RU182096U1

RU182096U1 - Gas flow meter calibration device

Info

Publication number: RU182096U1
Application number: RU2018117483U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Попов; Михаил Михайлович Беляев
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2018-08-03

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах измерения газообразных сред. Техническим результатом устройства поверки расходомера газа является упрощение его подключения к поверяемому расходомеру, при котором число контролируемых точек не ограничено, повышение точности контроля величин поверяемого расхода системой с отрицательной обратной связью и измерения структурным способом. Технический результат достигается тем, что по модели устройство поверки расходомера газа характеризуется тем, что содержит блок управления, нагнетатель потока реверса, управляемый клапан, трубопроводы и кабель для подсоединения соответственно к тройникам входа и выхода поверяемого расходомера и его сигнальному разъему. 2 илл.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in systems for measuring gaseous media. The technical result of the verification device of the gas flow meter is to simplify its connection to the calibrated flow meter, in which the number of monitored points is not limited, improving the accuracy of monitoring the values of the verified flow rate by a negative feedback system and measuring in a structural way. The technical result is achieved by the fact that, according to the model, the calibration device for the gas flow meter is characterized in that it contains a control unit, a reverse flow supercharger, a controlled valve, pipelines and a cable for connecting to the input and output tees of the calibrated flow meter and its signal connector, respectively. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах измерения газообразных сред.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in systems for measuring gaseous media.

Известны устройства поверки и диагностики в электромагнитных расходомерах (http://yokogawa.nt-rt.ru/images/manuals/AXF.pdf) модель AXF admagQXFal интегрированного типа. Значительное повышение эксплуатационной надежности достигается за счет сменности электродов в сочетании с диагностикой степени налипания рабочей среды на электроды. Недостатком известных расходомеров являются пассивные чувствительные элементы без питания.Known devices for verification and diagnostics in electromagnetic flowmeters (http://yokogawa.nt-rt.ru/images/manuals/AXF.pdf) model AXF admagQXFal integrated type. A significant increase in operational reliability is achieved due to the interchangeability of the electrodes in combination with the diagnosis of the degree of sticking of the working medium to the electrodes. A disadvantage of the known flow meters are passive sensitive elements without power.

Известны устройства поверки и коррекции расхода с помощью электронных вычислительных устройств, приведенные в литературе (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ \ Спр. кн. 1. - СПб. Политехника. 2002), недостатком которых является поверка только в условиях стационарного поверочного стенда.Known devices for calibration and correction of flow using electronic computing devices, listed in the literature (Kremlevsky P.P. Flowmeters and counters of the amount of substances \ Reference book 1. - St. Petersburg Polytechnic. 2002), the disadvantage of which is calibration only in a stationary calibration stand.

Известно устройство поверки расходомера газа с турбиной (Методика контроля технического состояния cigas.ru>doc/method_control_pressure.pdf), имеющее для измерения перепада давления на расходомере электронные средства измерения перепада давления или механические дифференциальные манометры, необходимые устранять недостаток в виде повышения порога в процессе эксплуатации. Проведенные испытания показали, что с помощью контроля изменения перепада давления техническое состояние счетчика с большой долей вероятности можно оценить, только на расходах газа более 0,1Qmax. Недостатком подобных применение дополнительного инструментария, который необходим для определения повышения перепада давления из-за загрязнение подшипников, засорение измерительной камеры и проточной части, что приводит к подтормаживанию подвижных частей.A device for checking a gas flow meter with a turbine is known (Technique for monitoring the technical condition of cigas.ru> doc / method_control_pressure.pdf), which has electronic differential pressure measuring instruments or mechanical differential pressure gauges for measuring differential pressure on a flowmeter, which are necessary to eliminate the disadvantage of increasing the threshold during operation . The tests showed that by monitoring the change in pressure drop, the technical state of the meter can most likely be estimated only at gas flows of more than 0.1Qmax. The disadvantage of such is the use of additional tools, which is necessary to determine the increase in pressure drop due to contamination of the bearings, clogging of the measuring chamber and the flow part, which leads to a slowdown of the moving parts.

Известна поверочная установка СПУ-3, руководство по эксплуатации ТУАС.407369.001 РЭ, принятая за прототип (http://grand.nt-rt.ru). Установка содержит преобразователь расхода на базе струйного автогенератора, гибкую проводку, управляемый кран и вычислитель расхода. Недостатком известной поверочной установки является дополнительное оборудование в виде шарового крана с электроприводом, сменного устройства формирования перепада давления, сложность переоборудования установки для поверки контролируемых точек на разных диапазонах, поэтому число поверяемых точек ограничено. Последовательное измерение расхода в цепи искажает результаты из-за дополнительного сжатия среды (наличие сужающего устройства), увеличивает погрешность, т.к. поверка основана на способе измерения расхода через диафрагму с нормированным отверстием.Known calibration installation SPU-3, operating manual TUAS.407369.001 RE, adopted as a prototype (http://grand.nt-rt.ru). The installation comprises a flow converter based on a jet oscillator, flexible wiring, a controlled crane and a flow computer. A disadvantage of the known calibration installation is the additional equipment in the form of a ball valve with electric drive, a replaceable differential pressure generating device, the complexity of the conversion of the installation for verification of controlled points on different ranges, so the number of verified points is limited. A sequential measurement of the flow rate in the circuit distorts the results due to additional compression of the medium (the presence of a constricting device), increases the error, because verification is based on a method of measuring flow through a diaphragm with a normalized hole.

Кроме того, недостатками известных устройств поверки расходомеров являются необходимость демонтажа расходомера с технологического трубопровода, или встраивание в технологическую линию сложного агрегата поверки с дополнительной перестройкой от одной точки поверки к другой.In addition, the disadvantages of the known flowmeter calibration devices are the need to dismantle the flowmeter from the process pipeline, or the incorporation of a complex calibration unit into the production line with additional adjustment from one calibration point to another.

Техническим результатом устройства поверки расходомера газа является упрощение его подключения к поверяемому расходомеру и повышения точности контроля поверяемого расхода.The technical result of the verification device of the gas flow meter is to simplify its connection to the calibrated flow meter and to increase the accuracy of the control of the calibrated flow.

Технический результат достигается тем, что по модели устройство поверки расходомера газа содержит блок управления, соединенный с нагнетателем потока реверса и управляемым клапаном, трубопроводы для подсоединения соответственно к тройникам входа и выхода поверяемого расходомера и кабель, подсоединяемый к его сигнальному разъему.The technical result is achieved by the fact that, according to the model, the calibration device of the gas flow meter contains a control unit connected to a reverse flow supercharger and a controlled valve, pipelines for connecting to the input and output tees of the calibrated flow meter, respectively, and a cable connected to its signal connector.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства поверки расходомера газа в продольном разрезе по потоку.In FIG. 1 shows a design of a device for calibrating a gas flow meter in a longitudinal section along the flow.

На фиг. 2 представлена схема поверки расходомера в режиме отрицательной обратной связи (ООС).In FIG. 2 shows a flowmeter calibration scheme in the negative feedback mode (OOS).

Устройство поверки расходомера (фиг. 1) представляет собой канал 1 реверса, содержащий управляемый электроклапан 2 и управляемый нагнетатель 3 потока реверса, с возможностью присоединения трубопроводами 4 к тройнику 5 входа 6 корпуса 7 поверяемого расходомера 8 и тройнику 9 его выхода 10, а блок 11 управления нагнетателя 3 потока реверса с возможностью подключения к устройству 12 выходных сигналов расходомера 8.The flowmeter calibration device (Fig. 1) is a reverse channel 1 containing a controlled solenoid valve 2 and a controlled reverse flow blower 3, with the possibility of connecting by pipelines 4 to the tee 5 of the input 6 of the housing 6 of the calibrated flowmeter 8 and the tee 9 of its output 10, and block 11 control of the blower 3 of the reverse flow with the ability to connect to the device 12 the output signals of the flow meter 8.

В предложенном устройстве поверяемая информация о расходе получена непосредственно в частотной форме, при параллельной схеме потоков, без сжатия и изменения первичных параметров среды, число точек не ограничено.In the proposed device, verified flow rate information is obtained directly in the frequency form, with a parallel flow pattern, without compression and changes in the primary parameters of the medium, the number of points is not limited.

Описания процедуры поверки выполнено на примере расходомера типа ЕЕ 771 (merapribor.ru), однако поверяемый расходомер может быть любого принципа действия, включая ультразвуковой.The verification procedure was described using an example of an EE 771 type flowmeter (merapribor.ru), however, a verified flowmeter can be of any operating principle, including ultrasonic.

После присоединения к контролируемому расходомеру типа ЕЕ 771 (фиг. 1) процедура поверки значений расхода в некоторых точках статической характеристики расходомера состоит в следующем:After attaching to the controlled flowmeter type EE 771 (Fig. 1), the procedure for checking the flow values at some points of the static characteristics of the flowmeter is as follows:

- в технологическом процессе в штатном режиме чувствительным элементом расходомера является тонкопленочный резистор - сенсор 13, который измеряет расход Q по основному каналу через вход 6 в пределах своей погрешности внутри всего диапазона. Измерение проводится в отсутствие протока по каналу 2 реверса (управляемый клапан 2 закрыт). На электронном уровне в поверяемых точках аналоговый сигнал расходомера ЕЕ 771, преобразованный в частотный, фиксируется в электронной памяти блока управления 11 устройства поверки. В дальнейшем при поверке выбранных точек штатная частота ƒ задается блоком 11 управления устройства поверки как частота ƒ_зад для каждой точки.- in the process in the normal mode, the sensitive element of the flow meter is a thin-film resistor - sensor 13, which measures the flow Q through the main channel through input 6 within its error within the entire range. Measurement is carried out in the absence of a channel on the reverse channel 2 (controlled valve 2 is closed). At the electronic level, in verified points, the analogue signal of the EE 771 flowmeter, converted to frequency, is recorded in the electronic memory of the control unit 11 of the calibration device. Further, when checking the selected points, the nominal frequency ƒ is set by the control unit 11 of the calibration device as the frequency ƒ _back for each point.

- по сигналу блока управления 11 нагнетатель 3 своим приводом подает по каналу 1 реверса (при открытом клапане 2) расход до требуемого, подлежащего контролю значения расхода, измеренного в этот момент сенсором 13 при установившемся режиме измерения. Данные измеренного потока сенсором 13 при работе канала реверса фиксируются в памяти блока 11.- at the signal of the control unit 11, the supercharger 3 feeds through the reverse channel 1 (with the valve 2 open) the flow rate to the required flow rate, which is to be controlled, measured at that moment by the sensor 13 in the established measurement mode. The data of the measured flow by the sensor 13 during operation of the reverse channel are recorded in the memory of block 11.

- данные расхода в поверяемой точке, измеренные сенсором 13 в штатном режиме и данные расхода измеренные сенсором 13 при работе канала реверса сравниваются, вычисляется разность расходов.- the flow rate data at the verified point, measured by the sensor 13 in the normal mode and the flow rate data measured by the sensor 13 during operation of the reverse channel, are compared, the flow difference is calculated.

- следуя принципу структурного уменьшения погрешности (фиг. 2) в системе измерения с отрицательной обратной связью, делается заключение, что численные значения расхода, полученные в искомой точке с помощью потока реверса, являются данными с меньшей погрешностью, и принимаются как более достоверные.- following the principle of structural reduction of the error (Fig. 2) in the measurement system with negative feedback, it is concluded that the numerical values of the flow rate obtained at the desired point using the reverse flow are data with a lower error and are accepted as more reliable.

- по разности расходов в искомой точке вычисляется относительная погрешность измерения расхода и заносится в протокол измерения.- based on the difference in costs at the desired point, the relative error of the flow measurement is calculated and entered in the measurement protocol.

- перечисленные пункты алгоритма поверки устройством поверки проводятся в сроки по согласованию с заказчиком, например, один раз в месяц. Поверка штатная на отдельном стенде не предусмотрена.- The listed items of the verification algorithm by the verification device are carried out in time by agreement with the customer, for example, once a month. Full-time verification on a separate stand is not provided.

Расход Q₂ обеспечиваемый нагнетателем 3 и циркулирующий через сенсор 13 с выхода на его вход, изменяется инверсно и прямо пропорционально приращениям расхода основного канала по сигналам блока управления 11 для поддержания работы и постоянства выходной частоты ƒconst сенсора 13. В этом случае работает система измерения, замкнутая отрицательной обратной связью (ООС) при установившемся режиме измерения расхода.The flow rate Q ₂ provided by the supercharger 3 and circulating through the sensor 13 from the output to its input changes inversely and in direct proportion to the increments in the flow rate of the main channel according to the signals of the control unit 11 to maintain the work and the output frequency ƒconst of the sensor 13. The measurement system is closed negative feedback (OOS) in the steady state flow measurement mode.

При постепенном увеличении перепада давления на расходомере и расхода Q в сети блок управления 11 выдает команду на привод нагнетателя 3 для снижения расхода Q₂ и поддержания постоянства расхода Q₁ (фиг. 1). Одновременно изменение величины частоты Δƒ, которая обратно пропорциональна ΔQ₂, вычисляется на электронном уровне и фиксируется индикатором в блоке управления 11 как приращение к фактически замеренному расходу Q газа. При изменении величины потока Q, например, при увеличении, пропорционально уменьшается величина потока реверса Q₂. Расход Q₂, развиваемый нагетателем 3, управляется блоком управления 11, сравнивающий сигналы Δƒ=ƒ_var-ƒ_зад≅0. Частота ƒ_зад для различных точек статической характеристики задается блоком 11 при подготовке к поверке.With a gradual increase in the pressure drop across the flowmeter and the flow rate Q in the network, the control unit 11 issues a command to drive the supercharger 3 to reduce the flow rate Q ₂ and maintain a constant flow rate Q ₁ (Fig. 1). At the same time, a change in the frequency Δƒ, which is inversely proportional to ΔQ ₂ , is calculated at the electronic level and recorded by the indicator in the control unit 11 as an increment to the actually measured gas flow Q. When changing the magnitude of the flow Q, for example, with an increase, the magnitude of the reverse flow Q ₂ decreases proportionally. The flow Q ₂ developed by the blower 3 is controlled by the control unit 11, which compares the signals Δƒ = ƒ _var -ƒ _ass ≅0. The frequency ƒ _ass for various points of the static characteristic is set by block 11 in preparation for verification.

Сначала - измерение, далее - вычисление ошибки, как результат поверки.First - measurement, then - calculation of the error, as a result of verification.

В режиме поверки нагнетатель 3 является расходомером в звене II обратной связи с погрешностью, например 0,5%. Измерение расхода Q ведется сенсором 13, расположенном в звене I прямой цепи измерения и выполняется по компенсационной схеме.In verification mode, the supercharger 3 is a flow meter in the feedback link II with an error, for example, 0.5%. The flow measurement Q is carried out by the sensor 13 located in the link I of the direct measurement circuit and is performed according to the compensation scheme.

Полная компенсация измеряемой величины при установившемся режиме измерения выполняется звеном II (нагнетателем), расположенным в обратной связи схемы измерения, т.е. в канале 1 реверса. Для обеспечения компенсационного метода измерения теоретически необходимо иметь в прямой цепи схемы измерения чувствительность S₁→∞ и Q₂→0. Общая чувствительность системы измерения в пределе будет S=S_I/(1-S_IS_II)=1/S_II, где S_II - чувствительность звена обратной связи II. Коэффициенты влияния цепей в этом случае будут ψ_I=1/(1+S_IS_II)=0 и ψ_II=-S_IS_II/(1+S_IS_II)=-1. (Браславский Д.А., Петров В.В. Точность измерительных устройств \ Машиностроение. М. 1976. с. 23-52). Приведенная относительная погрешность расходомера по схеме (фиг. 1) будет ζ=ψ_Iζ_I+ψ_IIζ_II, где ζ_I и ζ_II - приведенные относительные погрешности звеньев прямой I и обратной II цепей (фиг. 2).Full compensation of the measured value in the steady-state measurement mode is performed by link II (supercharger) located in the feedback of the measurement circuit, i.e. in channel 1 reverse. To provide a compensation method of measurement, it is theoretically necessary to have a sensitivity S ₁ → ∞ and Q ₂ → 0 in the direct circuit of the measurement circuit. The overall sensitivity of the measurement system in the limit will be S = S _I / (1-S _I S _II ) = 1 / S _II , where S _II is the sensitivity of feedback link II. The coefficients of the influence of chains in this case are ψ _I = 1 / (1 + S _I S _II ) = 0 and ψ _II = -S _I S _II / (1 + S _I S _II ) = - 1. (Braslavsky D.A., Petrov V.V. Accuracy of measuring devices \ Mechanical Engineering. M. 1976. p. 23-52). The relative error of the flow meter according to the scheme (Fig. 1) is ζ = ψ _I ζ _I + ψ _II ζ _II , where ζ _I and ζ _II are the relative errors of the links of the direct I and reverse II chains (Fig. 2).

По техническим данным расходомера типа ЕЕ 771 (merapribor.ru) сенсор 13 измеряет расход с погрешностью 2,5% от измеренной величины + 0,15% от конечного значения и в схеме измерения является звеном I прямой цепи. Нагнетатель 3 задает расход потока реверса с погрешностью ζ₂=0,5% и является звеном II обратной связи.According to the technical data of the flowmeter type EE 771 (merapribor.ru), the sensor 13 measures the flow with an error of 2.5% of the measured value + 0.15% of the final value and in the measurement circuit is a link I of the direct circuit. Supercharger 3 sets the flow rate of the reverse flow with an error of ζ ₂ = 0.5% and is a feedback link II.

Относительная погрешность всего расходомера при поверке в заданной точке статической характеристики, по схеме замкнутой ООС и при ψ_I=0 для звена I, будет ζ=ψ_Iζ_I+ψ_IIζ_II=0-1(±0,5%)=-0,5%.The relative error of the entire flowmeter during verification at a given point of the static characteristic, according to the closed OOS scheme and for ψ _I = 0 for link I, will be ζ = ψ _I ζ _I + ψ _II ζ _II = 0-1 (± 0.5%) = -0.5%.

Полученные результаты измерения в поверяемых точках фиксируются в протоколе. После этого делается заключение, что численные значения расхода, полученные в поверяемых точках при работе потока реверса, являются данными с меньшей погрешностью, и принимаются как более достоверные. В итоге принимается решение о дальнейшей эксплуатации расходомера в штатном режиме.The obtained measurement results in verified points are recorded in the protocol. After this, the conclusion is made that the numerical values of the flow rate obtained at verified points during the operation of the reverse flow are data with a smaller error, and are accepted as more reliable. As a result, a decision is made on the further operation of the flowmeter in normal mode.

Предложенная модель устройства поверки расходомера газа позволяет быстро проводить самостоятельную периодическую поверку расходомера без демонтажа поверяемого расходомера с технологической линии для поверки на отдельном стенде, провести измерения с уменьшенной погрешностью структурным способом, и получить более достоверные сведения о погрешности поверяемого расходомера в сравнении с прототипом.The proposed model of a gas flow meter verification device allows you to quickly conduct independent periodic calibration of a flow meter without removing the calibrated flow meter from the production line for verification on a separate stand, take measurements with a reduced error in a structural way, and obtain more reliable information about the error of the calibrated flow meter in comparison with the prototype.

Claims

A gas flow meter verification device is characterized in that it contains a control unit connected to a reverse flow supercharger and a controlled valve, pipelines for connecting to the input and output tees of the calibrated flow meter, respectively, and a cable connected to its signal connector.