УСТАНОВКА ДЛЯ КАЛИБРОВКИ, ПОВЕРКИ И ИСПЫТАНИЯ СЧЕТЧИКОВ И РАСХОДОМЕРОВ

Полезная модель относится к области теплотехники и гидравлики, преимущественно к установкам для калибровки, юстировки и поверки расходомеров, тепло- и водосчетчиков различного типа.
Известны стенды и установки для поверки и испытаний счетчиков и расходомеров [Проливные поверочные установки серии "Томь" фирмы Тепломер (Россия), Госреестр средств измерения РФ №29114-05, №33882-07; Поверочные установки типа "УПСЖ" Госреестр средств измерения РФ №29553-03, №24364-03, №24364-03, №24630-03], в состав которых входят следующие основные части: трубопровод, ресивер для сглаживания пульсаций, эталонные преобразователи расхода с прямыми участками, эталонные весоизмерительные устройства, система насосов с частотным регулированием, измерительно-вычислительный комплекс, испытательный стол с прямыми участками.
Недостатками указанных установок является наличие большого количества колен (поворотов) трубопровода, а значит наличие больших потерь давления. Отсутствие достаточно длинных прямых участков трубопровода перед эталонными расходомерами и испытательным столом после колен трубопровода приводит к наличию дополнительных погрешностей измерения из-за искажения эпюры скоростей в сечении потока и закручивания потока относительно оси трубы. Кроме того, наличие колен и отсутствие специальных устройств удаления воздуха и деаэрации проточной воды может приводить к появлению в потоке воздушных пузырьков и подушек в системе и, как следствие, к появлению пульсаций и некорректной работе как эталонных, так и поверяемых приборов.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемой установке является автоматизированная установка для поверки, калибровки и других испытаний счетчиков и расходомеров [Патент RU 2234689 С2, МПК G01F 25/00, опубл. 20.08.2004]. Принцип ее действия основан на поверке сличением, она предназначена для настройки, градуировки поверки и других работ по определению метрологических и технических характеристик расходомеров, счетчиков и др. Установка содержит бак- накопитель для воды, регуляторы расхода, ресивер, блок эталонных приборов, испытательный стол с информационно-измерительной системой, насосную группу из нескольких насосов. Эталонные расходомеры объединены в один блок, включенный между ресивером (компенсатором) и испытательным столом. Эталоны объединены параллельно за счет гребенки, состоящей из 3-х трубопроводов различного диаметра. Наличие перед эталонными расходомерами колен гребенки приводит на выходе колен к закручиванию потока вокруг оси трубы и искажению профиля скоростей в сечении потока, что является причиной некорректной работы приборов, появлению дополнительных погрешностей измерений. Известно [Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под ред. Б.Б. Некрасова, Минск, «Высшая школа», 1985 г.], что для исключения влияния местного сопротивления, такого как поворот трубопровода, требуется длина прямого участка, равная 40-60 диаметрам трубы. Т.е. при диаметре трубы 80 мм прямой участок перед эталонным расходомером должен составлять не менее 3,2-4,8 метров, чтобы прибор корректно работал. Это требует значительных габаритов установки для стабилизации потока до эталонного расходомера. Кроме того, в данной установке не используются возможности стабилизации и деаэрации потока, что может приводить к появлению воздуха в системе и некорректной работе приборов.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание установки для точной калибровки, поверки и испытания счетчиков и расходомеров, тепло- и водосчетчиков различного типа, в которой значительно уменьшены возмущения потока рабочей жидкости, влияющие на работу эталонных и поверяемых приборов, без увеличения габаритов установки.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемая установка, так же как и известная, содержит байпасную и рабочую линии, в состав которой входят последовательно установленные накопитель воды, насосная группа, ресивер цилиндрической формы, эталонные приборы, испытательный стол с информационно-измерительной системой и регуляторы расхода в байпасной и рабочей линиях. В отличие от известной установки, в которой ресивер имеет один выходной патрубок, и вода попадает в эталонный прибор через изгиб трубы, выход ресивера выполнен в виде нескольких тангенциально установленных патрубков разного диаметра, соединяющих ресивер с соответствующими эталонными приборами. Патрубки расположены на разной высоте, причем патрубок с наибольшим диаметром является самым верхним и выполнен на одной прямой с эталонным прибором и линейкой испытуемых приборов на испытательном столе.
Вода под давлением, создаваемым насосом, поступает в ресивер из подводящего трубопровода по касательной прямой к его корпусу, благодаря чему в ресивере возникает ее вращательное движение. Патрубки перед не используемыми расходомерами перекрываются кранами. Поток жидкости из ресивера попадает в прямой участок трубопровода до требуемого эталонного расходомера, двигаясь по касательной прямой к траектории вращения под действием центробежных сил. При этом не возникает закручивания потока и значительных искажений профиля скоростей в сечении трубы у эталонного прибора, что повышает точность измерений. Как было описано выше, чем больше диаметр трубы, тем длиннее должен быть прямой участок трубы для стабилизации потока. Поэтому патрубок наибольшего диаметра выполнен на одном уровне с эталонным прибором и с линейкой испытуемых приборов на испытательном столе, образуя таким образом прямой участок от ресивера до испытательного стола. Такое решение существенно уменьшает габариты установки.
Ресивер сглаживает возникающие из-за работы насоса пульсации водного потока. Так же, в процессе вращения жидкости в ресивере все включения и пузырьки сосредотачиваются в центре закручивающегося потока, а наружный слой воды остается чистым. То есть, использование тангенциального подвода и отвода жидкости по отдельным патрубкам к каждому эталонному прибору обеспечивают общую стабилизацию потока и отделение газовых включений жидкости.
Совокупность признаков, сформулированная в п.2. формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором ресивер содержит тангенциальный патрубок для соединения с байпасной линией.
Интенсивность вращения жидкости зависит от величины расхода: чем меньше расход, тем слабее вращение. Тангенциальный отвод потока через байпас создает вращение жидкости в ресивере и увеличивает расход в подводящем трубопроводе на входе ресивера (расход подводящего трубопровода равен сумме расходов основного и байпасного трубопроводов), поэтому при его открытии интенсивность вращения увеличивается. Это обеспечивает интенсивное вращение жидкости при малых расходах, требуемое для отвода стабильного потока к эталонным приборам и отделения газовых включений жидкости.
Совокупность признаков, сформулированная в п.3. формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором рабочая линия установки содержит весоизмерительное устройство с переключателем потока.
Переключатель потока направляет жидкость в накопительный или весовой бак в зависимости от режима работы. Это дает возможность поверки самих эталонных приборов.
Совокупность признаков, сформулированная в п.4. формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором установка содержит кран для стравливания воздуха перед испытательным столом.
Совокупность признаков, сформулированная в п.5. формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором ресивер снабжен уровнемером, позволяющим контролировать уровень жидкости.
Все это обеспечивает стабильную и корректную работу приборов во всем диапазоне расходов установки. Достигаемый при этом технический результат - повышение точности измерений, стабильности работы приборов и уменьшение габаритов установки.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых на фиг.1 представлена гидравлическая схема предлагаемой автоматизированной установки для поверки и испытаний счетчиков и расходомеров, на фиг.2 и 3 схематически показан ресивер (виды сбоку и сверху).
Установка для калибровки, поверки и испытания счетчиков и расходомеров, показанная на фиг.1, представляет собой замкнутый контур циркулирующей жидкости с байпасной и рабочей линиями, включенными параллельно. В байпасную линию включены отсечной и регулирующий краны 1 и 2 соответственно. В состав рабочей линии входят бак-накопитель для воды 3, насосная станция 4, ресивер 5, блок эталонных расходомеров 6, содержащих три параллельно включенных эталонных прибора, стол испытательный 7, блок регулировки 8 и весоизмерительное устройство 9. С помощью насоса 4 вода подается из накопительного бака 3 в ресивер 5, сглаживающий возникающие из-за работы насоса 4 пульсации водного потока и направляющий поток к эталонному расходомеру блока 6 через соответствующий патрубок. Патрубки перед не используемыми расходомерами перекрываются кранами 10. При работе в диапазоне минимальных расходов регулировочным краном 2 устанавливается определенный расход через байпас. При этом обеспечивается нормальный режим работы насосной станции 4 (расход не должен быть меньше минимально допустимого для данного насоса, обычно составляющего порядка (10-20)% номинального расхода) и достаточно интенсивное вращательное движение жидкости в ресивере 5. На входном трубопроводе испытательного стола 7 установлен вентиль 11 для стравливания воздуха при заполнении трубопровода водой. Прием информации от испытываемых и эталонных приборов и дальнейшую обработку ее по заданному алгоритму обеспечивает информационно-измерительная система, включенная в испытательный стол 7.
После испытательного стола 7 установлен блок регулировки 8, состоящий из системы отсечных и регулировочных кранов, устанавливающий заданный расход рабочей жидкости и позволяющий выбирать режим работы с весоизмерительным устройством 9. После блока регулировки 8 по трубопроводу рабочая жидкость направляется в переключатель потока 12, входящий в состав весоизмерительного устройства 9. Переключатель потока 12 отклоняет падающую струю воды в накопительный бак 3 или, в режиме работы с весоизмерительным устройством 9, в его весовой бак. Устройство ресивера 5 схематически показано на фиг.2 и 3 (виды сбоку и сверху). В нижней его части расположены тангенциальные патрубки 13 и 14, осуществляющие подвод жидкости в ресивер 5 и слив ее в байпасную линию. Тангенциальные патрубки 15, отводящие воду к эталонным расходомерам, сонаправлены с патрубком 13, по которому вода поступает от насоса 4. Отводящие патрубки расположены на разной высоте, причем труба наибольшего диаметра выполнена на одной прямой с испытуемым прибором испытательного стола 7. Ресивер снабжен уровнемером 15.
Конструктивное исполнение позволяет достичь повышения эксплуатационных качеств, так как при работе на ней обеспечивается высокая стабильность и качество рабочего потока жидкости, а значит корректность работы приборов и высокая точность измерений при уменьшенных габаритах установки.