Устройство для измерения количества газа

 

Изобретение относится к измерениям расхода , в частности, к устройствам для измерения количества газа с коррекцией на температуру и давление, а также может быть использовано при разработке устройств для измерения количества теплоты, переносимого перегретым паром. Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение устройства. Принцип работы устройства основан на методе двойного (поочередного) интегрирования. Сигналы с выхода блоков 4 и 6, пропорциональные давлению и температуре, подключаются на вход интегратора 14 поочередно в первый и второй такты цикла преобразования соответственно, а сигналы с выхода блоков 2 и 7 подключаются к входу интегратора 16 во второй и третий такты цикла преобразования. Последовательное соединение коммутатора 8, интеграторов 14, 15 и компаратора 18 обеспечивает формирование сигнала на выходе компаратора 18, длительность которого пропорциональна корню квадратному из отношения давления к температуре газа. Последовательное соединение коммутатора 11, интеграторов 16, 17, компаратора 19 обеспечивает формирование сигнала, длительность которого пропорциональна произведению длительности сигнала с выхода компаратора 18 на корень квадратный из перепада давления. Счетчик 23 подсчитывает число импульсов генератора счетных импульсов 21, пропорциональное количеству газа с коррекцией на температуру и давление. 3 ил.

С0103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Н А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4249376/24-10 (22) 27.05.87 (46) 15.08.89, Бюл. № 30 (71) Западный филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф,Э,Дзержинского (72) Р,А,Халько и С,В.Бурдыкин (53) 681.121(088.8) (56) Патент США ¹ 3729995, кл. С 01 F 1/00, 1971.

Ермаков В.С. и др. Иетодические принципы и устройство измерения коли- . чества теплоты в магистралях перегретого пара. — Измерительная техника.

1986, № 5,.с. 29-32. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ГАЗА . (57) Изобретение относится к измерениям расхоДа, в частности к устройствам для измерения количества газа с коррекцией на температуру и давление, а также может быть использовано при разработке устройств для измерения количества теплоты, переносимого перегретым паром. Цель изобретения — повышение точности измерения и упрощение устройства. Принцип работы устрой„„Я0„„15ОО831 А 1 (5g 4 С 01 F 1/00, 15/02

2 ства основан на методе двойного (поочередного) интегрирования. Сигналы с выходов блоков 4 и 6, пропорциональные давлению и температуре, подключаются на вход интегратора 14 поочередно в первый и второй такты цикла преобразования соответственно, а сигналы с выходов блоков 2 и 7 подключаются к входу интегратора 16 во второй и третий такты цикла преобразования.

Последовательное соединение коммутатора 8, интеграторов 14, 15 и компаратора 18 обеспечивает формирование сигнала на выходе компаратора 18, длительность которого пропорциональна корню квадратному из отношения давления к температуре газа. Последовательное соединение коммутатора 11, интеграторов 16, 17, компаратора 19 обеспечивает формирование сигнала, дли- ( тельность которого пропорциональна . произведению длительности сигнала с выхода компаратора 18 на корень квадратный из перепада давления. Счетчик

23 подсчитывает число импульсов генератора 21 счетных импульсов, пропор- циональное количеству газа с коррекцией на температуру и давление. 3 ил. 1 ©

3, 15008

Изобретение относится к области из измерений расхода, а именно к устройствам для измерения количества газа с коррекцией на температуру и давление — газосчетчикам, а также может быть использовано при разработке устройств для измерения количества теплоты, переносимого перегретым паром в системах теплоснабжения. 10

Цель изобретения — повышение точности измерения и упрощение устройства, На фиг ° 1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные диа- 15 граммы, поясняющие его работу;.на фиг.3 — функциональная схема блока управления.

Устройство (фиг.l) содержит датчик

1 расхода, выполненный в виде сужа- 20 ющего устройства, включенный в схему 2 преобразования перепада давлений в электрический сигнал, преобразователь давления, выполненный в виде первичного измерительного датчика 3 дав- 25 ления, включенного в схему 4 преобразования давления в электрический сигнал с двумя входами, преобразователь температуры, выполненный в виде первичного датчика 5 температуры, 30 включенного в схему 6 преобразования температуры в электрический сигнал, источник 7 опорного напряжения с двумя выходами, первый коммутатор

8, состоящий из ключей 9 и 10, второй 35 коммутатор ll состоящий иэ ключей !

2 и 13, первый инвертор 14 с входом установки в нулевое состояние, второй интегратор 15 третий интегратор 16 с входом установки в нулевое состоя- 40 ние, четвертый интегратор 17, первый

18 и второй 19 компараторы, блок 20 управления, генератор 21 счетных импульсов, ключ 22, счетчик 23 импульсов. Вторые входы .(не показаны) компа-45 раторов 18 и 19 заземлены.

Блок 20 управления (фиг.3) содержит делитель 24, десятичный счетчик

25, схему установки в ноль десятичного счетчика, содержащую инверторы

26, 27 и элемент И-НЕ 28, формирователи 29-32 импульсов на элементах

ИЛИ-НЕ, инверторы 33-36, одновибраторы 37-40, ключи 41 и 42 на элементах И-НЕ, 55

Устройство работает следующим образом.

Длительность цикла преобразования определяется циклом работы деся31

4 тичного счетчика 25 и выбирается кратной периоду сетевой помехи, на пример 200 мс.

В начальном состоянии все ключи разомкнуты. Цикл преобразования начинается с приходом импульса постоянной длительности Т, с выхода 1 блока 20 управления на ключ 9 коммутатора 8.

Сигнал U с выхода преобразователя 4 давления в электрический сигнал (фиг.2в) поступает последовательно на входы интегратора 14 и интегратора

l5 и к концу интервала Т, напряжение О (Т на выходе интегратора 15 достигает величины

Т

U (Т ) = — -- — — — -U (1)

I 1 2л л р» где и à — постоянные интегриро1 2 вания интеграторов 14 и 15.

По истечении времени T „ срабатывает одновибратор 37 блока 20 управления и на выходе 2 блока 20 управления появляется короткий разрядный импульс t (фиг.2б), который устанавливает в йулевое состояние интегратор 14.

С приходом сигнала длительностью

t < (фиг.2г) с выхода 3 блока 20 управления, который переводит в замкнутое состояние ключ 10 коммутатора 8 и ключ 12 коммутатора 11, сигнал U обратной полярности с выхода преобразователя 6 температуры в электрический сигнал (фиг.2в) и сигнал

U>< с выхода преобразователя 2 перепада давлений в электрический сигнал (фиг.2е) начинают поступать соответственно на входы интеграторов 14 и

16. Длительность t интегрирования сигналов U и U определяется срабатыванием компаратора 18, который закрывает ключ 41 блока 20 управления иэ словия ф у

4 а

v (t)=v (т ) — — †- v at=0

1 б\ /т о (2) откуда ., = т, Ги,/ц, <з>

К концу интервала t напряжение

U» на выходе интегратора 17 достигает величины

U(t)= — — — — — v

4 2 2, дР э (4) 4

1500831 (9) = К о

25 (5) - (10) 0 К 4 °

1 (з!

30 (12) D=К

55 (8) Up

"Х =

16 и 17.

По истечении времени t> срабатывают одновибраторы 38 и 39 блока 20 управления, на выходах 2 и 4 блока 20 управления появляются короткие разрядные импульсы t p, (фиг.2б) и (фиг,2д), которые устанавливают соот- 10 ветственно интеграторы 14 и 16 в нулевое состояние. Далее срабатывает второй компаратор 19 (вход 3 блока

20 управления), закрывающий ключ 42.

С приходом сигнала длительностью 15 й» с выхода 5 блока 20 управления, который переводит в замкнутое состояние ключ 13 коммутатора 11„ на вход интегратора 16 с первого выхода источника 7 опорного напряжения начи- 20 нает поступать напряжение Uo (фиг.2е) обратной полярности, и к концу интервала t напряжение U> на выходе интегратора 1б достигает величины:

U(t) = — — U

-x

"з что вызывает уменьшение напряжения

П на выходе интегратора 17 до сраФ батывания компаратора 19:

<х

U,(t) =U4(t„) — —; — ) —.-U,dt=0, (6)

<Х о откуда время интегрирования t onpeХ 35 деляется с учетом (3):

1Г Up Uap Up

Е =С .,1 =т — — -=К вЂ” U, х 1 врт (7) 4 где К, — постоянный коэффициент.

По истечении времени 1 срабах тывает одновибратор 40, на четвертом выходе блока 20 управления вновь по- 45 является разрядный импульс 4 р и устанавливает интегратор 16 в нулевое состояние.

Сигналом t открывается ключ 22, и на счетчик 23 импульсов начинают 50 поступать счетные импульсы с выхода генератора 21. Число счетных импульсов Н за время t определяется выражением и с учетом характеристик преобразователей 2, 4 и 6 за определенный отрезок времени пропорционально количеству D газа с коррекцией на температуру и давление: гдеК Kз ° КрKTКдрфA ôH постоянные коэффициенты.

Из выражения (7) следует, что на погрешность преобразования не оказывает влияния нестабильность элемен— тов интегрирующих цепей интеграторов

14-17 °

Устройство может быть использовано также для измерения количества D перегретого пара с учетом его действительной плотности, а также для измерения количества 0 теплоты, переносимого перегретым паром, алгоритмы измерения которых имеют вид: где К, К, A, A» Б, Бз — постоянные коэффициенты, являющиеся параметрами настройки устройства и определяемые расчетным пу-тем.

Например, для диапазонов изменения температуры природного газа в трубоо проводе t от -5 до +20 С и избыточного давления P 0,1-0,7 кгс/см фор1 мула (9) имеет вид а относительная методическая погрешность при этом составляет менее

20,2Х.

Повышение точности измерения ðàñõîда достигается за счет формирования функции (10) с меньшей:.етодической ошибкой, а также путем применения метода поочередного (двойного) интегрирования входных сигналов. формула изобретения

Устройство дпя измерения количества газа, содержащее установленные на трубопроводе датчик расхода, подключенный к преобразователю перепада дав1500831

0 ления в электрический сигнал, преобразователи давления и .температуры, выходы которых подключены к входам первого коммутатора, выход которого подключен к последовательно соединенным первому интегратору, второму интегратору и компаратору, а также генератор счетных импульсов, блок управления, первый и второй входы кото- р рого подключены соответственно к выходам первого компаратора и генератора счетных импульсов, а первый, второй и третий выходы подкпючены соответственно к первому управляющему входу первого коммутатора, к входу установки нуля первого интегратора и второму управляющему входу первого коммутатора, счетчик импульсов через ключ подключен к выходу генератора счетных импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения устройства, в него введены источник опорного напряжения, последо-, вательно соединенные второй компаратор, третий и четвертый интеграторы и второй компаратор, а блок управления дополнительно снабжен третьим . входом и четвертым и пятым выходами, причем входы второго коммутатора подI ключены к преобразователю перепада давления в электрический сигнал и источнику опорного напряжения, второй выход которого подключен к преобразователю давления, третий выход блока управления соединен с первьи управляющим входом второго коммутатора, четвертый выход блока управления соединен с входом установки нуля третьего интегратора, а пятый выход блока управления подключен к второму управляющему входу второго коммутатора и управляющему входу ключа.

1500831

Составитель В.Полковников

Редактор И.Рыбченко Техред М.Дидык Корректор. Y.i. Васильева

Заказ 4851/34 Тираж 660 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101