Устройство для измерения расхода топлива

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА.
Полезная модель относится к области измерительной технике, а конкретнее к измерению расхода топлива, и может быть иснользовано на предприятиях эксплуатирующих дизельные двигатели различных типов.
Известно устройство для измерения расхода топлива, содержащее питающую емкость, нижняя часть которой связана через распределительное устройство с нижней частью прямой вертикальной трубки, верхняя часть которой связана с верхней частью питающей емкости и минусовым входом дифманометра. Оно дополнительно снабжено несколькими вертикально установленными и идентично первой подсоединенными трубками разного диаметра, причем все трубки снабжены датчиками уровня, а плюсовой вход дифманометра расположен в питающей емкости на одном уровне с ними, при этом каждая трубка выполнена с дополнительной идентичной ей трубкой, а нижние части соответствующих трубок попарно соединены через дополнительные распределительные устройства, а верхние части всех трубок связаны между собой,1
Недостатком данного устройства является низкая точность, ввиду необходимой подборки идентичных пар трубок для измерения, особенно при измерении малых расходов.
Известно устройство для измерения расхода, реализованное по способу измерения расхода вещества с помощью сужающего устройства, содержащее трубопровод, сужающее устройство, датчик перепада давления, управляющее вычислительное устройство, устройство вывода, байпасный отвод, исполнительный механизм, поворотную заслонку, объемный измеритель расхода 2. Данное устройство принято в качестве прототипа.
Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности и низкая точность, особенно при измерении малых расходов.
г  usii « о 5 9
МПК:7О01Р9/00
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей при измерении расхода топлива, за счет увеличения динамического диапазона измерения расхода, повышения точности и оперативности измерения, обеспечения измерения массового и объемного расхода топлива в широком диапазоне режимов ДВС в условиях переменной температуры и плотности топлива.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения расхода топлива, содержащее измерительный участок, включаюш;ий сужаюш;ее устройство с датчиком перепада давления и преобразователем, байпасный отвод с измерителем объемного расхода, как, например роторно-лопастного типа, управляюш;ее вычислительное устройство, устройство вывода, дополнительно введены первый и второй вентили, которые установлены на измерительном участке до сужающего устройства, первый и второй дополнительные байпасные отводы, на которых установлены первое и второе дополнительные сужающие устройства, с датчиками перепада, преобразователями и третьим и четвертым вентилями, которые установлены после сужающих устройств, причем первый дополнительный байпасный отвод подключен к измерительному участку перед первым вентилем и соединен перемычкой, на которой установлен пятый вентиль с измерительным участком после первого вентиля, перед вторым дополнительным байпасным отводом, а второй дополнительный байпасный отвод соединен с измерительным участком перед вторым вентилем и соединен перемычкой, на которой установлен шестой вентиль с измерительным з астком после второго вентиля, перед сужающим устройством, а в байпасном отводе установлен электроуправляемый клапан, который соединен с управляющим вычислительным устройством, причем преобразователи сужающего устройства, первого и второго дополнительных сужающих устройств соединены через управляющее вычислительное устройство с устройством вывода. 2 Использование в предлагаемом устройстве нескольких сужающих
устройств позволяет расширить динамический диапазон измерителя за счет перепуска топлива через параллельно подключенные сужающие устройства, а также повысить точность измерения при последовательном или параллельном подключении сужающих устройств с определением объемного и массового расхода в условиях переменных температур и плотности.
Сущность предложенного технического рещения поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для измерения расхода топлива.
Устройство для измерения расхода топлива содержит измерительный участок 1, включающий сужающее устройство 2 с датчиком перепада давления и преобразователем, байпасный отвод с измерителем объемного расхода 3 как, например,, роторно-лопастного типа, первый и второй дополнительные байпасные отводы с дополнительными сужающими устройствами 4 и 5 с датчиками перепада давления и преобразователями, управляющее вычислительное устройство 6 и устройство вывода 7, трубопроводы обвязки, электроуправляемый клапан 8, установленный на байпасном отводе перед объемным расходомером 3, а также первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой вентили 9, 10, 11, 12, 13, 14. Первый 9 и второй 10 вентили установлены на измерительном участке 1 до сужающего устройства 2, третий 11 и четвертый 12 вентили установлены на первом и втором дополнительных байпасных отводах после дополнительных сужающих устройств 4 и 5, а пятый 13 и шестой 14 вентили установлены на перемычках, соединяющие первый и второй дополнительные байпасные отводы с измерительным участком 1. Первый дополнительный байпасный отвод подключен к измерительному участку 1 перед первым вентилем 9 и соединен перемычкой, на которой установлен пятый вентиль 13, с измерительным участком 1 после первого вентиля, перед вторым дополнительным байпасным отводом. Второй дополнительный байпасный отвод подсоединен к измерительному участку 1 перед вторым вентилем 10 и
соединен перемычкой, на которой установлен шестой вентиль 14, с измерительным участком 1 носле второго вентиля, перед сужающим устройством 2.
Устройство для измерения расхода топлива работает следующим образом,
Для измерения объемного малого расхода топлива, когда дизель работает на малых режимах (холостой ход), топливо из топливного бака (условно не показан) при закрытых вентилях 9, 13 и открытом вентиле 11 поступает в измерительный 5 iacTOK 1, через сужающее устройство 4 в дизель (условно не показан). Величина перепада давления ДР4 измеренная сужающим устройством 4, поступает в виде сигнала на вход управляющего вычислительного устройства 6. На выходе устройства 6 периодически вырабатывается сигнал, который открывает электроуправляемый клапан 8.
Часть топлива на измерительном участке 1 при открытом электроуправляемом клапане 8 поступает в объемный расходомер 3, где измеряется объемный расход отводимой части топлива, которая затем возвращается в основной поток за сужающим устройством 4. Массовый расход топлива на измерительном участке Q равен сумме массовых расходов топлива через сужающее устройство 4 и через расходомер 3 при открытом электроуправляемом клапане 8, т.е.
Q Q4+Q3.(1)
Измеренная сужающим устройством 4 величина перепада давления АР при открытом электроуправляемом клапане 8 и величина объемного расхода Qo6, измеренная объемным расходомером 3, также поступают на входы вычислительного устройства 6. В вычислительном устройстве 6 происходит обработка результатов измерений, вычисляется плотность топлива и массовый расход топлива. Полученный результат регистрируется устройством вывода 7. Наличие объемного расходомера 3 позволяет определять плотность топлива. в вычислительном устройстве 6 происходит обработка результатов
измерений по следующим зависимостям. Массовый расход Q, определяемый с помощью сужающего устройства 4, выражается следующим образом:
Q  ,p ,(2)
где а - коэффициент расхода;
d4 - диаметр отверстия сужающего устройства 4;
АР4 - перепад давления на сужающем устройстве 4;
р - плотность измеряемой среды.
В выражении (2) АР4 - перепад давления на сужающем устройстве 4 при закрытом электроуправляемом клапане 8. Зависимость для расхода топлива через сужающее устройство 4 при открытом электроуправляемом клапане 8 имеет вид:
OTf2
Q,,p ,(3)
где  - перепад давления на сужающем устройстве 4 при открытом электроуправляемом клапане 8.
Массовый расход топлива Qs через расходомер 3 при открытом электроуправляемом клапане 8 может быть представлен как:
,(4)
где Qo6 - объемный расход топлива через расходомер 3. Подстановкой выражений (2), (3) и (4) в уравнение баланса (1), получают зависимость для определения плотности:
г-nd
(5)
Подставляя выражение (5) в формулу (2) для определения расхода топлива, получают: ,лр,-4ЩЩ
5 gj
Таким образом, из выражения (6) по измерениям перепада давления АР4 на сужающем устройстве 4 при закрытом электроуправляемом клапане 8 и перепаде давления ЛР объемного расхода топлива Qo6, а также при открытом электроуправляемом клапане 8 определяют величину массового расхода Q с учетом изменения плотности топлива.
Для измерения объемного среднего расхода топлива, когда дизель работает на средних режимах топливо по измерительному участку 1 при открытых вентилях 9 и 12, закрытых вентилях 11,13 топливо поступает через расходомер 5. Величина перепада давления АРз измеренная расходомером 5, поступает в виде сигнала на вход управляющего вычислительного устройства 6. На выходе управляющего вычислительного устройства 6 периодически вырабатывается сигнал, который открывает электроуправляемый клапан 8. Часть топлива на измерительном участке 1 при открытом электроуправляемом клапане 8 поступает в объемный расходомер 3, где измеряется объемный расход отводимой части топлива, которая затем возвращается в основной поток за сужающим устройством 5. Расход топлива вычисляется в вычислителе по формуле аналогичной формуле (6).
Для расщирения динамического диапазона массовый расход топлива можно измерять при параллельном подключении сужающих устройств 4 и 5, а для повышения точности измерения средний массовый расход топлива можно измерять при последовательном включении сужающих устройств 4 и 5. При последовательном подключении сужающих устройств 4 и 5 закрывают вентили 9, 10, 11, 14 и открывают вентили 12, 13, топливо на измерительном участке 1 проходит последовательно через сужающие устройства 4 и 5, а при параллельном подключении открывают вентили 9, 11, 12 и закрывают вентили 10, 13, 14, топливо проходит параллельно через сужающие устройства 4 и 5, расход топлива определяется, как сумма расходов измеренных сужающими устройствами 4 и 5.
Для измерения большого расхода топлива, когда дизель работает на
номинальной нагрузке топливо на измерительном участке 1 при открытых вентилях 9 и 10 поступает через сужающее устройство 2, вентили 11, 12, 13, 14 закрыты. Величина перепада давления АР2 измеренная сужающим устройством 2, поступает в виде сигнала на вход управляющего вычислительного устройства 6, На выходе управляющего вычислительного устройства 6 периодически вьфабатывается сигнал, который открывает электроуправляемый клапан 8. Часть топлива на измерительном участке 1 при открытом электроуправляемом клапане 8 поступает в объемный расходомер 3, где измеряется объемный расход отводимой части топлива, которая затем возвращается в основной поток за сужающим устройством 2. Расход топлива вычисляется в вычислителе по формуле аналогичной формуле (6).
Для повышения точности измерения и расширения динамического диапазона большой массовый расход топлива можно также измерить при последовательном или параллельном подключении сужающих устройств 4, 5, 2. При последовательном подключении закрывают вентили 9, 10, 11, 12 и открывают вентили 13 и 14 топливо проходит последовательно через сужающие устройства 4, 5, 2, а при параллельном подключении сужающих устройств закрывают вентили 13, 14 и открывают вентили 9, 10, 11, 12 топливо проходит параллельно через сужающие устройства 2, 4 и 5 при этом расход топлива определяется, как cjnviMa расходов, измеренных сужающими устройствами 2, 4, 5.
Возможность измерять при помощи заявленного устройства значения расхода топлива в широком диапазоне позволяет использовать его на различных две самой разной мощности и на различных режимах, характеризующихся многократным различием значений расходов топлива, а также позволяет повысить iQ4& измерения малых расходов. Формула на полезную модель
8
Устройство для измерения расхода топлива, содержащее измерительный участок, включающий сужающее устройство с датчиком перепада давления и преобразователем, байпасный отвод с измерителем объемного расхода, управляющее вычислительное устройство, устройство вывода, отличающееся тем, что дополнительно, введены первый и второй вентили, которые установлены на измерительном участке до сужающего устройства, первый и второй дополнительные байпасные отводы, на которых установлены первое и второе дополнительные сужающие устройства, с датчиками перепада, преобразователями и третьим и четвертым вентилями, которые установлены после сужающих устройств, причем первый дополнительный байпасный отвод подключен к измерительному участку перед первым вентилем и соединен перемычкой, на которой установлен пятый вентиль, перед вторым дополнительным байпасным отводом, а второй дополнительный байпасный отвод соединен с измерительным участком перед вторым вентилем и перемычкой, на которой установлен шестой вентиль перед сужающим устройством, а в байпасном отводе установлен электроуправляемый клапан, который соединен с управляющим вычислительным устройством, причем преобразователи сужающего устройства, первого и второго дополнительных сужающих устройств соединены через управляющее вычислительное устройство с устройством вывода.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1778535А1, МПК G01 F 9/00 Устройство для измерения расхода топлива / Горбань В.И., Нестеров А.В. - Опубл. 30.11. 92., Бюл. №44. 2. Авторское свидетельство СССР Хо1673844А2, МПК G01 F 1/34. Способ
измерения расхода вещества с помощью сужающего устройства / Фарзане Н.Г., Фарзане Э.Н. - Опубл. 30.08.91. Бюл. №32. (прототип)
.(
9
Заявитель:
Первый проректор
Б.Г. Иванов