діє як канал 6. ДаMj) при зміні My). лі, засоби обробки даних 12 можуть містити ASIC з З вищевикладеного буде ясно, що виміряна подвійними інтегрованими цифро-аналоговими і константа часу, прийнята як приклад, Мх = 3410 мс аналого-цифровими перетворювачами. як у другому, так і в третьому прикладах розрахун Фіг. 1 Фіг. 2 6 13 40010 14 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 456-20-90 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: G01F 7/00, G01F 5/00, G01F 1/684

Мітки: витрати, вимірювання, величини, лічильник, спосіб, нього, газу, газовий

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-40010-sposib-vimiryuvannya-velichini-vitrati-gazu-i-gazovijj-lichilnik-dlya-nogo.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб вимірювання величини витрати газу і газовий лічильник для нього</a>

Подібні патенти