Счетчик расхода газа с температурной компенсацией
GAS FLOW METER WITH TEMPERATURE COMPENSATION

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности для измерения объемного и массового расхода газа в бытовых и производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета.
Известен струйный счетчик расхода газа (патент РФ №100234, G01F 1/00; G01F 1/86 опубл. 10.12.2010 Бюл. №34), содержащий два бистабильных струйных генератора с пневмоэлектропреобразователями, электронный усилитель, отсчетное устройство, причем в проточной части счетчика размещен термодатчик ТРМ 275, передающий сигнал в виде электронного кода к электронному усилителю, а постоянный коэффициент приведения расхода газа к нормальным условиям по давлению вводится при помощи электронного программирующего устройства.
Недостатком аналога является необходимость установки в поток газа дополнительного устройства измерения температуры, что приводит к усложнению конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату к заявленному является интеллектуальное дифференциальное устройство измерения расхода газа (Сухинец Ж.А., Галиев А.Л., Валямова О.О., Гулив А.И. Интеллектуальное дифференциальное устройство измерения расхода газа акустическими мультивибраторами // Приборы и системы. Управление. Контроль. Диагностика. 2021. №3. С. 16-22), состоящее из двух каналов измерения, содержащих акустический мультивибратор, пьезоэлемент, усилитель, и блока обработки информации, содержащего вычитатель частот, входы которого соединены с выходами усилителей, а его выход соединен с первым входом элемента «ИЛИ», выход которого соединен через микроконтроллер с цифровым индикатором; при этом выходы усилителей через соответствующие каналам схемы «И» и делители частот соединены со вторым и третьим входами элемента «ИЛИ, а вторые входы схем «И» через инверторы соединены выходами противоположных усилителей.
Недостатком ближайшего аналога является отсутствие термокомпенсации при измерении расхода газа.
Задачей изобретения является упрощение конструкции благодаря устранению термодатчика, устанавливаемого в газопровод.
Технический результат заключается в одновременном вычислении расхода и температуры газа для термокомпенсации из информации, полученной от акустических мультивибраторов.
Данная задача решается за счет того, что заявленный счетчик расхода газа с температурной компенсацией, состоящий из двух каналов измерения, каждый из которых содержит акустический мультивибратор, соединенный через пьезоэлемент и усилитель с блоком обработки информации, содержащим схему вычитания частот, две схемы «И» и два инвертора, выходы которых соединены с входами схем «И», выходы которых соединены с делителями частот, выходы которых соединены с двумя входами элемента «ИЛИ», выход которого соединен с микроконтроллером, соединенным с цифровым индикатором, отличающийся тем, что в блок обработки информации введено устройство вычисления температуры газа, вход которого соединен с выходом схемы «ИЛИ», а выход с входом микроконтроллера, в который также поступает информация о перепаде давления между входом и выходом акустического мультивибратора и разница выходных частот акустических мультивибраторов.
Поставленная задача решается использованием в блоке обработки информации устройства вычисления температуры газа, информация с которого поступает на микроконтроллер, обрабатывающий информацию с учетом введенной градуированной характеристики зависимости плотности газа от температуры для вычисления расхода газа, приведенного к стандартным условиям, и передаче результатов вычислений в виде кода N на цифровой индикатор.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, где представлена блок-схема счетчика расхода газа с температурной компенсацией.
Счетчик расхода газа с температурной компенсацией содержит два канала измерения 1, 2, соединенные с блоком обработки информации 3. Каждый канал измерения Соответственно (2) содержит акустический мультивибратор 4 (5), соединенный с пьезоэлементом 6 (7), который через усилители 8 (9). передает сигналы на входы схемы вычитания частот 10 блока обработки информации 3 и две схемы «И» 12 и 13 и два инвертора 14 и 15, выходы которых соединены со вторыми входами схем «И», выходы которых, в свою очередь, соединены с делителями частот 16 и 17, выходы которых соединены с двумя входами элемента «ИЛИ» 11. Разностная частота Δf со схемы вычитания частот 10 поступает на один из трех входов элемента «ИЛИ» 11, выход которого соединен с устройством вычисления температуры газа 18 и микроконтроллером 19, соединенным с цифровым индикатором 20.
1
2
1
2
Счетчик расхода газа с температурной компенсацией работает следующим образом. При помещении двух акустических мультивибраторов 4 и 5, расположенных в одном корпусе, но относящихся к разным каналам измерения и имеющих разные частоты генерации, в газовый поток в них возбуждаются акустические колебания с частотами f и f, пропорциональные измеряемому расходу и преобразуемые с помощью пьезоэлементов 6 и 7 в соответствующие электрические колебания, которые в свою очередь поступают на входы усилителей 8 и 9. В блоке обработки информации с выхода схемы вычитания частот 10, реализующем дифференциальный принцип измерения, разность частот Δf=f-f также пропорциональная расходу газа, через первый вход элемента «ИЛИ» поступает на выход устройства. При этом в случае выхода из строя одного из каналов измерения, например, второго, в блоке обработки информации устанавливается соединение выхода первого усилителя через первый вход первой схемы «И», на второй вход которой поступает разрешающий сигнал через инвертор с выхода второго усилителя, с первым делителем частоты, выход которого через второй вход элемента «ИЛИ» поступает через микроконтроллер на цифровой индикатор. При выходе из строя первого канала измерения в блоке обработки информации устанавливается соединение выхода второго усилителя через первый вход второй схемы «И», на второй вход которой поступает разрешающий сигнал через инвертор с выхода первого усилителя, со вторым делителем частоты, выход которого через третий вход элемента «ИЛИ» поступает через микроконтроллер на цифровой индикатор.
Информация с выхода блока обработки информации поступает на устройство вычисления температуры 18, которое реализует программный способ вычисления температуры. Температура газа Т вычисляется по формуле:
где Δf - разница выходных частот акустических мультивибраторов;
b - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров акустического мультивибратора.
Микроконтроллер 19, в который поступает информация о температуре, о перепаде давления между входом и выходом акустического мультивибратора, например, с микроэлектромеханического датчика дифференциального давления D6F-PH, и разностная частота двух акустических мультивибраторов, обрабатывает информацию с учетом введенной градуированной характеристики зависимости плотности газа от температуры для вычисления расхода газа, приведенного к стандартным условиям, и передает результаты вычислений в виде кода N на цифровой индикатор 20.
1
2
Коэффициенты деления k и k делителей частоты 16 и 17 выбирают таким образом, чтобы частоты на их выходах были равны разности частот Δf, т.е.
Микроконтроллер, с введенной градуированной характеристикой зависимости плотности газа от температуры, обрабатывает информацию с учетом коррекций по температуре и перепаду давления и вычисляет по измеренным значениям, расход (объема) газа, приведенного к стандартным условиям.
Итак, заявляемое изобретение позволяет привести результаты измерения расхода газа к стандартным условиям без использования дополнительных устройств измерения температуры, что значительно упрощает конструкцию расходомера, отвечая современным требованиям по безопасности, энергосбережению, долговечности, удобству монтажа и эксплуатации.