Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища, який включає нагрівання термочутливого елемента, охолодження його після нагрівання потоком се­редовища, яке контролюється, вимірювання температури tсер. середовища, фіксацію двох моментів часу в процесі охолодження термочутливого елемента, врахування двох значень температури t1 та t2 (t1>t2) термочутливого елемента у вказані моменти часу та вимірювання інтервалу часу  між вказаними моментами, який відрізняється тим, що врахування двох вказаних значень температури здійснюють вибором вказаних моментів часу на експоненційній ділянці функції охолодження, вимірюванням відношення (t1-tсер.)/(t2-tcep.) та обчисленням постійної часу  експоненційної ділянки за формулою

а витрату рідкого чи газового середовища визначають за виміряними значеннями температури середовища та постійної часу.

2. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 1, який відрізняється тим, що вказані моменти часу вибирають за умови, щоб

де е - друга визначена межа.

3. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що вимірювання відношення (t1-tсер.)/(t2-tcep.) здійснюють способом непрямих вимірювань через вимірювання різниць (t1-tсер.) та (t2-tcep.), яке проводять шляхом вимірювання інформативного параметра термочутливого елемента у відповідні моменти часу та обчислення різниць на основі відомої залежності інформативного параметра від температури, та обчисленням відношення.

4. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 3, який відрізняється тим, що термочутливий елемент має лінійну залежність його інформативного параметру від температури, а вимірювання відношення (t1-tсер.)/(t2-tcep.) проводять шляхом вимірювання відношення відповідних різниць інформативного параметра.

5. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 3 або 4, який відрізняється тим, що інформативним параметром термочутливого елемента є електричний опір.

6. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 5, який відрізняється тим, що додатково здійснюють розряд електричної ємності відомого значення С через опір R термочутливого елемента, вимірюють постійну часу  розряду і розраховують опір термочутливого елемента за формулою:

7. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 6, який відрізняється тим, що постійну часу вимірюють шляхом вимірювання двох значень електричної напруги U1 та U2 (U1>U2) у процесі розряду ємності та інтервалу часу  між моментами, які відповідають цим значенням напруги, та обчислення постійної часу за формулою

*   

*   

8. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 7, який відрізняється тим, що вказані два значення напруги вибирають за умови, щоб

U1/U2=e.

9. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп. 2-8, який відрізняється тим, що врахування двох значень температури t1 та t2 термочутливого елемента у процесі охолодження здійснюють шляхом безперервного вимірювання величини, пропорційної різниці температур t-tcep., де t - поточне значення температури, фіксації моменту початку інтервалу, що вимірюється, у довільний момент часу після початку охолодження за експоненційним законом та величини, пропорційної t1-tcep., у цей момент та фіксації моменту, коли значення t=t2 задовольняє рівнянню з п.2.

10. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп. 5-9, який відрізняється тим, що нагрівання термочутливого елемента здійснюють шляхом пропускання через нього електричного струму.

11. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що нагрівання термочутливого елемента проводять протягом завчасно визначеного фіксованого інтервалу часу при завчасно визначеній потужності нагрівання.

12. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що початок інтервалу часу, що вимірюється, встановлюють через завчасно встановлений проміжок часу після початку нагрівання.

13. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що вимірювання витрати проводять циклічно.

14. Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п. 12 або 13, який відрізняється тим, що інтервал часу нагрівання, потужність нагрівання та момент початку інтервалу часу, що вимірюється, змінюють відповідно до змін параметрів потоку середовища.

Текст

1 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища, який включає нагрівання термочутливого елемента, охолодження його після нагрівання потоком середовища, яке контролюється, вимірювання температури t c e p середовища, фіксацію двох моментів часу в процесі охолодження термочутливого елемента, врахування двох значень температури ti та Ь (ti>t2) термочутливого елемента у вказані моменти часу та вимірювання інтервалу часу Д і між вказаними моментами, який відрізняється тим, що врахування двох вказаних значень температури здійснюють вибором вказаних моментів часу на експоненційній ДІЛЯНЦІ функції охолодження, вимірюванням відношення (titcep )/(t2-tCep) та обчисленням постійної часу т, а експоненційної ділянки за формулою Ах а витрату рідкого чи газового середовища визначають за виміряними значеннями температури середовища та постійної часу 2 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 1, який відрізняється тим, що вказані моменти часу вибирають за умови, щоб U-t Lcep Н (trtcep )/(t2-tcep) ЗДІЙСНЮЮТЬ СПОСОбОМ НвПрЯМИХ вимірювань через вимірювання різниць (ti-t cep ) та (t2-tCep), яке проводять шляхом вимірювання інформативного параметра термочутливого елемента у ВІДПОВІДНІ моменти часу та обчислення різниць на основі відомої залежності інформативного параметра від температури, та обчисленням відношення 4 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 3, який відрізняється тим, що термочутливий елемент має лінійну залежність його інформативного параметру від температури, а вимірювання відношення (titcep )/(t2-tCep) проводять шляхом вимірювання відношення ВІДПОВІДНИХ різниць інформативного параметра 5 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 3 або 4, який відрізняється тим, що інформативним параметром термочутливого елемента є електричний опір 6 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 5, який відрізняється тим, що додатково здійснюють розряд електричної ємності відомого значення С через опір R термочутливого елемента, вимірюють постійну часу T,RC розряду і розраховують опір термочутливого елемента за формулою 7 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 6, який відрізняється тим, що постійну часу вимірюють шляхом вимірювання двох значень електричної напруги Ui та ІІ2 (ІІі>ІІ2) у процесі розряду ємності та ЯКІ та = Є, L 2 L cep де є - друга визначена межа З Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 1 або 2, який відрізняється тим, що вимірювання відношення ю C O О R=T/C інтервалу часу Х1-2 між моментами, відповідають цим значенням напруги, обчислення постійної часу за формулою О 8 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 7, який 49035 відрізняється тим, що вказані два значення напруги вибирають за умови, щоб Ui/U2=e 9 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп 2-8, який відрізняється тим, що врахування двох значень температури ti та t 2 термочутливого елемента у процесі охолодження здійснюють шляхом безперервного вимірювання величини, пропорційної різниці температур t-t c e p , де t поточне значення температури, фіксації моменту початку інтервалу, що вимірюється, у довільний момент часу після початку охолодження за експоненційним законом та величини, пропорційної ti-tCep, у цей момент та фіксації моменту, коли значення t=t2 задовольняє рівнянню зп2 10 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп 5-9, який відрізняється тим, що нагрівання термочутливого елемента здійснюють шляхом пропускання через нього електричного струму Цей винахід стосується контрольновимірювальної техніки, а саме, способів вимірювання витрати потоку рідини або газу у промислових використаннях для обліку енергоресурсів (природного газу, нафти та нафтопродуктів), води та викидів промисловими підприємствами рідких та газоподібних ВІДХОДІВ у атмосферу Відомий спосіб вимірювання витрати, який включає вимірювання перепаду тиску на пристрої, що звужується Цей спосіб заснований на ВІДОМІЙ залежності статичного тиску від швидкості потоку і втілений у американських приладах «Суперфлоу1» та «Суперфлоу-2», які є єдиними, що зараз використовується у системах промислового транспортування газу та нафти в Україні Недоліками цього способу є те, що пристрої на їх основі мають великі габарити та високу вартість Крім того, спосіб забезпечує малий відносний динамічний діапазон вимірювання (усього 1 3), знижає пропускну здатність трубопроводу, потребує великої трудоємності при монтуванні та перемонтуванні та різних типорозмірів датчиків для різних діаметрів трубопроводу, а також супроводжується труднощами при стиковці засоба вимірювання з автоматичними системами управління ВІДОМІ теплові способи вимірювання витрати, які є непрямими способами вимірювання, заснованими на вимірюванні параметрів потоку, який контролюється, параметрів функції охолодження термочутливого елемента потоком за рахунок зносу тепла та обчисленні витрати за відомими формулами Найбільш близьким до способу, що заявляється, є тепловий спосіб вимірювання витрати, описаний у авторському СВІДОЦТВІ СРСР № 1126818, опубл 30 1184р. який включає 11 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп 1-10, який відрізняється тим, що нагрівання термочутливого елемента проводять протягом завчасно визначеного фіксованого інтервалу часу при завчасно визначеній потужності нагрівання 12 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп 1-11, який відрізняється тим, що початок інтервалу часу, що вимірюється, встановлюють через завчасно встановлений проміжок часу після початку нагрівання 13 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за будь-яким з пп 1-12, який відрізняється тим, що вимірювання витрати проводять циклічно 14 Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища за п 12 або 13, який відрізняється тим, що інтервал часу нагрівання, потужність нагрівання та момент початку інтервалу часу, що вимірюється, змінюють ВІДПОВІДНО до змін параметрів потоку середовища нагрівання термочутливого елемента з наступним охолодженням його після нагрівання потоком середовища, яке контролюється, вимірювання температури середовища, двох значень температури термочутливого елемента у процесі охолодження та інтервалу часу охолодження між цими двома значеннями температури термочутливого елемента, причому нижнє граничне значення температури змінюють у часі пропорційно ЗМІНІ температури потоку, а різницю між температурами нагріву та охолодження підтримують постійною Недоліками цього способу є велика похибка вимірювання, обумовлена неврахуванням реальної функції залежності температури термочутливого елемента при охолодженні від часу, яка, як теоретично показано, наприклад, у монографії А Н Тихонов, А А Самарский «Уравнения математической физики» М, 1996р стор 459 та експериментальне доведено у роботі М Є Босша, Л П Пасічника та Г В Коло дія «Промышленный расходомер Циклон-2», М, Измерительная техника (у друку), є експоненційною функцією Крім того, апаратурна реалізація цього способу досить складна, бо для підтримання постійної різниці між температурами нагріву та охолодження необхідно вимірювати абсолютні значення температури, що до того ж підвищує похибку вимірювання витрати Ще одним недоліком відомого способу є підвищена вартість апаратури, яка його реалізовує, завдяки високим вимогам до складових елементів У зв'язку з цими недоліками спосіб не знайшов промислового використання В основу цього винаходу поставлено задачу вдосконалення способу вимірювання витрати рідкого або газового середовища з тим, щоб шляхом введення нових операцій знизити похибку 49035 вимірювання та спростити апаратурну реалізацію способу і завдяки цьому знизити вартість його реалізації Поставлена задача вирішується тим що у відомий спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища, який включає нагрівання термочутливого елемента з наступним охолодженням його потоком середовища, яке контролюється, фіксацію двох моментів часу в процесі охолодження термочутливого елемента, врахування двох значень температури ti та Ь (ti > Ь) термочутливого елемента у вказані моменти часу та вимірювання інтервалу часу Ат між вказаними моментами, додатково включають таю операції врахування двох вказаних значень температури здійснюють вибором вказаних моментів часу на експоненційній ДІЛЯНЦІ функції охолодження, вимірюванням відношення (ti tCep)(t2 - t c e p ) та обчисленням постійної часу х а експоненційної ділянки за формулою експериментальне виміряних значень параметрів, ха - постійна часу, яка вимірюється у процесі виконання способу, х - параметр, який залежить від характеру потоку (турбулентний чи ламінарний), вибір значення параметра х проводиться на основі діапазону, у якому лежить виміряне значенняр Подальшим вдосконаленням цього способу є введення такої суттєвої ознаки, як вибір вказаних моментів часу за умови, щоб де є - друга визначна межа Це приводить до того, що виміряний інтервал часу дорівнює ПОСТІЙНІЙ часу експоненціальної функції, а це в свою чергу спрощує процес вимірювання постійної часу, а, значить, спрощує апаратуру, яка реалізовує цей спосіб Наступним вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є введення такої суттєвої ознаки, ЯК ТЄ, ЩО ВИМірЮВаННЯ ВІДНОШеННЯ (ti - tbep)(t2 а про витрату судять за виміряними значеннями температури середовища та постійної часу Суттєвою ознакою цього винаходу є те, що вводяться нові операції Технічний результат, який можна отримати в результаті використання цього способу полягає у такому Як і усі фізичні процеси вільного відновлення стану після збудження, процес охолодження термочутливого елемента після нагрівання проходить за експоненційною залежністю температури від часу за винятком перехідного процесу одразу після відключення джерела живлення, що нагріває термочутливий елемент Цей перехідний процес обумовлений тепловою шерційністю термочутливого елемента Але після перехідного процесу функція охолодження стає експоненційною Отже вибираючи верхнє та нижнє значення температури на цій ДІЛЯНЦІ та враховуючи реальну експоненційну залежність шляхом вимірювання постійної часу, яка одна є характеристикою цієї функції, добиваються більш коректного врахування функції охолодження, що призводить до зниження похибки вимірювання Врахування цієї залежності викликає необхідність уточнити формули для розрахунку витрати Так, наприклад, для конкретного варіанта здійснення цього винаходу, втіленого у промисловому витратомірі «Циклон-2», описаному у цитованій вище роботі М Є Босіна, Л П Пасічника та Г В Коло дія, масова витрата G рідкого середовища обчислюється за формулою -~AQP , де Ао - константа, яка залежить від геометричних параметрів трубопроводу та датчика з термочутливим елементом, теплофізичних параметрів середовища та динамічних парамерів потоку, А о розраховується на основі tcep) здійснюють способом непрямих вимірювань через вимірювання різниць (ti - t cep ) та fe - t c e p ), яке проводять шляхом вимірювання інформативного параметра термочутливого елемента у ВІДПОВІДНІ моменти часу та обчислення різниць на основі відомої залежності інформативного параметра від температури, та обчисленням їх відношення Це дозволяє не вимірювати самі значення температури, а вимірювання різниць значень температури, що призводить до зниження похибки вимірювань завдяки тому, що виключається аддитивна складова систематичної похибки вимірювань Ще одним подальшим вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є введення суттєвої ознака, яка полягає у тому, що використовують термочутливий елемент, який має лінійну залежність його інформативного параметру від температури, а вимірювання відношення (ti tcep)(t2 - tcep) проводять шляхом вимірювання відношення ВІДПОВІДНИХ різниць інформативного параметра Це дозволяє ще більш знизити похибку вимірювань завдяки тому, що коефіцієнт перетворення (мультипликативна складова систематичної похибки вимірювань) перестає впливати на похибку вимірювання відношення різниць температур Наступним вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є можливість використання термочутливого елемента, інформативним параметром якого є електричний опір Це, з одного боку, дозволяє спростити вимірювальну апаратуру, оскільки з'являється можливість використовувати термочутливий елемент як нагрівник самого себе, а з другого - суттєво спрощується процес його градуювання Ще одним наступним вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є введення такої 49035 додаткової ознаки, як здійснення операції розряду електричної ємності відомого значення С через опір R термочутливого елемента, вимірювання постійної часу XRC розряду та обчислення опору термочутливого елемента за формулою R С Це забезпечує подальше зниження похибки вимірювання витрати та спрощує апаратурну реалізацію способу, оскільки вимірювання інформативного параметра термочутливого проводиться через вимірювання часового параметра, який, як відомо, може бути виміряний з надзвичайно малою відносною похибкою Крім того, це дозволяє суттєво зменшити витрати на кабель, що з'єднує конденсатор з термочутливим елементом, оскільки вимоги до цього кабелю суттєво нижчі, ніж у відомому способі Це особливо важливо у випадку магістральних трубопроводів та багатоканальних схем вимірювання, коли місце, де знаходиться термочутливий елемент, може знаходитись на великих відстанях від решти вимірювальної апаратури Подальшим вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є введення додаткових нових операцій, а саме, вимірювання постійної часу шляхом вимірювання двох значень електричної напруги Ui та LbfUi > U2) у процесі розряду ємності та інтервалу часу Дхі 2 між моментами, які відповідають цим значенням напруги, та обчислення постійної часу за формулою •RC Дг12 д Це дозволяє ще в більшому степені спростити апаратурну реалізацію способу завдяки тому, що порогові пристрої, які реагують на встановлені значення електричної напруги, одночасно фіксують моменти часу які відповідають цим встановленим значенням і між яким вимірюється інтервал часу Ще одним новим вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є можливість введення критерію вибору двох вказаних вище значень напруги за умови U1/U2 = є Це дозволяє безпосередньо вимірювати постійну часу процесу розряду ємності, в цьому разі Дхі 2 = XRC І ЦИМ спростити апаратурну реалізацію способу Ще одним наступним вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є можливість здійснення операції врахування двох значень температури ti та \а термочутливого елемента у процесі охолодження шляхом безперервного вимірювання ВеЛИЧИНИ, ПРОПОРЦІЙНОЇ ріЗНИЦІ Т е м п е р а т у р t - tcep, де t - поточне значення температури, фіксації моменту початку інтервалу, що вимірюється, у довільний момент часу після початку охолодження за експоненцшним законом та величини, пропорційної ti - tcep, У цей момент та фіксації моменту, коли значення t = \а задовольняє рівнянню (1) 8 Технічний результат, який можна одержати завдяки цьому полягає у такому Вимірювання величини (наприклад постійної часу розряду XRC), пропорційної різниці температурі, виключає таку складові систематичної похибки вимірювань, як аддитивна, яка виключається за рахунок вимірювання різниці Вимірювання відношення різниць температур, як цього вимагає рівняння (1) виключає і мультипликативну складову, яка є похибкою коефіцієнту пропорційності (коефіцієнту перетворення) і виключається за рахунок пропорційності вимірюваної величини температурі Безперервне вимірювання одного й того ж параметра спрощує апаратурну реалізацію способу Крім того, при наявності у вимірювальній апаратурі процесора, з'являється можливість прогнозування моменту часу, у який задовольняється рівність (1) і прийняти заходи щодо підвищення точності фіксації цього моменту часу Одним з найважливішим вдосконалень цього способу згідно з цим винаходом є можливість здійснення нагрівання термочутливого елемента шляхом пропускання через нього електричного струму Це суттєво спрощує апаратурну реалізацію цього способу у порівнянні з відомим способом завдяки відсутності спеціального нагрівника, а, найголовніше, зменшує шерційність термочутливого елемента і всієї системи Наступним важливим вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є можливість нагрівання термочутливого елемента протягом завчасно визначеного фіксованого інтервалу часу при завчасно визначеній потужності нагрівання Це обумовлено властивостями експоненційної функції, а саме, незалежністю її постійної часу від діапазону, на якому вона вимірюється Щоправда, похибка вимірювання не має таких властивостей Отже, можна завчасно визначити потужність та інтервал часу нагрівання, який буде незмінним для діапазону вимірювань витрати, який визначається допустимою похибкою вимірювань Реально це означає, що для даного трубопроводу та можливого діапазону значень параметрів середовища та швидкості потоку можна не слідкувати за змінами параметрів середовища та швидкості його потоку і користуватись одними й тими ж значеннями потужності та інтервалу часу нагрівання При цьому суттєво спрощується апаратурна реалізація способу Аналогічне за технічним результатом є наступне вдосконалення способу згідно з цим винаходом, яке полягає у тому, що початок інтервалу часу, що вимірюється, встановлюють через завчасно встановлений проміжок часу після початку нагрівання Достатньо тільки розрахувати, щоб для можливого діапазону значень параметрів середовища та швидкості потоку цей момент початку інтервалу часу знаходився саме на експоненційній ДІЛЯНЦІ функції охолодження Подальшим важливим вдосконаленням способу згідно з цим винаходом є те, що вимірювання витрати проводять циклічно Це дозволяє одержати кілька значень вимірюваної величини і для стабільного потоку знизити 49035 випадкову складову похибки вимірювання При нестабільному потоку це дає можливість слідкувати за зміною витрати при стабільних параметрах середовища, а при серйозних змінах вимірюваної величини навіть робити висновки про серйозні їх причини, такі, як розриви трубопроводів, значні зміни складу середовища і тп Природно, що для розширення можливостей цього способу необхідно все ж передбачити можливість змінювання інтервалу часу нагрівання, потужності нагрівання та моменту початку інтервалу часу, що вимірюється ВІДПОВІДНО ДО ЗМІН параметрів потоку середовища Саме це є останнім вдосконаленням способу згідно з цим винаходом, яке розширяє діапазон вимірювання витрати Приклад реалізації цього способу нижче описаний за допомогою креслень, при цьому Фіг 1 ілюструє приклад експериментально виміряної функції нагріву-охолодження термочутливого елемента за умов вимірювання витрати потоку повітря у трубопроводі, фіг 2 представляє блок-схему пристрою, який реалізує спосіб згідно з цим винаходом, Фіг 1 ілюструє порівняння експериментальної кривої охолодження термочутливого елемента потоком повітря після його нагрівання з теоретичною експоненційною кривою Як видно з фіг1, експериментальна крива через деякий час після початку охолодження майже повністю співпадає з теоретичною експоненційною кривою Розбіжності пов'язані з випадковою похибкою вимірювання та нестабільністю потоку На фіг 2 наведено блок-схему пристрою, який реалізує спосіб згідно з цим винаходом Пристрій для вимірювання витрати містить датчик температури 1, який включає термочутливий елемент у вигляді резистора 2 та конденсатор З Резистор 2 розміщений у потоку, що контролюється, а конденсатор 3 підключений паралельно резистору 2 та розміщений ззовні потоку До датчика 1 підключено вихід джерела живлення 4 Вихід датчика 1 підключений до сигнального входу блока 5 вимірювання постійної часу розряду конденсатора 3, який містить схему порівняння напруги на конденсаторі 3 з двома опорними напругами Ui та ІІ2 за умови, наприклад, що U1/U2 = є, та перетворювач час - код Пристрій містить також мікроконтроллер 6, до входу якого підключений вихід блока 5 вимірювання постійної часу Перший вихід мікроконтроллера 6 з'єднаний з синхронізуючим входом блока 5 вимірювання постійної часу Другий вихід мікроконтроллера 6 підключений до управляючого входу джерела живлення 4, а третій його вихід - до індикатора 7 та який здійснює управління процесом вимірювання, обробку, зберігання та видачу інформації, та індикатор 7 Елементи схеми підібрані таким чином, що величина опору R резистора 2 значно менше величини еквівалентного опору решти схеми, а величина ємності Ск конденсатора 3 - значно більше величини еквівалентної ємності решти схеми Тому можна з великою точністю вважати, 10 що розряд конденсатора 3 здійснюється з постійною часу розряду XRC = RC Резистор 2 виконаний у вигляді біфілярної обмотки мідного проводу і його опір ЛІНІЙНО залежить від температури Оскільки ємність Ск = const, залежність XRC ВІД температури також лінійна Пристрій працює таким чином Мікроконтроллер 6 генерує імпульси, які з його другого виходу поступають на вхід джерела живлення 4 Останній впродовж тривалості імпульсів на вході подає напругу на резистор 2 Спочатку вимірюється температура середовища Мікроконтроллер 6 починає генерувати короткі імпульси, впродовж яких джерело живності 4 заряджає конденсатор З Після закінчення кожного імпульсу заряду конденсатор 3 починає розряджатися через резистор 2 Період імпульсів заряду не може бути меншим, ніж сума тривалості імпульсу заряду та часу практично повного розряду конденсатора З Поточна напруга на конденсаторі 3 поступає на сигнальний вхід блока 5 вимірювання постійної часу і порівнюється з встановленими у схемі порівняння напругами Ui та ІІ2 Мікроконтроллер 6 управляє також блоком 5 вимірювання постійної часу, дозволяючи йому реагувати на напругу на конденсаторі 3 лише у час його розряду Команда управління поступає з першого виходу мікроконтроллера на синхронізуючий вхід блока 5 вимірювання постійної часу Моменти часу, коли напруга на конденсаторі 3 дорівнює Ui та ІІ2, фіксуються схемою порівняння, а інтервал часу між ними заповнюється лічильними імпульсами перетворювача час - код Одержаний код поступає на вхід мікроконтроллера 6, у якому за встановленим алгоритмом з урахуванням функції перетворення термочутливого елемента (резистора 2) проводиться обчислення температури середовища Після ЦЬОГО настає етап вимірювання витрати Перший імпульс мікроконтроллера 6 має тривалість, яка дорівнює завчасно визначеній тривалості нагрівання резистора 2 Після закінчення першого імпульсу мікроконтроллер 6 починає генерувати короткі імпульси, описані вище Одержані коди поступають на вхід мікроконтроллера 6, у якому за встановленим алгоритмом з урахуванням функції перетворення термочутливого елемента (резистора 2) проводиться обчислення величини, пропорційної різниці між поточною температури резистора 2 та температурою середовища Конкретна програма, яку реалізує мікроконтроллер 6, залежить від призначення пристрою, вихідних даних про діапазон витрати, параметри середовища, геометрії трубопроводу, тощо Ці дані завчасно вводяться у мікроконтроллер 6 будь-яким з відомих способів Момент, коли треба враховувати верхнє значення температури резистора 2, фіксується через завчасно встановлений інтервал часу після початку нагрівання Нижнє значення температури фіксується у момент, коли виконується умова (1) При цьому мікроконтроллер вимірює інтервал часу 49035 11 між моментами, які відповідають верхньому та нижньому значенням температури резистора 2, який і є постійною часу охолодження резистора 2 На основі введених даних та результатів вимірювання постійної часу мікроконтроллер 6 обчислює значення витрати, яке поступає на індикатор 7 На основі способу згідно з цим винаходом створено витратомір «Циклон-2», який 12 випускається за технічними умовами ТУ У 23461614 001-98 та який успішно пройшов державні приймальні та контрольні випробування, що є підставою для внесення його до Державного Реєстру засобів вимірювальної техніки, допущених до застосування в Україні Технічні характеристики витратоміра «Циклон2» наведено нижче у таблиці 1 Табл 1 Одиниця вимірювань Технічні характеристики Границі допустимої відносної похибки при вимірюванні та індикації витрати в діапазоні витрати Q Qmax^Q^O^Qmax 0,2Qmax > Q > Qm,n Границі допустимої відносної похибки вимірювання та індикації середнього значення температури вимірюваного середовища, не більше Границі допустимої абсолютної похибки вимірювання часу, не більше (за 24 години) Мінімальна масова швидкість потоку Мінімальний відносний динамічний діапазон вимірювань витрати для газу для рідини КІЛЬКІСТЬ вимірювальних каналів Споживна потужність, не більше Напруга живлення Габаритні розміри, не більше датчика блока живлення Середній строк служби, не менше Треба ВІДМІТИТИ, що вказаний відносний динамічний діапазон був обмежений діапазоном стенду при проведенні державних приймальних та контрольних вимірювань Реальний відносний динамічний діапазон не менший, ніж -1 200 Порівняти витратомір «Циклон-2» з пристроєм на основі найбільш близького відомого способу не є можливим тому, що відомий спосіб, як відзначалось вище, не знайшов промислового застосування У порівнянні з витратомірами «Суперфлоу-1» та «Суперфлоу-2» витратомір «Циклон-2» має такі переваги - вимірювання проводяться без зниження пропускної здатності трубопроводу, без використання дроселюючого пристрою та рухомих елементів у трубопроводі, Значення % % % ±1,0 ±2,0 ±4 с ±20 Кг/м' с 0,5 шт ВА В 1 20 1 10 8 50 220 MM MM рік 60x120x295 353x170x300 7 - менша похибка вимірювання, - значно вища технологічність при монтуванні та перемонтуванні, - можливість використання датчиків одного типорозміру для різних діаметрів трубопроводів, - вартість 8-ми канального приладу «Циклон2» у три рази нижче, ніж 2-х канального «Суперфлоу-2» Експериментальні зразки «Циклона-2» були успішно випробувані на підприємствах «Харківтрансгазу», «Львівтрансгазу», «Шебелинка-газпрому», Новопсковського управління магістральних газопроводів та ш Прийнято рішення про використання приладів «Циклон-2» у АСУ для Пролетарського підземного сховища газу у Дніпропетровській області 49035 13 14 -О~ Експериментальна крива -Х- Експонента 20 40 100 120 140 Час, с Фіг 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for measuring flow rate of gas or liquid medium

Автори англійською

Bosin Mark Yevhenovych, Pasichnyk Leonid Pavlovych, Kolodii Hennadii Volodymyrovych

Назва патенту російською

Способ измерения расхода жидкой или газовой среды

Автори російською

Босин Марк Евгеньевич, Пасичник Леонид Павлович, Колодий Геннадий Владимирович

МПК / Мітки

МПК: G01F 22/00, G01P 5/10, G01F 1/68

Мітки: вимірювання, спосіб, газового, середовища, витрати, рідкого

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-49035-sposib-vimiryuvannya-vitrati-ridkogo-abo-gazovogo-seredovishha.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб вимірювання витрати рідкого або газового середовища</a>

Подібні патенти