Расходомер текучей среды

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения газообразных и жидких сред.
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 2531030 С2, 20.10.2014), в котором часть потока возвращают по каналу реверса возбудителем потока в основной канал для понижения порога чувствительности. Недостатком устройства является наличие в схеме измерения возбудителя потока реверса с приводом недостаточной величины производительности, затягивающей процедуру компенсации недостающего потока для измерения.
Известен расходомер, работающий на принципе Кориолиса, например Эмис-масс 260 (http://emis-kip.ru), принятый за прототип. Недостатком устройства является небольшой динамический диапазон (до 15) при классе точности 0,15, при классе 0,5 динамический диапазон увеличивается до 20.
у
Для примера из таблицы диапазонов расхода прототипа для Д=50 мм нижняя граница указана 2500 кг/ч для класса точности 0,5. Если измеряемый расход меньше заданной нижней границы, то расходомер прототипа (Эмис-масс 260) по паспорту будет показывать нулевой расход и накопления массы и объема происходить не будет.
Техническим результатом является расширение диапазона измерения расхода, путем его разделения на три части и усиления величины потока в диапазоне малых расходов (первой части диапазона) подключением дополнительного циркулирующего обратного потока с образованием системы управления с отрицательной обратной связью.
Технический результат достигается тем, что расходомер текучей среды снабжен проточным трубопроводом, соединяющим его выход со входом расходомера Кориолиса, выход которого соединен с входом управляемой приводом турбинки обратного потока и входом управляемого электроклапана с профильным соплом, расположенных в проточном трубопроводе, вход которого соединен с выходом расходомера Кориолиса.
На чертеже представлена конструкция модели.
Расходомер газа содержит 1 - расходомер Кориолиса с U-образными трубками 2 с концами 3 и 4 и введенный проточный трубопровод 5, в корпусе 6 которого расположен управляемый привод 7 газовой турбинки 8 обратного потока газа и управляемый электроклапан 9 с выходом 10 в виде профильного сопла, соединенным с входом 11 расходомера Кориолиса, с входом 12, соединенным с общим выходом 13, и блок 14 управления.
Измерение расхода газа происходит в трех частях диапазона следующим образом.
При появлении измеряемого потока Q газ проходит по U-образной трубке с концами 3 и 4 и далее на общий выход 13 всего расходомера газа.
2
2
Измерение начинается в первой части диапазона при расходе, уровень которого еще не достиг нижней границы измерения (порога чувствительности U-образной трубки) расходомера Кориолиса. За счет принудительного увеличения измеряемого потока перед U-образной трубкой путем добавления к нему дополнительного потока с изменяемым расходом Q через канал по проточному трубопроводу 5 от управляемого приводом 7 турбинки 8, достигается порог минимального расхода (нижней границы) расходомера кориолиса, который фиксируется электронным блоком 14 измерителя. Принудительный обратный поток величиной Q циркулирует через выход 10, по проточному трубопроводу 5, через U-образную трубку с концами 3 и 4, вход 12 и вновь через турбинку 8, образуя кольцевую связь.
При наличии модернизации устройством по ПМ (турбинки 8 с управляемым приводом 7 обратного потока газа) расходомер измеряет расход менее нижней границы, указанной в паспорте прототипа.
2
1
2
На фигуре обозначены потоки при измерении расхода в первой части диапазона: Q - измеряемый расход, Q - дополнительный обратный поток и Q суммарный поток Q+Q.
2
Для работы вновь введенной системы вместе с блоком управления кориолисова расходомера устанавливается некоторая постоянная частота ƒ=const электронного генератора, входящего в состав системы управления приводом турбинки. Выход э/генератора схемы управления соединен с приводом 7 потока для частотного питания и его отключения при переходе от первой части диапазона измерения ко второй. При отсутствии измеряемого потока Q расходомер кориолиса измеряет только расход циркулирующего от турбинки 8 потока величиной Q.
var
const
var
const
2
1
2
Блок 14 отслеживает соответствие величине измеряемого расхода Q по частям диапазона измерения, переключая турбинку 8, при переходе из одной первой части диапазона во вторую, сравнивая частоту управляемого привода турбинки 8 (ƒ) с частотой (ƒ) собственного э/генератора введенной системы управления обратного потока. В первой части диапазона на индикаторе электронного блока измерителя 14 отображается величина измеряемого расхода Q по разности частот Δƒ=ƒ-ƒ. В первой части диапазона расход потока Q изменяется до полной компенсации потока Q в схеме с отрицательной обратной связью, определяемого электронным блоком 14 в частотной форме сумме потоков входного Q и потока реверса Q.
Если для первой части диапазона устанавливается нижний предел измерения 1250 кг/ч и устанавливается верхний предел, например, 2500 кг/ч, равный нижнему пределу для класса точности 0,5 (как в прототипе), то подающий обратный поток турбинки 8 отключается при расходе 2500 кг/ч и клапан 9 запирает проток по каналу 5.
2
После отключения потока Q начинается работа в своей второй традиционной части диапазона измерения, т.е. расход измеряется расходомером Кориолиса. При такой установке нижнего и верхнего пределов измерения получим для первой и второй частей диапазона, увеличенный динамический диапазон 2×200=400 и для класса точности 0,5 новый диапазон будет 40 вместо прежних 20.
При включении управляемого электроклапана 9 предложенная модель ПМ обеспечивает проход потока по каналу 5 для парциального режима измерения расхода Q в третьей части диапазона, при этом конфигурация и сечение клапана 9 подобны сечению измерительной трубке расходомера кориолиса.
Расширенный диапазон измерения расхода газа (более 400) обеспечивается за счет работы трех частей диапазона предложенной ПМ, обладая способностью измерять расход ниже и выше расходов, указанных в паспорте прототипа.