Дифманометр-расходомер газа с автоматическим учетом его давления и температуры

Дифманометр-расходомер газа с автоматическим учетом его давления и температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ 1ДЕТЕПЬСТВУ

Со1оз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹ 339796

Заявлено 30.1Х.1971 (№ i70i283/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 23Х.1973. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 13Х111.1973

М. Кл. G Olf 15/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.121(088.8) Авторы изобретения В. Р. Андрианов, А. А. Королев, H. И. Лукьянов и H. А. Какорин

Заявитель

ДИФМАНОМЕТР-РАСХОДОМЕР ГАЗА С АВТОМАТИЧЕСКИМ

УЧЕТОМ ЕГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ

20 ге Q— измеряемый расход газа, приведенный к фактическим значениям давлс 1ия II температуры; коэффициент, загнсящнй только от состава газа и геометрии сужающего устройства; перепад давления на датчике перепада; абсолютная температура газа; коэффициент сжимаемости газа; абсолютное давление газа.

Т—

1(„„.—

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к дифманометрам-расходомерам газа.

Известный дифманометр-расходомер не обеспечивает автоматического учета коэффициента сжимаемости газа, что ограничивает область его применения в случае измере;ия расхода газа при относительно невысоких давлениях (до 3 — 5 кгс/сл1 ), так как при оолее высоких давлениях неучет коэффициента сжимаемости газа приводит к большим lluгрешностям измерения расхода.

Цель изобретения — автоматический учет коэффициента сжимаемости.

Это достигается тем, что дифманометр снабжен двумя резисторами и двумя дополнительными термометрами сопротивления, включенными по схеме электрического моста в его противоположные плечи, а дифференциально - трансформаторный преобразоьатель датчика перепада давления выполнен с дополнительной вторичной обмоткой, к которой подключена одна диагональ моста. Другая диагональ моста включена последовательно синфазно в ветвь с компенсирующим преобразователем.

На чертеже показана принципиальная схема дифмапометра-расходомера.

Вход нуль-усилителя 1 подсоединен к дпу,I параллельным электрическим ветвям, одна из которых содержит включенные после;1овательно выходы первой обмотки датчика 2 перепада давления и датчика 8 давления, а другая — включенные последовательно выходы компенсирующе:-о преобразователя 4, термометра сопротивления 5 н мостовой схемы, образованной резисторами б и 7, термометрами

COIIpOTIiB 7CIIIIH 8 и 9. Дру 1 3H 711210112,7ib моста подключена к второй обмотке датчика перепа,7,а. Реверснвный двигатель 10 I7o;Icoe,7IIIIell к выходу нуль-усилителя 1, кннематн1ескн связан с указателем отсчетного устройства 11 и через кгадратич:1ый кулачок 12 — с п.пунжером компенсирующего преобразователя 1.

15 Схех1а ооеспечивзст автоматическое электроаналоговое рсшенне уравне:1ня расхода

38401 G

Коэффициент сжимаемости газа является сложной функцией его давления и температуры и обычно задается в виде таблиц или графиков. Для многих газов, в том числе для метана, являющегося основной составной частью природных углеводородных газов, зависимость коэффициента сжимаемости от давления и температуры в практически важных диапазонах их изменения может быть с большой точностью выражена аналитической формулой

К=1 DP, (2) т<в+т) где А, В и D — коэффициенты, постоянные для данного состава газа.

Так, например, для метана погрешность приведенной формулы не превышает 1% в диапазоне изменения давления от 0 до 60 кгс/сл12 и в диапазоне изменения температуры от — 25 до +50 С (А=:390 B=700; D=5,7).

С учетом соотношения (2) уравнение расхода (1) может быть преобразовано

РР) = (A — T) 1-? Р (3) в+т

Дифманометр - расходомер автоматически решает уравнение (3) следующим образом

Датчик перепада давления преобразует приложенный к нему перепад давления ЬР, возникающий на сужающем устройстве при прохо?кдении через него газа, в переменное напряжен "e U p, пропорциональное перепаду давления ьр — Кьр (4) где Кьр — коэффициент преобразования датчика перепада.

Выходное напряжение У„дифференциально-трансформаторного преобразователя компенсатора 4 связано с перемещением указателя расхода сх соотношением

fj / „. аа (5) где К, — коэффициент преобразования компепсатора.

Выходное напряжение электрического моста, образованного резисторами 6 и 7 и термометрами сопротивления 8 и 9 и подключенного одной диагональю к дополнительной выходной обмотке датчика перепада давления, связано с перепадом давления Р и температурой Т соотношением у у, Kl T — Q р К,— т (6)

Ко+T Kg+ Ò где Удр — — Клр ЬР— выходное напряжение

ВтОрОН (дополнительной) обмотки датчика перепада давления;

Клр — коэффициент преобразования датчика перенада давления по дополнительной обмотке;

К! и К2 — постоянные величины, опре 1еленные параметрами моста и выходной цепи датчика перепада давления.

Параметры чувствительного элемента датчика давления выбраны так, что Обеспечивается пропорцио)!альность сопротивления дат IIIKIl прило?кенному к пеъ1) »lосолютпом) дав лоцию газа

Х =К Р, (7)

15 где Кр — коэффициент преобразования датчика давления.

Аналогично параметры чувствительного элемента термометра сопротивления б выбраны таким образом, что обеспечивается пропорциональность сопротивления термометра абсолютной температуре окружающей его среды

R,=Ê, Т, (8)

25 где К,— коэффициент преооразования термометра сопротивления.

При синфазпом включении напряжений

U p, Ur u Ucm величина тока, протекающего зо в контуре abcde, выражается соотношением

ИЬР+ U„. + U, 1 л + 1 т или

К,— т

KI)P AP + К» а + Кьр ЬР

К+ т (g)

К, +кт

Ток 1, протекая по контуру, создает на преобразователе датчика давления падение напряжения Ug,, которое вычитается из напряжения Uqp. Разность этих напряжений

AU = Ь |а — Ур, подается на вход нульусилителя 1 и после усиления приводит во вращение реверсивный двигатель 10.

Двигатель 10 вращается в таком направлении, ITQ кинематически связанный с ним через квадратичный кулачок 12 плунжер дифференциально-трансформаторного пребразователя 4 перемещается до тех пор пока в контуре абсиде не установится такое значение тока, прп котором разность напряжений ЛУ не станет меньше порога чувствительности при55 бора ! = 1лр — 1Л. < 1 1оорог 0 (10)

Из соотношений (4), (7), (9) и (10) следует, -1то при установившемся режиме

ЛУ = К,„ЛР— к,— т

К, лР+ К,. +К!р м .K,.P = o к, +- т

К„Р+к, т

384016

Откуда

Кзр. Кт а=

Кр Ка

Предмет изобретения — С

Кр К (13) К,ь А

К,=В (14) (15) (16) I

I

J

Составитеь Б. Розовская

Техред Л. Грачева

Корректор Л. Царькова

Редактор T. Рыбалова

Заказ 2126 11 Изд. ¹ 1564 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4,:5

Типография, пр, Сапунова, 2

ЬРТ К зр Кр К вЂ” Т

P КтрК К2 Т

Структура соотношения (12) идентична структуре выражения (3), а, следовательно, показания расходомера пропорцио1альны измеряемому расходу при условии, если параметры элементов расходомера выбраны таким образом, что

Кар Кр

Кар Кт

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить точность и расширить область применения дифманометров-расходомеров за счст автоматического учета зависимости коэффициента сжимаемости газа от давления и температуры.

10 Дифманометр-расходомер газа с автоматическим учетом его давления и температуры по авт. св. ¹ 33979G, отличающийся тем, что, с целью автоматического учета коэффициента сжимаемости, он снабжен двумя резисторами

15 и двумя дополнительными термометрами сопротивления, включенными по схеме электрического моста в его противоположные плечи, а дифференциально-трансформаторный преобразователь датчика перепада давления вы20 полпен с дополнительной вторичной обмоткой, к которой подключена одна диагональ упомянутого моста, другая диагональ которого включена последовательно синфазно в ветвь с компенсирующим преобразователем.