Устройство для вычисления расхода газа

 

Союз Советсиин

Соцмалмстмческьа

Республик

" 646338 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено30.03.77 {21) 2467741/16-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет г (51) М. Кл. (з 06 F 1Г/20

Гооударотеенньй ноиетет

СССР оо делам нзаоретеннй н открытей (53) УДК681.3 (088.8) Опубликовано05.02.79.БюллетЕнь № 5

Дата опубликования описания 08,02. 79

А. M. Мепик-Шахназаров, Е. Н. Браго, A. В. Иарев, M. К. Коротков, A. И. Кпючников, Г. H. Вязенкин и О, А. Силаев (72) Авторы изобретения,Московский- ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышпенности им. И. M. Губкина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

РАСХОДА ГАЗА

Изобретение относится к обцасти информационно-измерите пьной техники и может быть использовано при измерении расхода газа на объектах газовой промыш пенности.

Широкое применение при измерении расхода газа находят диафрагменные расходомеры бпагодаря своей надежности и универсапьности. Дпя вычиспения расхода газа, измеряемого диафрагменным расходомером, необходимо решать уравнение где 4н - нормальный расход газа;

С - постоянная диафрагмы.

gp - перепад давления на диафрагме е

Р . - действительное значение абсолютного давления газа;

- действительное значение температуры.

Известно устройство, содержащее счетчик, дешифратор, генератор, кточи(11.

Недостатком известного устройства является большой объем оборудования.

Наиболее близким по сущности техническим решением задачи явпяется уст5 ройство, содержащее буферный счетчик, счетчик давления, схему сравнения, счетчик резупьтата, депитепь и формироватепь временных интервапов, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего эпементов

И, вторые входы второго и третьего эпементов И соединены с выходом дешифратора(2).

Исходные вепичины в указанном устройстве представпены в частотной форме, вычиспитепьные операции осуществпяются дискретными методами, а результаты представпены в цифровом виде. Указанные особенности позвопяют проводить вычисления с высокой точностью. Однако реапизация этого )Ч еммттпества в рассматриваемом устройстве связана с недопустимо большим увепичением времени (- ) 4 Г) 3 гkR измерении 5t, которое определи .тся

r > >ðëæåíèñ м 2 fZ П <2 N1 2 Nq

2 f1,f2,1т

Лействитепьно, как следует из прин- 5 ципя действия известного устройства, для обеспечения приведенной погрешности дискретности, равной f,p =0,1Ъ,необходимо,чтобы максимальное значение выходнЬг< числя импульсов Й и числа импульсов, накопленных в счетчике 38

N было равно й, =10 . Таким образом, даже при значении входной частоты равной 1 мГц, время измерения составит д1 =10 сек 20 мин. з, 15

Такая длительность интервала измерения мгновенного расхода неизбежно впе» чет за собой сушественную динамичес— кую погрешность измерения расхода.

Цепью изобретения является повышение быстродействия вычислительного устройства и уменьшение динамической погрешности, Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены шифратор и реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого через первый и второй элементы И соединены с первым и вторым входами устройства, выход ревер30 сивного счетчика соединен со входом деп>ифратора, вход счетчика давления через третий элемент И соединен с третьим входом устройства, первый выход счетчика давления непосредственно, 55 а второй выход через последовательно соединенные буферный счетчик и шифра ор соединены со входами. схемы сравнения, выход которой через делитель соединен с входом счетчика результата.

Блок-схема устройства приведена на чертеже, Устройство содержит формирователь

1 временных интервалов, элементы И

2-4, дешифратор 5, реверсивный счетчик

6, счетчик 7 давления, схему 8 сравие ния, счетчик 9 результата, буферный счетчик 10, шифратор 11, делитель 12.

Работа-устройства осуществляется циклически. Первым импульсом с формирователя 1 открывается элемент И 2 и пропускает импульсы частоты пропорциональной перепаду давления дР на диафрагме, на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, 3а время измерения Ат в реверсивный счетчик

6 запишется число импульсов.

И„ f,. д1- (2 ) 4

I !пав»>». епе >ения ногрешност» дискретности вычисления кеда Н< менее

О, 1" при стандартном диапазоне частоты равном 2-4 кГн, достаточно выбрать время измерения 1 сек. Сигнал на выходах дел>ифратора "> равен нулю только в том случае, если код в реверсивном счетчике 6 равен нупю Следовательно, с приходом первого I.ìïóпься вреверсивный счетчик 6 деп>ифратор 5 подготавливает элементы И 3 и 4. Импульсом окончания. врел еш«го интервала Ь1 закрывается элемент И 2 и открываются элементы 3 и 4. Через эпемент И 3 ня вычитающий вход реверсивного счетчика 6 поступают импульсы частоты 1 я, пропорциональной температуре газа, Длительность интервала, в течение которого открыты элементы И

3 и 4, определяется временем считывания до нуля кода N< частотой 5> и рав 1 = — (3)Й1 1д1

Если диапазон частоты также равен 2-:4 кГц, то максимальная дли I тельность интервала д о равна 2дт. = 2сек.

В течение интервала д через элемент И 4 на вход счетчика 7 поступают импульсы частоты 2 процорцяоналЬной абсолютному давлению газа. Число импульсов, прошедших через элемент И 4

/ за время А4 равно

2 2

Таким образом, чтобы дпя указанного диапазона частот 1, 2 и 9 обеспечить точность множитепьно — целительной операции Я „= 0,1%, необходимо максимальное время измерения Т, = 3 .сек.

Операция извлечения квадратного корня в устройстве осуществляется в течение интервала Ь следующим образом.

Перед началом цикла счетчик 7, буферный счетчик 10 и счетчик 9 устанавливаются в нулевое состояние. Нулевой код буферного счетчика 1g с помо4 щью шифратора 1 1 преобразуется во входной код и ш схемы 8, которая осуществляет поразрядное сравнение кодов шифратора 11 и счетчика 7. По мере поступпения импульсов частоты1. на счетчик 7. код И возрастает от

HjjHH до величины И2 "2 -1 .,где р -разрядность счетчика 7. В моменты времени, когда на обоих входах шобого

5 6,4633 разряда схемы 8 присутствуют логические единицы, на ее выходе генерируется импульс.

За счет того, что со счетчика 7 на схему 8 поступает инверсный код, им- 5 пупьсы на выходе схемы 8 не совпадают во времени. lucno импульсов на выходе схемы 8 в пределах 0 М., . п будет равно

N2, г »ш

1-1 10

1=1 Z4 2и, г 1ч (5) где N — число импульсов на входе счетчика 7, с»„- =о или 1-разрядные коаф-! фициенты кода» щ= KQ 2 на выходе

1=4 шифратора, „- коэффициент линейного преобразования.

Импульсом переполнения счетчика 7 записывается единица в счетчик 10, Новое значение кода. в .счетчике 10 преобразуется шифратором 11 в.новое значение кода и . Теперь число им пульсов на выходе схемы 8 будет воз- 25 растать пройорционально новому значению кода на выходе шифратора.24.щ (4г-2" щ »вых ш+ 2п = щ г(Мг 2"), 30 (8) где К - коэффициент линейного пре2 образования. При дальнейшем увеличении кода h12 работа схемы повторяется, Таким образом, по мере увеличения

55 кода N g осуществляется как бы кусоч . но-линейная аппроксимация зависимости, точность которой однозначно определяется выбранным числом участков апцроксимации. Так, например, дпя модепироваHHH sQBHcHMocTH М = С iЯ с точностью "и " 0,1% требуется 16 участков аппроксимации, Выходной код схемы 8 через делитель 12 записывается в счетчик 9.

Делитель 12 осуществляет приведение выходного кода к именованным единицам расхода.

Таким образом, по окончании временного интервала в счетчик 9 записывается код 1 2

f.3 численно равный мгновенному расходу газа. SS

8 6

Использование новых элементов и организация новых связей в изобретении выгодно отличает его от известного устройства, так как позволяет при одинаковой статической точности вычислений и без увеличения количества электронных элементов в схеме умень.— шить время вычисления мгновенного

5 расхода в 10 — 10 раз. Такое уменьшение времени вычисления приводит

1 к существенному уменьшению динамической погрешности измерения мгновенного расхода газа.

Формула изобретения

Устройство дпя вычисления расхода газа, содержащее буферный счетчик, счетчик давления, схему сравнения, счетчик результата, делитель и формирователь временных интервалов, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов

И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с выходом дешифратора, о т и и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения динамической погрешности, оно дополнительно содержит шифратор и реверсивный счетчик, причем суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика через первый и второй элементы И соединены с первым и вторым входами устройства, выход реверсивного счетчика соединен со входом дешифратора, вход счетчика давления через третий элемент И соединен с третьим входом устройства, первый выхо4 счетчика давления непосредственно, а второй выход через последовательно соединенные буферный счетчик и шифратор соединены со входами схемы сравчения, выход которой через делитель соединен с входом счетчика результата, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

%561188, ка. 5 06 F 15/20, 1975 °

2. Авторское свидетепьство СССР

%460546, кц. G 06 F 15/46, 1973.

646338

Составитель А. Жеренов

Редактор С. Равва Техред И. Асталош Корректор Н. Петрик

Заказ 113/39 Тираж 779 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4