Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к с расходометрии и позволяет повысить точность измерения суммарного расхода жидкостей. На выходе датчика расхода появляются импульсы, частота следования которых пропорциональна величине расхода. Выходная характеристика датчика расхода предварительно подвергается кусочно-линейной аппроксимации , и в соответствии с участками линеаризации устанавливаются коэффициенты пересчета групп счетчиков. В процессе работы устройства в зависимости от участка выходной характеристики датчика расхода происходит исключение некоторой части импульсов с выхода датчика расхода. При этом также учитывается-температура жидкости . Суммарное значение расхода накапливается в счетчике 18 и выводится на цифровой индикатор 17. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1747907 А1 (51)5 G 01 Г 1!00 1 F09(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4744752/10 (22) 02.10.89 (46) 15;07.92. Бюл, М 26 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро физико-механического института им. Г,В.Карпенко и Управление магистральных нефтепроводов "Дружба" (72) Б.M,Áîé÷óê, И.И.Грицив, Ю.А.Кужелюк, А,А.Лукенюк, И.А.Матлашов; Г.Н,Гусаков и

С, Г.шандерук (53) 681.121 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

М 1151822, кл. G 01 F 1/00, 1985. . Авторское свидетельство СССР

N 1675674, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к с расходометИзобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкостей.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг,1 (тонкими сплошными линиями) изображена зависимость импульс-фактора

К датчика расхода от производительности

Опри различных значениях температуры имеющие спадающий; на фиг,2 — возрастающий характер; на фиг.3 — блоксхема устройства (стрелками указаны направления увеличения температуры. как видно, они имеют нелинейный характер).

Относительные изменения импульсфактора от производительности небольшие, поэтому корректировку его производят путем вычитания или добавления импульса к определенному числу выходных импульсов рии и позволяет повысить точность измерения суммарного расхода жидкостей. На выходе датчика расхода появляются импульсы, частота следования которых пропорциональна величине расхода. Выходная характеристика датчика расхода предварительно подвергается кусочно-линейной аппроксимации, и в соответствии с участками линеаризации устанавливаются коэффициенты пересчета групп счетчиков. В процессе . работы устройства в зависимости от участка выходной характеристики датчика расхода происходит исключение некоторой части импульсов с выхода датчика расхода. При этом также учитывается температура жидкости, Суммарное значение расхода накапливается в счетчике 18 и выводится на цифровой индикатор 17. 2 ил. тахометрического датчика, что можно представить как живых = твх, где f»» — частота импульсов после коррекции;

4» — частота импульсов с выхода датчика;

N- число импульсов с выхода датчика, которое корректируется, Несмотря на трудоемкость и высокую стоимость калибровки турбинных датчиков она производится во многих точках рабочего диапазона турбины. На фиг,1 показан случай. когда данных точек четыре, разбивающих рабочую характеристику на и = 3 участка. Повысить точность измерений можно, если сначала производить коррекцию по указанной выше методике каждого из этих участков характеристики отдельно, исполь1747907

5 . Вторая половина, импульса с выхода элемента 10 И через элемент 11 И и комму10

20

30

45 зуя для расчета параметров коррекции результаты калибровки в двух крайних тачках участка. А после выравнять эти откорректированные участки характеристики датчика, показанные на фиг,1. штрихпунктирными линиями. Такая результирующая откорректированная характеристика датчика изображена на фиг.1, а сплошной "жирной" линией,.

Приведенный алгоритм корректировки выходных характеристик турбинных датчиков реализует устройство, которое содержит датчик 1 расхода, опорный генератор 2, триггеры 3 — 7, инвертор 8, элементы И вЂ” 9 — 12, элементы ИЛИ вЂ” 13 и 15, коммутатор

16, цифровой индикатор 17; счетчики 18 и

19. одновибраторы — 20 — 22, датчик 23 температуры, группы счетчиков 24 — 28, группы элементов И вЂ” 29 — 33, группы формирователей кода — 34 — 38, группы триггеров — 39 — 42, группы схем сравнения — 43 и 44, группы регистров — 45 и 46 и группу адновибраторов 47, Количество элементов, объединенных в группы, одинаково и равно числу участков выходной характеристики тахометрическаго датчика п.Линеаризация участков характеристик производится исходя из рассчитанных для каждого из них параметров линеаризации.

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей работает следующим образ ам.

При работе с датчиком, характеристики которого имеют вид, показанный на фиг.1, 3 коммутатор 16, устанавливается в положение, при котором он пропускает сигналы с выхода элемента 11 И на вход одновибратора 21 (коммутатор 16 переключается вручную в положение соответствующему виду используемого датчика), Импульсы датчика

1 расхода, частота которых гораздо ниже частоты сигнала опорного генератора 2 поступают на 0-вход триггера 4. Ближвйший после начала очередного импульса датчика

1 импульс опорного генератора 2 своим поло>кительным фронтом устанавливает триггер 4 s состояние "1". При этом на выходе элемента 10 И появляется "1", Следующий положительный фронт импульса генератора 5

2 устанавливает в состояние."1" триггер 3, так как на его D-входе и это время присутствует "1", поступающая с выхода триггера 4, При установке триггера 3 в "1" на выходе элемента 10 И появляется "0". 5

Таким образом, каждый импульс датчика 1 расхода вызывает появление на выходе элемента 10 И короткого импульса, длительность которого равна периоду следования импульсов опорного генератора 2. Начало и конец импульса на выходе элемента 10 И совпадают по времени с положительными франтами импульсов опорного генератора

2. татар 16 проходит на вход однавибратара

21, так как только в эта время на третьем входе элемента 11 И с инверсного выхода генератора 2 будет находиться единица.

Одновибратор 21 по заднему фронту импульса с выхода коммутатора 16 формирует импульс такой же длительности, т.е, происходит задержка импульса коммутатора на время равное его длительности.

Па заднему фронту импульса с выхода элемента 10 И через инвертор 8 устанавливается или падтвер>кдается в "0" триггер 5, что приводит к установлению или подтвер>кдению "1" на втором входе элемента 11 И.

Кроме того, каждый импульс с выхода элемента 10 И устанавливает в "1" все триггеры группы 40 и переносит в счетчики группы 26 числа с выходов соответствующих регистров 45. Между импульсами датчика 1 расхода на входы счетчиков 26 поступают импульсы опорного генератора 2 и подсчитываются этими счетчиками.

Если за период входных импульсов не происходит переполнение ни одного из счетчиков 26, то триггер 5 остается в "1" и коррекция нелинейности датчика не происходит. При увеличении входного периода, (снижении производительности) время между переносами в счетчики 26 чисел из регистров 45 увеличится и наступит такой момент, когда во время периода входного сигнала счетчики начиная с п-го начнут последовательно друг за другом переполняться. Чем больше будет период входных импульсов, тем с более низким порядковым номерам в группе счетчик достигнет переполнения. Время между импульсом на выходе элемента, 10 И и импульсами переполнения счетчиков 26 определяется значениями чисел, записываемыми в эти счетчики из соответствующих им регистров группы 45, Для удобства изложения принципа рабаты устройства рассмотрим случай, когда таким счетчиком окажется счетчик под номером два, поскольку во всех других случаях работа устройства будет аналогичной, Импульсы переполнения счетчиков 26 будут устанавливать в "0" соответствующие им триггеры группы 40, В той же последовательности на соответствующих установившихся в "0". триггерах группы 40 и подключенных к инверсным выходам этих триггеров первых входах элементов И 29 и

1747907 третьих входах элементов И 31 появляется задний фронт импульса с выхода элемента

"1". 10 И через инвертор 8 установит в "0" тригПрямые выходы триггеров 40 подсоеди- гер 5 и тем самым возобновит возможность нены к третьим входам элементов И поряд- прохождения импульсов с выхода элемента ковые номера. в группе 29 которых на 5 10 И через элемент 11 И на вход коммутатоединицу больше номеров соответствующих ра 16, триггеров. Поэтому на первых и третьих вхо- Таким образом, импульсы с выхода эледах элементов И порядковые номера, в мента 10 И поступают на вход коммутатора группе 29 которых больше двух будут при- 16 непрерывно за исключением тех случаев, сутствовать соответственно "1" и "0". В 10 когда во время паузы между этими импульсвою очередь на первом входе первого эле- сами происходит переполйение не одного мента И группы 29 будет присутствовать из счетчиков 28. Стробирование элемента

"0". И лишь на первом и третьем входах 11 И инверсным сигналом генератора 2 по второго элемента И 29 будут присутствовать третьему входу позволяет избежать прохожединички; 15 дение узкого импульса через элемент 11 И в

Поэтому при поступлении очередного том случае, когда переполнение счетчиков импульса с выхода элемента 10 И на вторые 28 происходит в момент возникновения имвходы элементов И 29 он появится лишь на пульса на выходе элемента 10 И. выходе второго элемента И группы 29, отку- Описанная часть устройства реализует да поступит на соединенные между собой 20 коррекцию отдельных участков рабочей хавходы второго триггера группы 39. Одновре- рактеристики турбинных датчиков расхода. менно с выхода элемента 10 И импульс по- Откорректированныеучасткихарактеристиступит на С-входы триггеров 39, В ки изображены на фиг,1 штрихпунктирной результате установится в "1" лишь триггер, линией. Для линеаризации характеристики порядковый номер которого в группе 39 ра- 25 датчиков во всем диапазоне производительвен двум. Таким образом, в течении всего ности необходимо эти откорректированные последующего периода выходных импуль- участки характеристики привести к одному сов элемента 10 И на первом входе второго уровню (фиг.1, сплошная "жирная линия"). элемента. И группы 30 и втором входе вто- Поэтому импульсы с выхода коммутатора 16 рого элемента И группы 31 будут присутст- 30 поступают на вторые входы элементов И 30, вовать "1". После переполнения в Поскольку в это время на первом входе очередном периоде части счетчиков 26 на лишь у второго элемента И группы 30 будут третьих входах соответствующих схем И присутствовать "1", то с выхода второго элегруппы 31 установятся "1". Однако лишь на мента И 30 импульс попадает на второй втором входе второго элемента И 31 в этом 35 счетчик группы 24. Коэффициенты пересчепериоде будет присутствовать "1". Поэтому та для каждого из счетчиков 24 являются после переполнения второго счетчика груп- постоянными и устанавливаются при помопы 26 через второй элемент И 31 импульсы щи соответствующих им формирователей опорного генератора 2 начинают поступать кода 34 по результатам калибровки турбинво второй счетчик группы 28, Поступление 40 ных датчиков расхода. С выхода второго импульсов на второй счетчик группы 28 бу- счетчика импульс переполнения через эледет продолжаться до следующего выходно- мент 15 ИЛИ поступает на одновибратор 22, го сигнала элемента 10 И. т.е; до конца с инверсного выхода которого расширентекущего периода выходного сигнала гахо- ный импульс поступает на второй вход злеметрического датчика 1 расхода. В течение 45 мента 12 И. В результате выходной импульс поступления определенного числа импуль- коммутатора 16, вызвавший переполнение

coB c выхода тахометрического датчика 1 .второго счетчика группы 24, не поступит на расхода наступит момент, когда второй вход счетчика 18. В общем случае из послесчетчик группы 28 переполнится (а значит, довательности импульсов, поступающих с и первый). Тогда произойдет запуск второго 50 выхода коммутатора 16. все импульсы, выодновибратора группы 47. импульс которо- зывающие переполнение счетчиков 24, на го через элемент 13 ИЛИ устанавливает в счетчик 18 проходить не будут.

"1" триггер 5 и перенесет во второй счетчик Таким образом, линеаризация характегруппы 28 число из второго регистра группы ристики датчика 1 расхода во всем диапазо46, Следующий после переполнения второ- 55 не изменения производительности будет ro счетчика группы 28 импульс с выхода обеспечиваться путем исключения импульэлемента И 10 не поступит на вход коммута- са из заданного числа импульсов, принадлетора 16, так как на втором входе элемента жащих к соответству огцему этому импульсу

11 И в это время будет "0". поступающий с участку характерис икр. Чем вь ше уровень инверсного выхода триггера "5". И только откорректированного участка (фиг.1), тем с

1747907

55 меньшего числа импульсов будет исключаться один импульс.

Перед работой с датчиками, характеристики которых при разных температурах имеют вид кривых, показанных на фиг.2, что вызвано изменением вязкости жидкости в зависимости от температуры, коммутатор

16 устанавливается в положение, при котором он пропускает сигналы с выхода элемента 14 ИЛИ на вход одновибратора 21. В этом случае все без исключения импульсы с выхода элемента 10 И будут поступать на вход счетчика 18. В тех случаях, когда после какбго-либо выходного элемента 10 И один из счетчиков 28 переполнится и триггер 5 будет установлен B "1", следующим импульсом опорного генератора 2 будет .установлен в "0" триггер 6, а затем следующим импульсом опорного генератора 2 будет установлен в "0" триггер 7. На входах элемента 9 И две единицы одновременно не появятся и на его выходе импульса не будет.

Когда же после этого задний фронт следующего импульса с выхода элемента 10 И через инвертор 8 установит триггер 5 в "0" и следующий после этого импульс. опорного генератора 2 установит в "1" триггер 6, на двух входах элемента 9 И одновременно появятся две еДиницы, что приведет к появлению единицы на его выходе. Следующим после этого импульсом опорного генератора 2 триггер 7 будет также установлен в "1" и на втором входе элемента 9 И, а значит, и на выходе йоявится нуль. Импульс с выхода элемента 9 И пройдет через элемент 14

ИЛИ и через коммутатор 16 на вход одновибратора 21, Далее при наличии единицы на втором входе элемента 12 И импульс поступит на счетчик 18.

Таким образом, после переполнения любого из счетчиков 28 следующий импульс на выходе 10 И вызовет появление на входе счетчика 18 двух импульсов, чем и будет обеспечиваться коррекция нелинейности участков характеристик датчика 1 расхода, изображенных на фиг.2, Линеаризация характеристики датчика во всем диапазоне его производительности производится аналогично рассмотренному ранее случаю для датчиков со спадающей характеристикой, Только в этом случае значения коэффициентов пересчета счетчиков,24 с уменьшением порядкового номера счетчика в группе будут также уменьшаться.

Датчик 47 температуры вырабатывает сигнал, частота которого зависит от температуры. Счетчик 19 непрерывно подсчитывает импульсы опорйого генератора 2. При переполнении счетчика 19 запускается одновибратор 20, который вырабатывает ко. t роткий импульс, Длительность этого импульса меньше периода сигнала опорного генератора 2. Этот импульс устанавливает в

"1" триггеры групп 41 и 42, переносит в регистр 45 число из счетчика 25 и в регистр

46 число из счетчика 27, а также переносит числа набранные формирователями кода 35 в счетчики 25 и числа, набранные формирователями кода 36 в счетчики 27. После этого начинаются подсчеты импульсов от датчика

47 температуры счетчиками 25 и 27. Времена подсчета этих импульсов для каждого иэ счетчиков групп 25 и 27 различные и определяются значениями чисел, набранными соответствующими этим счетчикам формирователями кодов групп 37 и 38. По мере совпадения этих чисел с числами в счетчике

19 будут срабатывать соответствующие схемы сравнения групп 43 и 44 и устанавливать в "1" соответствующие им триггеры групп 41 и 42. Последние в свою очередь будут закрывать соответствующие им элементы И групп

32 и 33 и прекращать тем самым поступление импульсов датчика 47 температуры на счетчики 25 и 27, Числа в счетчиках трупп 25 и 27, которые переносятся соответственно в регистры групп 45 и 46, будут зависеть от чисел, набранных в соответствующих этим счетчикам формирователях кодов всех четырех групп 35, 36, 37, 38 и от температуры, Соответствующей установкой чисел формирователя кодов рассчитанными на основании результатов калибровки датчиков добиваются линейной зависимости частоты на входе счетчика 18 от расхода, независимо от производительности и температуры, т.е. независимо от. нелинейности характеристики датчика 1 расхода и ее изменения от температуры в результате изменения вязкости жидкости, что повышает точность измерения расхода.

° Формула изобретения

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей, содержащее датчик температуры, последовательно соединенные датчик обьемного расхода, первый триггер, первый элемент И, вторым входом подключенный к инверсному выходу второго триггера, первым входом подключенного к выходу первого триггера, выход первого элемента И подключен к первым входам второго элемента И, первого элемента ИЛИ и через инвертор — к первому входу третьего триггера, инверсным выходом подключенного к второму входу второго элемента И и первому входу четвертого триггера, выходом соединенного с первыми входами пятого триггера и третьего элемента И, вторым входом подключенного к инверсному выхо1747907

20

40

55 ду пятого триггера, а выходом соединенного с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, вход которого подключен к выходу второго элемента И. третий вход которого соединен с инверсным выходом опорного генератора, выход которого подключен к вторым входам первого, второго, четвертого и пятого триггеров и к счетному входу второго счетчика, выход старшего разряда которого соединен с первым одновибратором, второй одновибратор, выход четвертого элемента И соединен с входом первого счетчика, выходы которого подключены к цифровому индикатору, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первая, вторая, третья, четвертая и пятая группы счетчиков, содержащие п счетчиков в каждой группе, первая, вторая. третья, четвертая и пятая группы элементов И, содержащие и элементов И в каждой группе, первая, вторая, третья и четвертая группы триггеров, содержащие п триггеров в каждой группе. первая, вторая, третья. четвертая и пятая группы формирователей кодов, содержащие и формирователей кода в каждой группе, первая и вторая группы схем сравнения, содержащие и схем. сравнения в каждой группе, первая и вторая группы регистров, содержащие и регистров в каждой группе группа из fl одновибраторов, второй и третий элементы ИЛИ. третий одновибратор, инверсным выходом подключенный к второму входу четвертого элемента И, а входом соединенный с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам переполнения соответствующих счетчиков первой группы счетчиков, информационные входы предварительной установки которых подключены к выходам первой группы формирователей

Кода. счетные входы первой группы счетчиков подключены к выходам второй группы элементов И. перваФ группа входов которой подключена к выходу коммутатора и к инверсному входу второго одновибратора, а вторая группа входов соединена с выходами первой группы триггеров и первой группой входов третьей группы элементов И, вторая группа входов которой подключена к выходу опорного генератора, третья группа входов соединена с инверсными выходами второй группы триггеров и первой группой входов первой групгь элементов И, а выходы подключены к счетным входам пятой группы счетчиков, выходы . переполнения которой соединены с входами запуска i руппы одновибраторов, выходы которой соединены с . входами разрешения предварительной ус5

35 тановки пятой группы счетчиков и входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к S-входу третьего триггера, выходы {n-1) триггеров второй группы триггеров подключены к второй группе из (n-1) входов первой группы элементов И, третья группа входов которой объединена с первой группой входов первой группы триггеров и подключена к выходу первого элемента И, а выходы подключены к второй группе входов йервой группы триггеров, информационные выходы второй группы фор мирователей кодов подключены к информационным входам предварительной установки второй группы счетчиков, информационные входы которой соединены С входами первой группы регистров, выходами подключенной к информационным входам предварительной установки третьей группы счетчиков, выходы переполнения которой подключены к S-входам второй группы триггеров, R-входы которой обьединены с входами разрешения предварительной установки третьей группы счетчиков и подключены к,входу инвертора, информационные выходы третьей группы формирователей кодов подключены к информационным входам предварительной установки четвертой группы счетчиков, информационные выходы которой подключены к входам второй группы регистров, выходы которой подключены к информационным входам предварительной установки пятой группы счетчиков, информационные выходы четвертЬй и пятой групп, формирователей кодов соответственно подключены к первым группам входов первой и второй групп схем сравнения, соответственно по вторым группам входов которых подключены выходы второго счетчика, выходы первой и второй групп схем сравнения подключены соответственно к S-входам триггеров третьей и четвертай групп триггеров, выходы которых соединены соответственно с первыми группами входов четвертой и пятой групп элементов И, вторые группы входов которых подключены к выходу датчика температуры, R-входы третьей и четвертой групп тригге ров объединены с входами разрешения предварительной установки второй и четвертой групп счетчиков, входами записи первой и второй групп регистров и подключены к выходу первого одновибратора, выходы четвертой и пятой групп схем И подключены соответственно к счетным входам второй и четвертой групп счетчиков, выход второго одновибратора соединен с вторым входом четвертого элемента И, счетные входы третьей группы счетчиков подключены к выходу опорного генератора.

1747907

1747907

Составитель B,ßðû÷

Редактор А,Долинич техред M,Moðãeíòàë Корректор Э.Лончакова

Заказ 2493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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