Дифманометр-расходомер газа
рСЕС уя"=- 1 ; ...,. биб ио" " -
О П И С А Н И Е 354274
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено ЗО.Х1,1970 (№ 1497337)18-10) М. Кл. С Olf 15;04 с присоединением заявки Л
Комитет по делам изобретений и открытий при Geeere Министров
СССР
Приоритет
Опубликовано 09.Х.1972. Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 18.Х.1972
УДК 681.121(088.8) Авторы изобретения
В. Р. Андрианов, Н. А. Какорин и Н. И. Лукьянов
Заявитель
ДИ ФМА Н ОМ ЕТР-РАСХОДОМ EP ГАЗА
С АВТОМАТИЧЕСКИМ УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ
ЕГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ
Изо бретение относится к измерительной технике, в частности к дифманомстрам-,расходомерам газа.
В известных дифманометрах-расходо мерах газа с автоматическим учетом его давления и температуры отсутствует автоыатический учет коэффициента сжимаем ости газа, что ограничи вает область их применения относительно невысокими давлениями (до 3—
5 кгс/смз), так как при более высоких давлениях погрешность измерения расхода возр а ст-а ет.
Цель изобретения — повышение точности измерения путем BIBTcìàòè÷åñêo ãо учета коэффициента сжимаемо сти газа.
Это,достигается тем, что,дифманометррасходомер снабжении термочувствительным измерительным мостом, образованным двумя рези сторами и двумя термометрами сопротивления, включенными в противоположные плечи моста, а также дополнительным потенциометрически,м датчиком давления, причем диффереициально-трансформаторный компенсирующий преобразователь содержит дополнителыную вторичную обмотку, подключенную к одной диагонали моста, другая диагональ которого подсоедине на к допо лнительному датчику давления с выходом, включенным в измерительную цепь последовательно с выходом тер мочув ствительного делителя напряжения.
На чертеже при ведена принципиальная схема дифманометра-расходомера.
5 Расходомер содержит датчик 1 перепада давления дифференциально-трансформаторного типа с выходной обмоткой, подключенной,к по тенциометрическому датчику 2 давления, выходная цепь которого подсоединена
10 к входу автокомпен сационного вторично "o прибора с диффере н циально-трансфо рматорным компенсирующим преобразователем 3 с двумя выходными обмотками. К одной из вьсходных обмоток подключен термочувстви15 тельный делитель напряжения, о бразеванный резистором 4 и термометром б сопротивлепия, а к другой обмотке одной диагональю — электрический мост, образованный резисторами 6 и 7 и двумя дополнительными
20 термометрами 8 и 9 сопротивления, включенными в проти воположные плечи моста. К другой диагоналки моста подсоединен допол нительно возведенный датчик 10 давления, выходная цепь, которого включена последова25 тельно с выходной цепью термочувствительного делителя напряжения в,измерительную цепь автоматического компенсирующего прибора, .содержащего нуль-усилитель 11, реверсииный двигатель 12, подключенный к вы30 ходной цепи нуль-усилителя и кинемати чеспсп
354274
Up
=Кр Р, U p (5) 15
В-1- Т 1« — т 1сж (8) 3 связанный через квадратичный кула1чок 13 с плунжером компенсирующего дифференциально-трансформ аторного преобразователя 8 и указателем 14 расхода.
Расходомер обеспе1чивает автоматическое непрерывное электроа нал1оговое решен ие уравнения расхода где Q — измеряемый ря1сход газа в еди ницах объема, приведенных 1к условиям при стандартных зна че1гиях давления Ро и, температуры То, С вЂ” пос1тс1янный коэффицие1нт;
AP — перепад давления на датчике .перепада давления;
Р— а б!солю пно|е да вление в датч"яках давле1ния;
Т вЂ” абсолютная температура среды, окружающей термометры со1противления;
К„, — коэффициент сжи1маемости газа.
Коэффициент сжимаемости газа является слоин ой функцией его давления 1и тем1пературы и обычно задается в,виде таблиц или графиков. Для,мно1гих газов, в том числе 1для мет1ана, как ос новной составной час1ти природных углеводородных газов, зави1симость коэффициента ажимаемост1и от давлени я и темпе ратуры в пра1ктиче ски важ1ных диапазонах их изменения может быть с большой точностью выражена аналитически фор1мулой:
К, = 1 .DP, (2) т(в+т) где А, В и D — коэффициенты, .постоя1н ные для данного состава .Газ1а.
Так, например, для метана погрешность приведенной формулы не превы1шает 1% в д1иапазоне н31ме1нення давления от 0 до
60 кгс/cAI и в диапазонах изменения температуры от — 25 до +50 С (A=390; В=700;
D=5 7)
Таким образом, уравнение расх1ода (1) с учетом соотношения (2) мохкет быть,преобразова но к виду:
Предложенный дпфмаиометр-ряс1ходомер автомати|часки решает уравнение (3) следующим о бразом.
Датчик 1 пере1пад1а да1вления преобразует приложенный к нему перепад давления AP на сужающем устройстве в псремен1ное напряжение U p,,пропорциональное перепад давлени;я: ьр (лр (4) где Клр — коэффициент,преобразования датчика 1пере пада давления.
Напряжение U p приложено к,потенц1и >метрическому преобразователю датчи1ка 2 давления. Параметры датчика;выбраны таким образом, что обеспечиваетс1я про1порциональность коэ ффицие1н та его передачи, абсолютному давлению Р,,приложенному к 1нему; где Up — напряжение,на выходе датчика,;
Кр —,коэффициент преобразования датчика.
Для обеспечения описываемой соотно ше нием (5) характеристики, преобразования датчик давления может содержать дополнителыные элементы, например резисторы (не показа ны (Ha чертеже).
Из соот1нс1шений (5) и (4) следует:
Up — Кр.Р U p — Кдр.Кр AP P, (6) т. е.,напряжение на выходе датч1ика давле30 ния оказы1в ается 1прс1порциональным,произведен ию перепада давления AP на давле,ние P.
Напряжение Up с выхода датчи1ка давления 1подаетс1я на вход автоматического ком35 пе1нсирующего при1бора. При этом в измерителын(ой:цепи,пр1и1бора оказываются последовательно-встречно включенными два напряжения — напряжение Up и напряжение комлевса ц ии U„. Ра зность их усиливается
40 нуль-усилителем 11 и,приводит во,вращение реверсивный двитатель 12 в таком няпра|влении, что KHIHCMaти чески связанный с двигателем плу нжер дифференциалыно-трансформаторного преобразователя 3 .перемещае|тся
45 до тех 111ор, 1поиа разность .напряжений
AU= Up — UÄ Не станет меньше порога чувствительности прибора: U =uÄ â€” U, <Ли„„.„, 50 или с .учетом ТОГО, что Л(- порог<< 11рма«с
Up — U, °: О. (7) На пряжение компенсации U«H предлага1ощемая ра1с1ходомере форм1ируется как разность двух напряжений
60 Напряжение Ит сним ается с термочувствительн1ого делителя, подключенного к од1ной из:вторич1ных обмоток дифференциаль1но-трансформаторного .компенсирующего ,преобразователя 8, .и связапо с абсолютной
65 температурой среды Т, окружаю щей термо. 354274
К вЂ” — А, К =В> Кз= 1.
15 откуда 4 Кр
X — КЗ Р
К,+т метр сопротивления, и перемеще н ием сс указателя расхода, кинематически св>язанного с перемещением плунжера преобразователя
COOTHÎØÅHHÅÌ 1т= Кт (9) где К вЂ”,коэффициент передачи термочувствнтельного делителя напряжени,я.
Напряжение U, образуется .электрическим мостом, подкл гочен ным к второй вторичной обмотке дифференциально-т ран оформ аторного ком пенсирующего преобразователя 8.
Это напряжение связа>но с перемещением указателя расхода а, абсолютной тем|пературой Т, окружающей включеп ные в схему моста. дополнительные термометры 8 и 9 сопротивления, и давлением P в дополнительном датчике 10 давления tcooTIHQIIIIBHèå ì:
U =Кт. . К К,Р, (1P)
К,+т где Кь Кг и Кз —,постоянные величнны, определяемые,величинами резисторо>в Rg, Rg и параметрами датчика давления и,преображ>ва тел я.
Из соотношений (10), (9), (8), (7) и (6) следует, что при .установившемся режиме
Up=К р =Кт о. Т 1 К,Р, (11) Kqp Kp ЬР P 0 т. е.,показания расходомера находятся,в такой же зависимости от перепада давления АР, давления P и температуры Т,газа,,в Зо 50 какой находятся от этих параметров расход газа. по уравнению (3), если параметры элеме>нтов расходомера выбра ны таким образом, что Таки м образом, реализация предложенного устройства обеопечивает повышение точности и .рааширение о>бласти примене}пия дифманометров-расходомеров за счет автоматического учета зависимости коэффп цпента сгжим аемости газа от давления и температуры. Предмет изобретения Д>ифманометр-расходомер газа с а>втоматичеоким учетом изме не ния его давления и температуры, содержащий датчик .перепада давления дифференциально-трансформаторного типа с выходной обмоткой,,подгклгоченНоН .к пстенцио метрическому датчику давления, выходная цепь которого подключена к входу автоматического,ком пенсацио<нно-о вторичного при|бора с дифференциальнотра н сформаToplHbIM компенсирующим преобразователем с выходной обмоткой,,подключенной к термочувствительному делителю напряжения, образованному резистором и тер мометро м сопротивления, отличающийся тем, что, с,целью повьгшения т очности измерения путем автоматического учета |коэффиц иента сжим>аемости газа, он снабжен термочувствительным измерительным мостом, образова нньгм двумя резисторами и двумя тер мометрами сопротивления, включенными в противоположные плечи моста, а также дополнительным,по>те нци ометрическим датч|иком давления, .причем дифференциально-трансформаторный компенсирующий >преобразо ватель содержит дополнительну.о ,вторичную обмотку, подключенную ?к од|ной диагонали моста, другая диагональ, которого подключена к дополнитель>ному датчику давле>ния с выходом, .включенным в измерительную цепь псследовательно с выходом термочувствительно>го делителя напряжен>пя. 354274 7 о. Составитель Б. Розовская Редактор И. Грузова Техред Л. Евдонов Корректоры: Л. Корогод и Е. Давыдкина Заказ 3404/2 Изд. № 1366 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж-35, Раугнская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2
