ИМИТАЦИОННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ПОВЕРКИ ВИХРЕВЫХ ВОДОСЧЕТЧИКОВ
IMITATION BENCH FOR CALIBRATION OF VORTEX WATER METRES

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для имитационной поверки вихревых водосчетчиков в условиях, близко соответствующих реальной работе.
Известен имитационный стенд для поверки погружных вихревых водосчетчиков [Инструкция АВК.297439.080 Д2. Погружные вихревые счетчики холодной и горячей воды «Фотон». Методика поверки. Утверждена ВНИИ расходометрии, г.Казань, 1999], включающий открытую сверху камеру с водой, стакан для размещения водосчетчика, выполненный с возможностью продольных перемещений в камере при помощи кривошипа с приводом, и счетчик импульсов. В данном стенде водосчетчик может периодически перемещаться относительно воды в камере, при этом возникающие колебания скоростного напора на чувствительном элементе имитируют колебания давления, возникающие на чувствительном элементе в процессе вихреобразования при реальной работе водосчетчика.
Известный стенд обладает следующими недостатками:
- поверка производится только на одной частоте и при одной амплитуде колебаний, что эквивалентно только одной точке расхода. Варьировать частоту и амплитуду колебаний на известном стенде не представляется возможным из-за механической инерции конструкции и из-за механических нагрузок, которые могут разрушить как сам стенд, так и поверяемый прибор;
- поверка производится при одной форме сигнала (создаваемой при движении кривошипа), которая далека от реальной формы. Создавать резко меняющиеся импульсы на известном стенде невозможно из-за ударных механических нагрузок.
Известен имитационный стенд для поверки вихревых водосчетчиков [RU №2282830, МПК G01F 25/00, 2006], включающий герметичную цилиндрическую камеру с водой и размешенной поперек нее перегородкой, выполненной с возможностью вставки в нее поверяемого водосчетчика, соседние торцевые стенки выполнены в виде мембран, одна из которых соединена с электромагнитным приводом, а также содержатся датчики давлений, датчик разности давлений, генератор испытательных сигналов, регулятор, усилитель мощности, размещенные по разные стороны перегородки датчики давления, выходы которых подключены к датчику разности давлений, выход последнего соединен со входом регулятора, выход генератора испытательных сигналов подключен ко второму входу регулятора, выход которого соединен через усилитель мощности с электромагнитным приводом.
За счет щелевого отверстия (канала обратной связи) в обтекатели под действием меняющегося во времени перепада давлений возникает знакопеременный переток жидкости, который воздействует на чувствительный элемент вихревого расходомера, аналогично реальному перепаду давления, возникающему при вихреобразовании.
Известный стенд обладает следующими недостатками:
- использование датчиков давления увеличивает стоимость стенда;
- применение в имитационном стенде датчиков давления требует их предварительной калибровки и поверки, что усложняет эксплуатацию стенда;
- поскольку перепад давления на чувствительном элементе пропорционален квадрату скорости перетока жидкости через щелевое отверстие канала обратной связи поверяемого водосчетчика, для имитации работы прибора в реальном диапазоне изменения расхода (до 80), диапазон измерения датчиков давления должен быть широким (до 6400), что сложно осуществить на практике.
Изобретение решает задачу повышения качества имитационной поверки вихревых водосчетчиков за счет создания колебаний давлений жидкости на чувствительном элементе эталонного и поверяемого водосчетчика с формой, частотой и амплитудой, близких к реальным.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение качества и надежности имитационной поверки вихревых водосчетчиков.
Имитационный стенд для поверки вихревых водосчетчиков, содержащий, заполненную водой герметичную цилиндрическую камеру, противоположные торцевые стенки которой выполнены в виде мембран, а поперек нее размещена перегородка, выполненная с возможностью перетока жидкости через чувствительный элемент поверяемого водосчетчика, установленного в перегородке, генератор испытательных сигналов, регулятор, усилитель мощности и счетчик поверочных импульсов, причем выход регулятора через усилитель мощности соединен с электромагнитным приводом, с которым также соединена одна из мембран камеры, согласно изобретению, стенд дополнительно содержит заполненную водой идентичную герметичную цилиндрическую камеру с перегородкой для установки эталонного водосчетчика, выполненная в виде мембраны одна из торцевых стенок дополнительной камеры соединена с электромагнитным приводом, стенд также содержит реле времени, блок сравнения сигналов, счетчик эталонных импульсов, причем выход генератора испытательных сигналов через формирующий импульсы измерительный тракт и ключ, управляемый реле времени, соединен со счетчиком эталонных импульсов, и первым входом блока сравнения сигналов, со вторым входом которого соединен выход эталонного водосчетчика, выход поверяемого водосчетчика через формирующий импульсы измерительный тракт и ключ, управляемый реле времени, соединен со счетчиком поверяемых импульсов.
Отличием заявляемого стенда от прототипа является то, что в камере размещается эталонный водосчетчик, также стенд содержит дополнительную цилиндрическую камеру с установленной поперек нее перегородкой, в которой размещен поверяемый водосчетчик, а выполненная в виде мембраны одна из торцевых стенок соединена с электромагнитным приводом, кроме того, стенд содержит реле времени, формирующие импульсы измерительные тракты, счетчики эталонных и поверочных импульсов. Повышение качества и надежности имитационной поверки вихревых водосчетчиков достигается за счет сравнения характеристик эталонного и поверяемого водосчетчиков в одинаковых условиях. Поверяемый водосчетчик расположен в дополнительно установленной камере. В обеих камерах создаются одинаковые гидродинамические явления, создаваемые электромагнитным приводом. Показания обоих счетчиков сравниваются, что позволяет судить о погрешности поверяемого водосчетчика.
На фиг.1 изображена структурная схема имитационного стенда для поверки вихревых водосчетчиков; на фиг.2 - форма сигнала, задаваемого генератором испытательных сигналов.
Имитационный стенд для поверки вихревых водосчетчиков состоит из двух идентичных герметичных камер 1 и 2 (например, цилиндрических), в которых противоположные стенки выполнены в виде мембран 3 и 4. Поперек камер 1 и 2 размещены перегородки 5, выполненные с возможностью вставки в них соответственно эталонного (А) и поверяемого (В) водосчетчиков. Мембраны 4 снабжены жестким центром и соединены с электромагнитным приводом 6. Камеры 1 и 2 содержат патрубки 7 и 8 соответственно для заполнения и спуска воды и пробки 9 для выпуска остаточного воздуха. Стенд содержит также генератор испытательных сигналов 10, выход которого соединен с первым (отрицательным) входом блока сравнения сигналов 11, ко второму (положительному) входу которого подключен выход эталонного водосчетчика (А), ПИД-регулятор 12, усилитель мощности 13, который соединен с электромагнитным приводом 6, формирующие импульсы измерительные тракты 14 и 15, реле времени 16, ключи К17 и К18, счетчик эталонных импульсов 19, счетчик поверочных импульсов 20.
Генератор испытательных сигналов 10 выполнен в виде задатчика сигнала, записанного с реальной проливной установки и воспроизведенного, например, с помощью ноутбука с расширительной платой ЦАП.
Имитационный стенд для поверки вихревых водосчетчиков работает следующим образом.
В перегородку 5 герметичной камеры 1 вставляют эталонный водосчетчик (А) так, чтобы чувствительный элемент располагался параллельно перегородке 5. Таким же образом в герметичную камеру 2 вставляют поверяемый водосчетчик (В). Через патрубки 7 в каждую из камер 1 и 2 набирают воду и после выхода остаточного воздуха закрывают пробку 9.
Включают генератор испытательных сигналов 10, который генерирует сигнал, который в блоке сравнения сигналов 11 сравнивается с сигналом, поступающим от водосчетчика (А). Разность этих сигналов проходит на ПИД-регулятор 12 и через усилитель мощности 13 попадает на электромагнитный привод 6, создающий на мембранах 4 обеих камер механические колебания, амплитуда, форма и частота которых определяется генератором испытательных сигналов 10. По разные стороны перегородки 5 в обеих камерах 1 и 2 создаются знакопеременные колебания давления, возникает знакопеременный переток жидкости между половинами камер 1 и 2 через чувствительные элементы эталонного водосчетчика (А) и поверяемого (В). Таким образом, в обеих камерах протекают одинаковые гидродинамические явления. В силу действия цепи отрицательной обратной связи перепад давления на эталонном водосчетчике будет соответствовать реальному перепаду давления в проливной установке при одинаковых геометрических размерах герметичных камер 1 и 2. Перепад давления на чувствительных элементах поверяемого и эталонного водосчетчиков будет одинаковым. Это позволяет считать, что подавая от генератора испытательных сигналов 10 сигналы, записанные на реальной проливной установке для различных поверяемых расходов, мы будем имитировать на данном стенде работу водосчетчика в условиях различных расходов. С помощью реле времени 16 задается интервал времени поверки на заданном расходе. За это время генератором испытательных сигналов вырабатывается определенное количество импульсов, характерное заданному поверочному расходу. После срабатывания реле 16 замкнутся ключи К17 и К18 и через формирующий импульсы измерительный тракт 14 пройдут импульсы на счетчик эталонных импульсов 19 и одновременно через формирующий импульсы измерительный тракт 15 пройдут импульсы с поверяемого водосчетчика (В) на счетчик поверочных импульсов 20. По окончании интервала времени поверки счет импульсов прекращается. Сравнивая показания счетчиков 19 и 20, можно судить о погрешности измерения прибора на данном поверочном расходе.