Расходомер газа

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах измерения газообразных сред.
Известно устройство измерения струйным расходомером (RU 1295230, А1, 07.03.1987) с недостаточной зоной чувствительности, которая ограничивает зону работоспособности и диапазон измерения. Недостатком известного устройства является существование противоречивых требований и невозможность их преодоления при реализации только одной физикой течения среды при использовании одного струйного генератора. Эти требования сведены к двум параметрам: минимальный измеряемый расход и максимальный допустимый перепад давления на расходомере в максимальной точке диапазона.
Известно устройство измерения расхода среды (RU 2157967, С2, 21.05.1998). Часть потока среды после магистрального расходомера возвращают через вспомогательный расходомер и ограничительный дроссель в магистраль перед насосом и расход на рабочую нагрузку определяют как разность расходов через магистральный и вспомогательный расходомеры. Этот прием позволяет сместить зону измерения магистрального расходомера в необходимый пониженный диапазон. Однако, диапазон измерения смещается при наличии линии обратного потока, которая понижает порог чувствительности и вместе с ним снижает верхнюю границу измерения.
Известен измеритель потока среды (RU 2 572 461 С2, 10.01.2016), принятый за прототип, в котором часть потока возвращают через вспомогательный расходомер в основной канал для понижения порога чувствительности. Недостатком устройства является наличие дополнительного расходомера, что усложняет процедуру измерения и эксплуатацию, связанную с дополнительным его аттестацией, увеличивает комплект оборудования, уменьшает общий ресурс измерителя.
Техническим результатом является расширение диапазона измерения расхода, путем его разделения на две части с понижением уровня измерения в первой части диапазона, упрощения функционального состава.
Технический результат достигается тем, что предложенная полезная модель расходомера газа, характеризуется тем, что содержит проточный корпус с размещенными внутри по потоку в основном канале крыльчаткой, камерой со струйным генератором, камерой выхода, соединенной каналом реверса через вход крыльчатки с камерой струйного генератора и автоматику счета.
На фиг. 1 представлена конструкция модели с блоком автоматики счета в продольном разрезе по потоку и вид сбоку.
На фиг. 2 приведены статические характеристики модели в координатах «f - Q».
Расходомер газа (фиг. 1), содержит проточный корпус 1 с размещенными внутри по потоку в основном канале 2 крыльчаткой 3, камерой 4 и струйным генератором 5, камерой выхода 6, соединенной каналом реверса 7 через вход 8 крыльчатки 3 с камерой 4 струйного генератора 5 с каналом 9 байпаса и автоматику счета 10, состоящей из сумматора 11 - это устройства сравнения сигналов по частоте ƒvar, получаемой от струйного генератора 5, и собственного 12 генератора ƒconst, индикатора 13 расхода Q.
2
2
2
Весь диапазон измерения (фиг. 2) разделяют на две части - в первой части работает крыльчатка с потоком реверса (линия Q), во второй части - крыльчатка не работает - выключена, поток реверса отсутствует. При этом в первой части: - увеличивают Q при уменьшении потока Q до согласованного (выбранного нижнего) значения первой части диапазона и - уменьшают величину Q до нуля по мере увеличения потока Q до согласованного (выбранного верхнего) значения первой части диапазона.
1
1
2
2
1
2
На фиг. 3 линия Q характеризует расход Q≅const, измеренный струйным генератором при работе крыльчатки, линия Q - изменение расхода Q для подачи в камеру 4 и струйный генератор 5. В этом диапазоне счетчик 13 фиксирует расход газа по формуле Q=Q-Q.
1
2
1
2
1
var
2
2
В первой части измерения расхода газа при наличии перепада давления в сети потребления поток основного канала 2 величиной Q проходит в камеру 4 струйного генератора 5, общую для потока основного канала 2 и потока канала реверса 7, далее в струйный генератор 5 с байпасом 9, камеру выхода 6 к потребителю. В камере 4 образуется суммарный поток Q за счет присоединения потока реверса Q(Q=Q+Q), величина Q измеряется частотой колебаний ƒ струйного генератора, которая передается в сумматор 11 электронной автоматики счета 10 с последующим выводом на индикатор 13. Далее в камере 6 из суммарного потока выделяется поток реверса Q и на выход расходомера попадает поток величиной Q к потребителю. Выделение потока реверса Q происходит за счет частичного разрежения в камере 6, образованного тягой газа при вращении крыльчатки 3 в той мере, которая определяется разницей показаний по частоте ƒvar струйного генератора и некоторого настраиваемого начального значения генератором 12 частоты ƒconst.
При отсутствии перепада давления в газовой сети струйный генератор измеряет расход только от крыльчатки, которая включается в работу э/двигателем по сигналу сумматора 11. Поток крыльчатки протекает по кольцу каналов, образованных следующими конструктивными элементами (фиг. 1): камерой 6, каналом реверса потока 7, входом 8, крыльчаткой 3, камерой 4, струйным генератором 5 и вновь камерой 6. При этом частота ƒvar струйного генератора 5 сравнивается с заданной ƒconst генератора 12 и разница частот фиксируется как максимальная соответствующая расходу газа Q=0. По мере возрастания перепада давления и расхода в сети частота струйного генератора возрастает и становится ƒvar>ƒconst.
2
2
2
2
2
2
2
20
1
1
1
1
По величине Δƒ=ƒvar-ƒconst сумматор 11 выдает команду на снижение расхода Q крыльчатки 3 для установления прироста расхода крыльчаткой. Одновременно изменение величины частоты Δƒ var, которая пропорциональна ΔQ, фиксируется индикатором 12, как возникший расход газа через расходомер. При этом полагается, что после процедуры вычитания, тот поток на выходе 4, который поступил в нагрузку, считается равным по величине потоку в основном канале 2 и измерен с некоторой погрешностью ζ, зависимой от стабильности статической характеристики крыльчатки «давление-расход». Далее, при изменении величины потока Q, например, при увеличении, пропорционально уменьшается величина потока реверса Q. Расход Q, развиваемый крыльчаткой 3, управляется устройством 11 сравнения сигналов. Во второй части диапазона крыльчатка не работает, измерения расхода Q потока основного канала 2 при нулевой величине потока реверса Q измеряют струйным генератором 5, сигнал которого непосредственно проходит через устройство 11 на индикатор 13, фиксируя расход во втором диапазоне. Измерительная работа крыльчатки 3 (фиг. 2, линия Q) и потока реверса Q начинается с условного нуля, например, назначено Q=20 л/ч (условно ƒ=10 Гц). Величина расхода Q поддерживается постоянной (линия Q) по основному каналу 2 через струйный генератор и равной, например с байпасом - 300 л/ч. Поддержание расхода Q=const на выбранном уровне необходимо для отсчета показаний приращения расхода Q, подаваемых на индикатор 13. Таким образом, измерение начинается с произвольно заданной начальной величины Q=20 л/ч, которую можно выбрать и менее, но определяется порогом чувствительности крыльчатки. При выбранных начальных условиях расход Q<20 л/ч не измеряется.
Предложенная модель позволяет снизить порог чувствительности и расширить диапазон измерения расхода.