Development of intellectual jet flow meter for commercial gas accounting on the domestic element base
Authors: СУХИНЕЦ Ж.А. 
Published: September 2024

В статье рассматриваются вопросы построения интеллектуального расходомера для узлов учета газа, основанного на одновременном измерении объема (расхода), концентрации со встроенными сенсорами и температуры с приведением показателей к стандартным условиям. Устройство состоит из первичного преобразователя (струйного генератора), устанавливаемого в газовый поток, расход которого измеряют, в нем возбуждаются акустические колебания прямоугольной формы, преобразуемые с помощью вторичного пьезоэлектрического преобразователя в соответствующий, согласно преобразованию Фурье, спектр электрических и обрабатываемых функциональным преобразователь частота-код в физические измеряемые величины. При разработке ПЭП использовался программный продукт ANSYS, имеющий широкие возможности виртуального проектирования, модального и гармонического анализа сложных конструкций. Суть модального анализа – нахождение частот резонанса конструкции для различных мод. Гармонический анализ представляется очень удобным средством получения амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик модели. Функциональный преобразователь представляет собой адаптивный селектор, выделяющий первую гармонику полигармонического сигнала, одновременно функционально преобразующий частоту в код, соответствующий измеряемому расходу. Блок обработки информации (БОИ) содержит микроконтроллер (МК), в который по соответствующим измерительным каналам поступает информация о температуре, концентрации сопутствующих газов для вычисления расхода газа, приведенного к стандартным условиям по ГОСТ 2939-63 в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.740-2011.

Issues of developing an intelligent flow meter for gas metering stations, based on simultaneous measuring of gas volume, gas concentration, and gas temperature are considered in this paper. The device consists of a primary transducer (jet generator), which is installed in a gas flow which is being measured, it excites rectangular-shaped acoustic oscillations that are transformed by a secondary piezoelectric transducer into the appropriate according to the Fourier transform, electrical spectrum and processed spectrum by a functional frequency-to-physical transducer into measured values. In the development of the piezoelectric transducer, the ANSYS software product was used, which has wide possibilities of virtual design, modal and harmonic analysis of complex structures. The essence of modal analysis is finding the resonance frequency of the structure for various modes. Harmonic analysis is a very convenient for obtaining the amplitudefrequency and phase-frequency characteristics of the model. The functional transducer is an adaptive selector that selects the first harmonic of the polyharmonic signal, simultaneously functionally converting the frequency into a code corresponding to the measured fl ow rate. The information processing unit consists of a microcontroller, which has information about temperature received via the corresponding measuring channels, concentration of accompanying gases for calculating the gas flow, reduced to standard conditions according to GOST 2939-63 in accordance with the requirements of GOST R 8.740-2011.