УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ РАСХОДОМЕРОВ
DEVICE FOR CALIBRATION OF FLOW METRES

Изобретение относится к метрологии, предназначено для метрологических испытаний приборов учета энергоносителей и может быть использовано для настройки, градуировки, поверки, калибровки расходомеров весовым и объемным методами.
Известно устройство для поверки расходомеров, содержащее гидравлически связанные емкость, насос, поверяемый расходомер и весовую емкость с установленным в ней электромагнитным клапаном, распределитель потока с электромагнитным механизмом перемещения, весовое устройство рычажного типа, при этом устройство снабжено дополнительным расходомером, установленным последовательно поверяемому, генератором изменяемой скважности, двумя счетчиками с предварительной установкой числа, один из которых вместе с электромагнитным клапаном подключен к выходу генератора изменяемой скважности, а другой - к дополнительному расходомеру, причем к выходу второго подключены электромагниты распределителя потока, и измеритель времени, а вход первого счетчика через генератор изменяемой скважности соединен с установленным на коромысле весового устройства бесконтактным датчиком равновесного положения последнего (SU, №1654667 А1, кл. G01F 25/00, опубл. 07.06.1991 г.).
Поверяемый расходомер устанавливают в гидравлическую цепь и весовым методом определяют расход в единицу времени. В этом устройстве используется широко применяемый весовой метод. Он заключается в измерении веса жидкости, прошедшей через расходомер за фиксированный промежуток времени, и последующем вычислении расхода за единицу времени.
Известное устройство рассчитано на поверку расходомеров близких по величине номиналов - либо высокопредельных, либо низкопредельных. Поэтому для поверки расходомеров, рассчитанных на разный расход, используют разные гидравлические цепи, так как при взвешивании на весах, рассчитанных на большой вес, малого количества жидкости, используемого при поверке низкопредельных расходомеров, несмотря на малую для высокопредельных весов погрешность, абсолютная погрешность большая, что недопустимо при поверке или калибровке.
Установка на коромысле весового устройства бесконтактного датчика равновесного положения приводит к значительной инерционности устройства, которая возрастает с увеличением расхода жидкости, что приводит к повышению погрешности и снижению точности калибровки поверяемых расходомеров.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство для поверки расходомеров, содержащее замкнутую гидравлическую цепь, в состав которой входят накопительный бак, взаимосвязанный посредством ветви трубопровода с вентилями с регулируемым основным насосом и ресивером, участок трубопровода для установки поверяемых расходомеров, соединенный с приводом динамический распределитель потока, установленные на индивидуальных весах две весовые емкости, отличные по объему, пульт управления, взаимосвязанный с динамическим распределителем потока и весовыми емкостями для обеспечения замера времени наполнения соответствующей емкости, расположенный между участком для установки поверяемых расходомеров и динамическим распределителем потока статический распределитель потока, который выполнен в виде бака с одним наливным и двумя сливными отверстиями, между которыми установлена сплошная, начинающаяся от дна перегородка, высота которой меньше высоты стенок бака, при этом динамический распределитель потока выполнен двухкамерным, первая камера которого соединена с первым сливным отверстием статического распределителя потока, расположенным в той его части, в которой находится наливное отверстие, а вторая камера соединена со вторым сливным отверстием, причем в одном из положений динамического распределителя потока первая камера соединена через вентиль с меньшей весовой емкостью или через вентиль с накопительным баком, а вторая камера соединена с накопительным баком, а в другом положении динамического распределителя потока обе камеры соединены с большей весовой емкостью, причем обе весовые емкости соединены с накопительным баком через вентили. В баке между наливным отверстием и перегородкой установлена вторая перегородка, высота которой меньше высоты первой, причем она установлена так, что сливное отверстие расположено между двумя перегородками. Первая камера динамического распределителя потока соединена с меньшей весовой емкостью и накопительным баком через трехходовой вентиль, установленный в месте стыка части трубопровода, идущей к весовой емкости, и части трубопровода, идущей к накопительному баку (RU, №2241962 С1, кл. G01F 25/00, опубл. 07.06.1991 г.).
Признаки наиболее близкого аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: замкнутая гидравлическая цепь, в состав которой входят накопительный бак, взаимосвязанный посредством ветви трубопровода с вентилями с регулируемым насосом и ресивером; участок трубопровода для установки поверяемых расходомеров, взаимосвязанный посредством распределителя потока с динамическим распределителем потока; установленные на индивидуальных весах, по меньшей мер, две весовые емкости, отличные по объему; пульт управления, взаимосвязанный с динамическим распределителем потока и весовыми емкостями для обеспечения замера времени наполнения соответствующей емкости.
Известное устройство позволяет проводить испытания как низкопредельных расходомеров, так и высокопредельных, за счет использования отличных по объему весовых емкостей и различных весов.
Однако данное устройство не обеспечивает достижения требуемого технического результата по следующим причинам.
Установка одного регулируемого основного насоса не позволяет осуществлять поверку расходомеров в широком диапазоне с высокой точностью, поскольку любой центробежный насос имеет строго определенный диапазон устойчивой работы (примерно 30-40% от номинала) и, следовательно, создаваемого им расхода жидкости при малых отклонениях давления в исходящем патрубке. Неустойчивая работа насоса в зоне падающей характеристики увеличивает пульсации потока жидкости, которые негативно отражаются на постоянстве расхода и вызывают колебания уровня жидкости в накопительном баке. Колебания уровня жидкости в накопительном баке вызывают колебания статического давления на всасывающем участке насоса, и, как следствие, увеличивают колебания динамического давления жидкости в исходящем патрубке насоса. Это отрицательно сказывается на точности поверки расходомеров (особенно при поверке электромагнитных расходомеров, измеряющих расход токопроводящей жидкости).
Статический распределитель потока, выполненный в виде бака с одним наливным и двумя сливными отверстиями, не позволяет сформировать ламинарный поток жидкости при больших расходах, поскольку турбулентное движение вносит значительное возмущение жидкости в баке статического распределителя потока, ухудшая ламинарность потока, переводя его в нестационарный режим, что снижает точность измерения расхода жидкости, прошедшей через расходомер за фиксированный промежуток времени и не обеспечивает высокой точности поверки расходомеров. Перевод турбулентного потока в ламинарный требует значительного повышения габаритов бака, что не всегда экономично и целесообразно. Нерегламентированные соотношения размеров накопительного бака приводят к значительным колебаниям уровня жидкости в нем при поверке высокопредельных расходомеров и, как следствие, к значительным колебаниям статического давления на всасывающем участке насоса, что приводит к снижению точности поверки.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для поверки расходомеров путем сокращения длины гидравлической цепи и регламентации соотношения размеров накопительного бака.
Ожидаемый технический результат - возможность в одной гидравлической цепи проводить поверку расходомеров в широком диапазоне с высокой точностью поверки за счет стабилизации колебаний уровня жидкости в накопительном баке и снижения колебаний статического давления на всасывающем участке насосов.
Технический результат достигается тем, что устройство для поверки расходомеров, содержащее замкнутую гидравлическую цепь, в состав которой входят накопительный бак, взаимосвязанный посредством ветви трубопровода с вентилями с регулируемым основным насосом и ресивером, участок трубопровода для установки поверяемых расходомеров, взаимосвязанный посредством распределителя потока с динамическим распределителем потока, установленные на индивидуальных весах, по меньшей мере, две весовые емкости, отличные по объему, пульт управления, взаимосвязанный с динамическим распределителем потока и весовыми емкостями для обеспечения замера времени наполнения соответствующей емкости, согласно изобретению дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним регулируемым насосом, установленным в ветви трубопровода, параллельной ветви трубопровода основного насоса, и взаимосвязанным посредством трубопровода с ресивером, при этом распределитель потока выполнен в виде разветвленного по меньшей мере на две ветви трубопровода с участком для установки контрольных расходомеров, накопительный бак выполнен несущим в форме параллелепипеда с соотношением внутренних размеров длины, ширины и высоты, составляющим (2,5-8,0):(0,8-5,0):(0,8-1,2) и снабжен настилом, а участок трубопровода для установки поверяемых расходомеров, распределитель потока, динамический распределитель потока и установленные на весах весовые емкости размещены на настиле.
Целесообразна установка между накопительным баком и регулируемыми насосами фильтров.
Целесообразно, чтобы пульт управления, взаимосвязанный с регулируемыми насосами, а также участком для установки контрольных расходомеров, был смонтирован на настиле.
у
у
у
Установка в ветви трубопровода, параллельной ветви трубопровода основного насоса, по меньшей мере, одного регулируемого насоса позволяет увеличить диапазон создаваемого насосами расхода жидкости, соответствующий пропускной и измерительной способности расходомеров от Д15 до Д150 (Д - условный гидравлический диаметр расходомера), что обеспечивает поверку расходомеров в широком диапазоне с высокой точностью поверки.
Выполнение распределителя потока в виде разветвленного, по меньшей мере, на две ветви трубопровода с участками для установки контрольных расходомеров позволяет в процессе поверки расходомеров более точно устанавливать необходимую величину расхода жидкости, регламентируемую методикой поверки расходомеров, стабилизирует колебания уровня жидкости в накопительном баке и снижает колебания статического давления на всасывающем участке насосов, обеспечивая поверку расходомеров в широком диапазоне с высокой точностью при значительном снижении времени поверки, и, как следствие, повышает производительность устройства в целом.
2
Выполнение накопительного бака несущим в форме параллелепипеда с соотношением внутренних размеров длины, ширины и высоты, составляющим (2,5-8,0):(0,8-5,0):(0,8-1,2) позволяет разместить основные узлы устройства на ограниченной площади (примерно 50 м). Большая площадь зеркала поверхности жидкости позволяет уменьшить изменение гидростатического уровня до 15-20 мм. Это обеспечивает стабилизацию колебаний уровня жидкости в накопительном баке и снижение колебаний статического давления на всасывающем участке насосов (изменение статического давления на всасывающем участке насосов не более 0,002 бара, что для поверки несущественно). Распределение оборотной массы воды по большей площади позволяет значительно уменьшить длину гидравлической цепи, и, в то же время, защитить всасывающий участок насосов от попадания пузырьков воздуха при прохождении потока жидкости через динамический распределитель потока.
Изменение предлагаемого соотношения нецелесообразно, поскольку возникнут колебания уровня жидкости в накопительном баке, что в свою очередь вызовет колебания статического давления на всасывающем участке насосов, и, как следствие, увеличит колебания динамического давления жидкости в исходящем патрубке насосов. Это отрицательно скажется на точности поверки расходомеров, особенно электромагнитных.
Расположение на баке настила, на котором размещены участок трубопровода для установки поверяемых расходомеров, распределитель потока, динамический распределитель потока и установленные на весах весовые емкости позволяет сократить длину гидравлической цепи, уменьшить площадь, занимаемую устройством в плане, а также упростить систему слива жидкости из установленных на весах весовых емкостей, что обеспечивает поверку расходомеров в широком диапазоне с высокой точностью при сокращении времени подготовки устройства для следующей поверки. При этом колебания уровня жидкости в накопительном баке, а следовательно, и колебания статического давления на всасывающем участке насосов будут стремиться к минимуму, что положительно скажется на результатах поверки.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для поверки расходомеров, фронтальный вид; на фиг.2 - то же, вид в плане.
Устройство для поверки расходомеров состоит из образующих замкнутую гидравлическую цепь накопительного бака 1, взаимосвязанного посредством ветви 2 трубопровода с вентилями 3 с регулируемым насосом 4 и ресивером 5, участка 6 трубопровода для установки поверяемых расходомеров, взаимосвязанного посредством распределителя потока, выполненного в виде разветвленного на две ветви 7 трубопровода с участком 8 для установки контрольных расходомеров, с динамическим распределителем 9 потока, установленных на индивидуальных весах 10 двух весовых емкостей 11, отличных по объему. В ветви 12 трубопровода, параллельной ветви 2 трубопровода основного регулируемого насоса 4, установлен регулируемый насос 13, взаимосвязанный посредством трубопровода с ресивером 5. Накопительный бак 1 выполнен несущим в форме параллелепипеда с соотношением внутренних размеров длины, ширины и высоты, составляющим (2,5-8,0):(0,8-5,0):(0,8-1,2). На накопительном баке 1 расположен настил 14, на котором размещены участок 6 трубопровода для установки поверяемых расходомеров, распределитель потока, выполненный в виде разветвленного на две ветви 7 трубопровода с участком 8 для установки контрольных расходомеров, динамический распределитель 9 потока и установленные на весах 10 весовые емкости 11.
Между накопительным баком 1 и регулируемыми насосами 4 и 13 установлены фильтры 15. На настиле 14 смонтирован пульт 16 управления, взаимосвязанный с регулируемыми насосами 4 и 13, участком 8 для установки контрольных расходомеров, динамическим распределителем 9 потока и весовыми емкостями 11. В ветвях 7 трубопровода на входе и выходе распределителя потока установлены вентили 17 и 18 соответственно.
Устройство работает следующим образом.
В соответствии с методикой поверки поверяемых расходомеров на участке 6 трубопровода устанавливаются поверяемые расходомеры 19, а на участке 8 устанавливаются контрольные расходомеры 20. Затем по сигналу с пульта 16 управления включается один из регулируемых насосов 4 или 13, обеспечивающий необходимый диапазон расхода жидкости, протекающей через поверяемые расходомеры 19. При помощи вентилей 3 жидкость поступает из накопительного бака 1 в ветвь 2 или 12 трубопровода, очищается в фильтрах 15 и далее направляется в ресивер 5, в котором происходят сглаживание пульсаций жидкости и удаление из нее пузырьков воздуха.
Затем жидкость поступает в участок 6 трубопровода поверяемых расходомеров 19, далее направляется в разветвленные ветви 7 трубопровода, потом на участок 8 контрольных расходомеров 20, и через динамический распределитель 9 потока сбрасывается обратно в накопительный бак 1. Необходимая ветвь 7 трубопровода в соответствии с выбранным диапазоном расхода жидкости выбирается при помощи вентилей 17 на входе распределителя потока. Информация о расходе жидкости, проходящей через поверяемые расходомеры 19, поступает с контрольных расходомеров 20 на пульт 16 управления. При необходимости расход корректируется при помощи вентилей 18, установленных на выходе распределителя потока. Для осуществления замера времени наполнения одной из весовых емкостей 11, соответствующей выбранному диапазону расхода жидкости, при помощи динамического распределителя 9 потока по сигналу с пульта 16 управления происходит перенаправление потока жидкости, поступающей из накопительного бака 1 в необходимую весовую емкость 11. По окончании наполнения весовой емкости 11 при помощи динамического распределителя 9 потока по сигналу с пульта 16 управления вновь происходит перенаправление жидкости - из весовой емкости 11 в накопительный бак 1. Посредством специальной измерительной системы (на фиг.1 и 2 не показана) пульта 16 управления осуществляется замер времени наполнения весовой емкости 11. Далее осуществляется взвешивание весовой емкости 11 на весах 10. Время наполнения весовой емкости 11 и вес жидкости в этой весовой емкости 11 используются для определения расхода жидкости, проходящей через поверяемые расходомеры 19.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает возможность в одной гидравлической цепи проводить поверку расходомеров в широком диапазоне с высокой точностью поверки за счет стабилизации колебаний уровня жидкости в накопительном баке и снижения колебаний статического давления на всасывающем участке насосов.