EA010613B1 - Method and system for measuring fluid medium discharge in supply line - Google Patents
Method and system for measuring fluid medium discharge in supply line Download PDFInfo
- Publication number
- EA010613B1 EA010613B1 EA200602182A EA200602182A EA010613B1 EA 010613 B1 EA010613 B1 EA 010613B1 EA 200602182 A EA200602182 A EA 200602182A EA 200602182 A EA200602182 A EA 200602182A EA 010613 B1 EA010613 B1 EA 010613B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- measuring
- valve
- pressure
- volume
- flow
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений расхода и количества газообразных или жидких сред.
Известны способы и системы измерения расхода в линиях подачи текучей среды (1).
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ измерения расхода текучей среды (2), при котором с помощью расходомера измеряют расход текучей среды от нижней до верхней границы диапазона измерения применяемого расходомера, а для измерения расхода текучей среды при значениях меньше нижней границы диапазона используют клапан, приспособленный для периодического прекращения поступления текучей среды в линию до тех пор, пока не возрастет перепад давления между входом и выходом клапана при расходе ниже измеримого порогового значения, или для пропуска текучей среды в линию до тех пор, пока перепад давления не опустится ниже заданного порогового значения закрытия клапана.
Наиболее близкой по используемым функциональным элементам к предлагаемому изобретению является система (2) для реализации вышеописанного способа. Такая система содержит расходомер для измерения расхода текучей среды, имеющий минимально измеримое значение потока, клапан, имеющий вход и выход и возможность выполнять смещение между открытым положением для измерения потребленного расхода, который выше минимально измеримого значения, и положением пульсирования, при котором клапан приспособлен или для периодического прекращения поступления текучей среды в линию подачи до тех пор, пока не возрастет перепад давления между входом и выходом клапана при расходе потока, который ниже минимально измеримого значения, или для пропуска текучей среды в линию подачи до тех пор, пока перепад давления не опустится ниже заданного порогового значения закрытия клапана.
Недостаток данного способа и системы заключен в том, что точность измерения расхода низкая и определяется точностью используемого расходомера. Применение накопительного пространства и клапана в данной конструкции не повышает точности измерений, так как общая погрешность расходомера в пульсирующем режиме увеличивается из-за динамической погрешности.
Задачей данного изобретения является повышение точности измерения расхода, расширение диапазона измерения, упрощение и удешевление системы измерения расхода.
Поставленная задача решается способом измерения расхода в линии подачи текучей среды, когда в линии создают накопительное пространство, где придают пульсирующий характер потоку текучей среды. Согласно изобретению в качестве накопительного пространства используют участок линии подачи текущей среды, ограниченный двумя клапанами, параметрами клапанов задают характер пульсаций потока текучей среды, фиксируют пульсации и рассчитывают расход в соответствии с количеством пульсаций, имевшим место за время измерения расхода текучей среды.
Для реализации задачи могут быть использованы два варианта системы измерения расхода в линии подачи текучей среды.
В первом варианте система включает накопительное пространство и клапан, и, в соответствии с изобретением, дополнительно снабжена вторым клапаном и устройством измерения количества переключений одного из клапанов за время измерения расхода текучей среды, а накопительное пространство, используемое в качестве измерительного объема, формируется двумя клапанами.
В качестве измерительного объема используется часть линии подачи текучей среды, возможен вариант с дополнительным расширением. При измерении расхода жидкости накопительное пространство состоит из объема, заполненного жидкостью, и пульсирующего измерительного объема, заполненного газом. Объемы могут быть разделены подвижной мембраной.
Оба клапана, формирующих накопительное пространство, работают в противофазе таким образом, чтобы исключить сквозной переток текучей среды через измерительный объем.
Измерительный объем - это объем, в любой точке которого обеспечивается одинаковый перепад давления в процессе пульсации потока текучей среды. Пульсация расхода обеспечивается клапанами с гистерезисной характеристикой, имеющими стабильные пороги открывания и запирания потока. При запирании потока клапаном давление в измерительном объеме падает за счет перетекания текучей среды через открытый дополнительный клапан. При отпирании потока клапаном дополнительный клапан запирается, и давление в измерительном объеме поднимается до прежнего уровня. Объем линии подачи после дополнительного клапана сглаживает пульсации на выходе линии подачи. Для этой же цели может быть использован регулятор. Функцию регулирования и сглаживания пульсаций может выполнять и дополнительный клапан, если использовать в качестве дополнительного клапан с пропорциональной или дискретно-регулируемой характеристикой пропускной способности. Такой регулятор будет перекрывать поток, когда необходимо поднять давление в измерительном объеме, и стабилизировать давление после себя, когда среда вытекает из накопительного объема через дополнительный клапан.
Предлагаемый способ реализует прямой метод измерения объемного расхода, измерительный объем замеряется предварительно с высокой точностью, перепад давления, определяющий пульсации, также измеряется с высокой точностью. Кроме этого, перепад может поддерживаться постоянным.
Верхняя граница диапазона измерения определяется только возможным значением измерительного объема, который может быть достаточно большим. Нижняя граница диапазона измерения определяется
- 1 010613 только утечкой клапанов, которая может быть измерена и скомпенсирована при расчетах.
И как результат - повышение точности измерения расхода, расширение диапазона измерения, упрощение и удешевление устройства измерения расхода.
Во втором варианте система для реализации способа, включающая накопительное пространство и клапан, согласно изобретению дополнительно снабжена устройством измерения интервала времени, за которое происходит пульсация потока текущей среды в накопительном пространстве, а накопительное пространство используется в качестве измерительного объема, который формируется клапаном, с одной стороны, и регулятором давления в линии, с другой стороны.
В качестве измерительного объема может быть использована часть линии подачи текучей среды, а в качестве регулятора - регулятор понижающего давления, механический или электронный.
Регулятор на выходе измерительного объема стабилизирует расход и сглаживает пульсации на выходе линии подачи.
Изобретение поясняется фиг. 1, 2, 3 и 4. На фиг. 1 схематично представлено расположение конструктивных элементов первого варианта системы. На фиг. 2 представлен график изменения давления в измерительном объеме при работе первого варианта системы измерения. На фиг. 3 схематично представлено расположение конструктивных элементов второго варианта системы. На фиг. 4 представлен график изменения давления в измерительном объеме при работе второго варианта системы измерения.
Способ измерения расхода в линии подачи текучей среды реализуется с помощью системы содержащей линию 1 (см. фиг. 1) подачи текучей среды, внутри которой установлены клапаны 2 и 3. Участок подачи текучей среды, ограниченный клапанами 2 и 3, образует измерительный объем 4, который снабжен устройством 5 измерения параметров пульсаций текучей среды. В качестве такого измерителя могут быть использован датчик давления с двумя релейными выходами, соответствующими двум заданным значениям давления.
На практике, линия 1 (например, трубопровод) разделена на участки I, II, III, в каждом из которых поддерживается давление Рср, Р, Рн. Когда расход на выходе трубопровода отсутствует, клапан 2 закрыт, клапан 3 открыт. При появлении расхода в момент ΐ1 (см. фиг. 2) давление в измерительном объеме 4 постепенно падает от Р1 до Р2. В момент ΐ2 клапан 3 закрывается и клапан 2 открывается, позволяя среде из участка I перетекать в участок II, поднимая в нем давление. При достижении давления Р1 в момент 13 клапан 2 запирается, клапан 3 отпирается и давление в измерительном объеме опять начинает падать. Устройством 5 контролируют перепад давления ДР=Р1-Р2 и управляют работой клапанов 2 и 3, предварительно определив такие параметры системы как
V - объем накопительного пространства;
δΡ = —
Р - относительное изменение давления в накопительном объеме;
ДР - изменение давления в накопительном объеме за время перекрытия потока клапаном 2;
Р - абсолютное давление, по отношению к которому определяется расход. Рассчитывают протекший объем среды по формуле:
= Σ г. о, ί=1 где V = ν*5Ρί - объем текучей среды, прошедшей через накопительное пространство за ί-ю пуль сацию.
В конкретной реализации клапан 2 и 3 могут быть как электрические, управляемые давлением Р1 и Р2 в накопительном объеме, так и синхронные механические, управляемые перепадами давления на них.
Текущий расход среды Οί определяется по формуле
где ΐί -период ί-й пульсации.
Если в качестве давления Р в формуле (2) используется абсолютное давлени в накопительном объеме в момент закрытия клапана 2, получим значение расхода при рабочих условиях. Если для расчета используется значение стандартного давления Рст. = 0,101325 МПа, получим значение расхода, приведенно го к стандартному давлению.
При измерении расхода жидкости для расчета в формуле (2) используется рабочее давление газа в измерительном объеме.
Таким образом, патентуемые способ и система его реализации позволяет сразу получать значения расхода, приведенное к стандартному давлению, без измерения текущего абсолютного давления.
Так, при заданном перепаде давления ДР, равном Рст = 0,101325 МПа;
диаметре трубопровода Ду=100мм;
измерительном объеме V = 0,1 м3, что составляет длину отрезка трубопровода, используемого как накопительное пространство Ь = 12,74 м., получим цену одной пульсации равной 0,1 м3 при стандартном
- 2 010613 давлении.
Установив клапан 2 на расстоянии 12,74 м от дополнительного клапана 3 или введя дополнительный объем между клапанами, получим необходимый измерительный объем. Точное значение измерительного объема при измерении расхода газа можно определить с помощью дополнительного эталонного объема Уэт. следующим образом:
блокируют вход и выход измерительного объема и устанавливают в нем атмосферное давление. Заполняют эталонный объем воздухом с избыточным давлением Р1. Замеряют с высокой точностью Р1 и затем подсоединяют эталонный объем к измерительному. Замеряют установившиеся значения избыточного давления Р2 в суммарном объеме (У+Уэт.) и вычисляют значение измерительного объема V по формуле
где Ксжат.1, Ксжат.2 - коэффициент сжатия воздуха при избыточном давлении Р1 и Р2.
Измеренное значение V применяется для вычисления расхода в течение всего межповерочного интервала.
Перепад давления в измерительном объеме АР измеряется с помощью преобразователя давления, фиксирующего максимум и минимум пульсации давления в каждом периоде пульсации. Вычисление разности максимального и минимального значения пульсации давления, измеренного одним и тем же преобразователем, позволяет скомпенсировать аддитивную погрешность измерения и существенно снижает требование к точности преобразователя давления.
Период пульсации потока 1 измеряется измерителем интервала, в качестве которого может быть использовано любое стандартное устройство, предназначенное для измерения интервала времени. Под ставляя полученные значения V, АР, ΐ в выражение для расхода Ц
получим значение расхода при рабочих условиях, если в качестве давления Р используется абсолютное давление в накопительном объеме в момент закрытия клапана 2, или значение расхода, приведенного к стандартному давлению, если для расчета используется значение стандартного давления Рст. =0,101325 МПа.
Создав условия, при которых разность изменения давления АР в процессе пульсации будет постоянна с заданной погрешностью, из процесса измерения расхода, приведенного к стандартным условиям, исключим измерение давления.
При фиксированном перепаде давления в измерительном объеме может быть скорректирована погрешность, вызванная утечкой среды через закрытый клапан 2. Заблокировав выход измерительного объема, измеряют время 1уг., за которое давление в измерительном объеме за счет утечки через клапан изменится также, как и при пульсации в рабочем режиме.
Определяют Цут по формуле:
{ п 1ут. Г и рассчитывают скорректированное значение расхода по формуле (5)
Значение объема среды νι, прошедшее за период пульсации ΐ1, рассчитывается по формуле
VI = ν*δΡΐ + Цуг* ΐί (7)
Накопленный объем за N пульсаций равен сумме объемов каждой пульсации:
Если то формула (8) упростится где
= СОП31.,
- 3 010613
N - число пульсаций, подсчитанное за время измерения.
По второму варианту изобретения, в качестве накопительного пространства используют участок линии подачи текущей среды, ограниченный клапаном, с одной стороны, и регулятором давления в линии, с другой стороны, параметрами клапана задают характер пульсаций потока текучей среды, фиксируют пульсации и рассчитывают расход по формуле (Ю) где
О - измеренный расход текучей среды;
V - объем накопительного пространства;
- интервал времени, в течение которого клапан перекрывает поток;
6Р = — ? относительное изменение давления в накопительном объеме;
ДР - изменение давления в накопительном объеме за время перекрытия потока;
Р - абсолютное давление, по отношению к которому определяется расход.
При расчете расхода по предложенной выше формуле реализуется прямой метод измерения объемного расхода, измерительный объем замеряется предварительно с высокой точностью, время и перепад давления пульсации, также измеряются с высокой точностью. Кроме этого, перепад может поддерживаться постоянным.
Верхняя граница диапазона измерения определяется только возможным значением измерительного объема, который может быть достаточно большим. Нижняя граница диапазона измерения определяется только утечкой клапана, которая может быть измерена и скомпенсирована при расчетах.
И как результат - повышение точности измерения расхода, расширение диапазона измерения, упрощение и удешевление устройства измерения расхода.
Способ измерения расхода в линии подачи текучей среды реализуется с помощью второго варианта системы содержащей линию 1 (см. фиг. 3) подачи текучей среды, внутри которой установлен клапан 2 и регулятор 3 давления в линии. Участок подачи текучей среды, ограниченный клапаном 2, с одной стороны, и регулятором давления 3, с другой стороны, образует измерительный объем 4, который снабжен устройством 5 измерения параметров пульсаций текущей среды. В качестве такого измерителя могут быть использованы частотомер, измеряющий интервал и период времени, и датчик давления.
На практике линия 1 (например, трубопровод) разделена на участки I, II, III, в каждом из которых поддерживается свое давление Рср., Р, Рн. Когда расход на выходе трубопровода отсутствует, клапан 2 закрыт. При появлении расхода в момент 11 (см. фиг. 4) давление в измерительном объеме 4 постепенно падает от Р1 до Р2. В момент 12 клапан открывается, позволяя среде из участка I перетекать в участок II, поднимая в нем давление. При достижении давления Р1 в момент Т клапан запирается и давление в измерительном объеме опять начинает падать. Устройством 5 измеряют, интервал времени, в течение которого клапан перекрывает поток и, предварительно определив такие параметры системы как:
V - объем накопительного пространства;
относительное изменение давления в накопительном объеме;
ДР - изменение давления в накопительном объеме за время перекрытия потока;
Р - абсолютное давление, по отношению к которому определяется расход.
Рассчитывают расход текучей среды по формуле (10).
В конкретной реализации клапан 2 может быть как электрический, управляемый давлением, так и механический, скачком открывающийся при достижении разнести давления на клапане выше порога открытия и скачком запирающий поток при снижении перепада давления на клапане ниже порога запира ния. Так, при
- 4 010613 абсолютном давлении газа в трубопроводе максимальном расходе при рабочих условиях минимальном расходе при рабочих условиях
Рабе - θ,4 Мпа шах = юо м3/час или = 27,8 л/сек ф т1п = 1 м3/час или = 0,278 л/сек диаметре трубопровода
Ду = 100 мм измерительном объеме не менее V = 0,5 м3, что составляет длину отрезка трубопровода, используемого как накопительное пространство Ь = 63,7 м., и заданном перепаде давления Δ Р = 0,05 МПа, определим из выражения (10) минимальное время перекрытия потока.
(Н)
Соответственно, максимальное время перекрытия потока при минимальном расходе 1 м/ч будет равно ΐ тах = 225 с.
Значение объема может быть измерено, как это указано выше (формула 3).
Измеренное значение V применяется для вычисления расхода в течение всего межповерочного интервала.
Перепад давления в измерительном объеме АР измеряется с помощью преобразователя давления, фиксирующего максимум и минимум пульсации давления в каждом периоде пульсации. Вычисление разности максимального и минимального значения пульсации давления, измеренного одним и тем же преобразователем, позволяет скомпенсировать аддитивную погрешность измерения и существенно снижает требование к точности преобразователя давления.
Интервал времени ΐ, в течении которого клапан перекрывает поток, измеряется измерителем интервала, в качестве которого может быть использовано любое стандартное устройством, предназначенное для измерения интервала времени. По сигналам фиксации максимума и минимума пульсации или по моментам срабатывания клапана измеряется интервал перекрытия клапаном потока ΐ и период пульсации ΐ1.
Подставляя полученные значения V, АР, ΐ в выражение для расхода О получим значение расхода при рабочих условиях, если в качестве давления Р используется абсолютное давление в накопительном объеме в момент закрытия клапана, или значение расхода, приведенного к стандартному давлению, если для расчета используется значение стандартного давления Рст. = 0,101325 МПа.
Таким образом, патентуемые способ и система его реализации позволяет сразу получать значения расхода, приведенное к стандартному давлению, без измерения текущего абсолютного давления.
Создав с помощью клапана условия, при которых разность измерения давления АР в процессе пульсации будет либо постоянна с заданной погрешностью, либо описываться известной функцией от расхода, например АР =АРо + КЦ, где К - постоянный коэффициент, из процесса измерения расхода, приведенного к стандартным условиям, исключим измерение давления.
При фиксированном перепаде давления в измерительном объеме может быть скорректирована погрешность, вызванная утечкой среды через закрытый клапан. Заблокировав выход измерительного объема, измеряют время Ц., за которое давление в измерительном объеме за счет утечки через клапан изменится также, как и при пульсации в рабочем режиме.
Определяют Цут по формуле:
_ Р АР =--V (>4) 1ут. г и рассчитывают скорректированное значение расхода по формуле (15)
Так как пульсация давления АР существенно меньше абсолютного давления в измерительном объе ме и носит периодический характер, то средний расход за время роста давления +АР равен среднему рас ходу за время уменьшения давления -АР и значение объема среды V;, прошедшее за период пульсации ΐ1, рассчитывается по формуле:
- 5 010613
Накопленный объем за N пульсаций равен сумме объемов каждой пульсации:
Если то формула (16) упростится
где
АР =00η3ί, С, л.
текущая скважность пульсаций.
Библиография:
1. Кремлевский П.П., «Расходомеры и счетчики количества веществ», справочник, книга I, II, С-П, «Политехника», 2002.
2. νθ 2004/025229 А1, 2004.03.25
The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the flow and amount of gaseous or liquid media.
Known methods and systems for measuring flow in the fluid supply lines (1).
Closest to the proposed method is a method for measuring fluid flow rate (2), in which the flow meter measures the fluid flow from the lower to the upper limit of the measurement range of the flow meter used, and to measure the fluid flow at values less than the lower limit of the range, use a valve adapted to periodically stop the flow of fluid in the line until the pressure drop between the valve inlet and outlet increases at a flow below a measurable threshold value or to allow fluid to flow into the line until the pressure drop drops below a predetermined valve closure threshold.
The closest to the used functional elements of the present invention is a system (2) for the implementation of the above method. Such a system includes a flow meter for measuring the flow rate of the fluid, having a minimum measurable flow value, a valve having an inlet and an outlet and the ability to perform an offset between the open position to measure the consumed flow that is higher than the minimum measurable value and the pulsation position at which the valve is adapted or for interrupting the flow of fluid to the supply line until the pressure differential between the valve inlet and outlet increases at a flow rate that is lower than the minimum a measurable value, or to allow fluid to flow into the supply line until the pressure drop drops below a predetermined valve closing threshold.
The disadvantage of this method and system is that the accuracy of flow measurement is low and is determined by the accuracy of the flow meter used. The use of cumulative space and valve in this design does not improve the accuracy of measurements, since the total error of the flow meter in a pulsating mode increases due to dynamic error.
The objective of the invention is to improve the accuracy of flow measurement, the expansion of the measurement range, the simplification and cheapening of the flow measurement system.
The problem is solved by a method of measuring the flow rate in a fluid supply line, when a accumulating space is created in the line, where a pulsating character is given to the fluid flow. According to the invention, a section of the flow line of the flowing medium bounded by two valves is used as a cumulative space, the parameters of the valves determine the nature of the pulsations of the fluid flow, record the pulsations and calculate the flow according to the number of pulsations that occurred during the measurement of the flow of the fluid.
To accomplish the task, two variants of the flow measurement system in the fluid supply line can be used.
In the first embodiment, the system includes a storage space and a valve, and, in accordance with the invention, is additionally equipped with a second valve and a device for measuring the number of switches of one of the valves during the measurement of fluid flow, and the storage space used as a measurement volume is formed by two valves.
A part of the fluid supply line is used as the measuring volume; a variant with additional expansion is possible. When measuring the flow rate of a liquid, the storage space consists of a volume filled with liquid and a pulsating measuring volume filled with gas. Volumes can be separated by a movable membrane.
Both valves, forming a storage space, operate in antiphase in such a way as to exclude the through flow of fluid through the measuring volume.
A measuring volume is a volume at any point of which the same pressure drop is ensured during the pulsation of a fluid stream. Flow pulsation is provided by valves with hysteresis characteristic, with stable opening and shut-off thresholds. When the valve is shut off, the pressure in the measuring volume drops due to the flow of fluid through the open additional valve. When the valve opens the flow, the additional valve closes and the pressure in the measuring volume rises to the previous level. The volume of the supply line after the additional valve smooths the pulsations at the outlet of the supply line. A regulator can be used for the same purpose. The function of regulating and smoothing pulsations can also be performed by an additional valve, if a valve with a proportional or discrete-controlled characteristic of throughput is used as an additional valve. Such a regulator will shut off the flow when it is necessary to increase the pressure in the measuring volume, and stabilize the pressure after it when the medium flows out of the storage volume through an additional valve.
The proposed method implements a direct method for measuring the volume flow, the measuring volume is measured beforehand with high accuracy, the pressure drop determining the pulsations is also measured with high accuracy. In addition, the differential can be maintained constant.
The upper limit of the measurement range is determined only by the possible value of the measuring volume, which can be quite large. The lower limit of the measuring range is determined by
- 1 010613 only valve leakage, which can be measured and compensated for in the calculations.
And as a result - improving the accuracy of flow measurement, the expansion of the measurement range, simplification and cheapening of the flow measurement device.
In the second embodiment, a system for implementing the method, comprising a storage space and a valve according to the invention, is additionally provided with a device for measuring the time interval during which the flow of the flowing medium in the storage space occurs, and the storage space is used as a measurement volume that is formed by the valve, on the one hand , and line pressure regulator, on the other hand.
Part of the fluid supply line can be used as the measuring volume, and as a regulator - a down-pressure regulator, mechanical or electronic.
A regulator at the output of the measuring volume stabilizes the flow rate and smoothes the pulsations at the output of the supply line.
The invention is illustrated in FIG. 1, 2, 3 and 4. In FIG. 1 schematically shows the arrangement of the structural elements of the first variant of the system. FIG. 2 is a graph of pressure changes in the measuring volume during the operation of the first version of the measurement system. FIG. 3 schematically shows the arrangement of the structural elements of the second variant of the system. FIG. 4 shows a graph of pressure changes in the measuring volume during the operation of the second version of the measurement system.
The method of measuring the flow rate in the fluid supply line is implemented using a system comprising line 1 (see Fig. 1) supplying fluid within which valves 2 and 3 are installed. The fluid supply section limited by valves 2 and 3 forms a measuring volume 4, which is equipped with a device 5 for measuring parameters of fluid pulsations. As such a meter, a pressure sensor with two relay outputs corresponding to two specified pressure values can be used.
In practice, line 1 (for example, the pipeline) is divided into sections I, II, III, in each of which pressure P is maintained. wed , P, P n . When there is no flow at the outlet of the pipeline, valve 2 is closed, valve 3 is open. When the flow rate at the moment ΐ one (see Fig. 2) the pressure in the measuring volume 4 gradually decreases from P one to P 2 . At the moment ΐ 2 valve 3 closes and valve 2 opens, allowing medium from region I to flow into region II, raising the pressure in it. Upon reaching pressure P one at time 1 3 the valve 2 is locked, the valve 3 is unlocked and the pressure in the measuring volume starts to drop again. The device 5 controls the differential pressure DR = P1-P2 and control the operation of valves 2 and 3, pre-determining such system parameters as
V is the volume of the storage space;
δΡ = -
Р - relative pressure change in the accumulative volume;
DR - the change in pressure in the cumulative volume during the shut-off flow valve 2;
P is the absolute pressure with respect to which the flow rate is determined. Calculate the leaked volume of the medium by the formula:
= Σ, o, ί = 1 where V = ν * 5Ρί is the volume of fluid that passed through the storage space during the ίth pulse.
In a specific implementation, valve 2 and 3 can be both electric, controlled by pressure P1 and P2 in the accumulative volume, and synchronous mechanical, controlled by pressure drops on them.
The current consumption of the medium Οί is determined by the formula
where is the period of the ί th pulsation.
If the absolute pressure in the storage volume is used as the pressure P in the formula (2) at the moment valve 2 is closed, we obtain the flow rate at the operating conditions. If the calculation uses the standard pressure P st . = 0.101325 MPa, we obtain the value of the flow rate reduced to standard pressure.
When measuring the flow rate for the calculation in formula (2), the working pressure of the gas in the measuring volume is used.
Thus, the patented method and system of its implementation allows you to immediately obtain the flow rate, reduced to standard pressure, without measuring the current absolute pressure.
So, for a given differential pressure DR, equal to P st = 0.101325 MPa;
pipeline diameter DN = 100mm;
measuring volume V = 0.1 m 3 that is the length of the segment of the pipeline used as a cumulative space b = 12.74 m., we get the price of one pulsation equal to 0.1 m 3 with standard
- 2 010613 pressure.
By installing valve 2 at a distance of 12.74 m from additional valve 3 or by adding additional volume between the valves, we obtain the required measurement volume. The exact value of the measuring volume in the measurement of gas flow can be determined using an additional reference volume Y at . in the following way:
block the input and output of the measuring volume and set it to atmospheric pressure. Fill the reference volume with air with excess pressure P one . Measure with high accuracy P one and then connect the reference volume to the measurement. Measure steady-state values of excess pressure P 2 in total volume (U + U at .) and calculate the value of the measuring volume V by the formula
where k compressed . one To compressed . 2 - air compression ratio at an overpressure P one and P 2 .
The measured value of V is used to calculate the flow during the entire verification interval.
The pressure drop in the measuring volume of the AR is measured using a pressure transducer that records the maximum and minimum pressure pulsations in each pulsation period. The calculation of the difference between the maximum and minimum pressure pulsations measured by the same transducer allows to compensate for the additive measurement error and significantly reduces the accuracy requirement of the pressure transducer.
The pulsation period of the flow 1 is measured by an interval meter, which can be any standard device designed to measure the time interval. By putting the obtained values of V, AR, ΐ in the expression for the flow rate C
get the flow rate under operating conditions, if the absolute pressure in the accumulative volume at the moment of closing valve 2 is used as the pressure P, or the flow rate reduced to the standard pressure, if the standard pressure P is used for the calculation st . = 0.101325 MPa.
By creating conditions under which the difference in pressure of the AR during the pulsation process will be constant with a given error, we will exclude pressure measurement from the process of measuring the flow rate reduced to standard conditions.
With a fixed pressure drop in the measuring volume, the error caused by the leakage of the medium through the closed valve 2 can be corrected. Having blocked the output of the measuring volume, measure time 1 corner ., for which the pressure in the measuring volume due to leakage through the valve will change as well as during a pulsation in the operating mode.
Determine C ut according to the formula:
{ P one ut R and calculate the adjusted value of the flow according to the formula (5)
The volume of the medium ν ι that has passed during the period of pulsation ΐ one calculated by the formula
VI = ν * δΡΐ + Zug * ΐί (7)
The accumulated volume for N pulsations is equal to the sum of the volumes of each pulsation:
If the formula (8) is simplified where
= SOP31.,
- 3 010613
N is the number of pulsations calculated during the measurement.
According to the second variant of the invention, a section of the supply line of the flowing medium bounded by a valve, on the one hand, and a pressure regulator in the line, on the other hand, use valve parameters to specify the pulsation characteristics of the fluid flow, fix the pulsations, and calculate the flow rate using the formula ( U) where
O is the measured flow rate of the fluid;
V is the volume of the storage space;
- the time interval during which the valve blocks the flow;
6P = -? relative pressure change in the accumulative volume;
DR - change in pressure in the cumulative volume during flow shutoff;
P is the absolute pressure with respect to which the flow rate is determined.
When calculating the flow rate according to the formula proposed above, the direct method of measuring the volumetric flow rate is implemented, the measurement volume is measured beforehand with high accuracy, the time and pressure drop of the pulsation are also measured with high accuracy. In addition, the differential can be maintained constant.
The upper limit of the measurement range is determined only by the possible value of the measuring volume, which can be quite large. The lower limit of the measurement range is determined only by the leakage of the valve, which can be measured and compensated for in the calculations.
And as a result - improving the accuracy of flow measurement, the expansion of the measurement range, simplification and cheapening of the flow measurement device.
The method of measuring the flow rate in the fluid supply line is implemented using a second variant of the system comprising line 1 (see FIG. 3) supplying fluid within which valve 2 and pressure regulator 3 are installed in the line. The fluid supply section bounded by valve 2, on the one hand, and pressure regulator 3, on the other hand, forms measuring volume 4, which is equipped with a device 5 for measuring the parameters of pulsations of the current medium. As such a meter can be used a frequency meter, a measuring interval and a period of time, and a pressure sensor.
In practice, line 1 (for example, the pipeline) is divided into sections I, II, III, each of which maintains its pressure P wed ., P, P n . When there is no flow at the outlet of the pipeline, valve 2 is closed. When the flow rate at time 1 one (see Fig. 4) the pressure in the measuring volume 4 gradually decreases from P one to P 2 . At time 1 2 the valve opens allowing the medium from region I to flow into region II, raising the pressure in it. Upon reaching pressure P one at time T, the valve is locked and the pressure in the measuring volume begins to fall again. Device 5 measures the time interval during which the valve blocks the flow and, having previously determined such system parameters as:
V is the volume of the storage space;
relative pressure change in the accumulative volume;
DR - change in pressure in the cumulative volume during flow shutoff;
P is the absolute pressure with respect to which the flow rate is determined.
Calculate the flow of fluid according to the formula (10).
In a specific implementation, valve 2 can be either electric, pressure-controlled, or mechanical, opening abruptly when pressure is reached at the valve above the opening threshold, and abruptly blocking flow while the pressure drop across the valve is lower than the closing threshold. So, with
- 4 010613 absolute gas pressure in the pipeline maximum flow under operating conditions minimum flow under operating conditions
Rabe - θ, 4 Mpa Shah = Yuo m 3 / hour or = 27.8 l / s f t1p = 1 m 3 / hour or = 0,278 l / s to the diameter of the pipeline
DN = 100 mm measuring volume not less than V = 0.5 m 3 that is the length of the segment of the pipeline used as a cumulative space L = 63.7 m., and a given pressure drop Δ P = 0.05 MPa, we define from the expression (10) the minimum time of flow overlap.
(N)
Accordingly, the maximum overlap time of the flow with a minimum flow rate of 1 m / h will be equal to max = 225 s.
The value of the volume can be measured as indicated above (formula 3).
The measured value of V is used to calculate the flow during the entire verification interval.
The pressure drop in the measuring volume of the AR is measured using a pressure transducer that records the maximum and minimum pressure pulsations in each pulsation period. The calculation of the difference between the maximum and minimum pressure pulsations measured by the same transducer allows to compensate for the additive measurement error and significantly reduces the accuracy requirement of the pressure transducer.
The time interval ΐ, during which the valve blocks the flow, is measured with an interval meter, which can be used with any standard device designed to measure a time interval. By the signals of fixing the maximum and minimum of the pulsation or by the moments of valve actuation, the interval of flow valve overlap ΐ and the pulsation period ΐ are measured one .
Substituting the obtained values of V, AP, ΐ into the expression for the flow O, we obtain the flow rate under operating conditions, if the absolute pressure in the accumulative volume at the moment of closing the valve is used as the pressure P, or the flow rate reduced to the standard pressure, if the calculation is standard pressure P st . = 0.101325 MPa.
Thus, the patented method and system of its implementation allows you to immediately obtain the flow rate, reduced to standard pressure, without measuring the current absolute pressure.
By creating with the help of a valve, the conditions under which the difference in pressure measurement of the AR in the process of pulsation will either be constant with a given error or be described by a known function of the flow rate, for example, AP = APo + CK, where K is a constant factor, from the flow measurement process reduced to standard conditions, exclude pressure measurement.
With a fixed pressure drop in the measuring volume, the error caused by the leakage of the medium through the closed valve can be corrected. Blocking the output of the measuring volume, measure the time C., during which the pressure in the measuring volume due to leakage through the valve will change in the same way as during pulsation in the operating mode.
Determine C ut according to the formula:
_ P AP = - V (> four ) one ut g and calculate the adjusted value of the flow by the formula (15)
Since the pressure pulsation of the AR is substantially less than the absolute pressure in the measuring volume and is periodic, the average flow rate during the pressure increase + AP is equal to the average flow rate during the pressure decrease —AR and the volume of the medium V; that passed during the pulsation period one calculated by the formula:
- 5 010613
The accumulated volume for N pulsations is equal to the sum of the volumes of each pulsation:
If that formula (16) is easier
Where
AR = 00η3ί, C, l.
current duty cycle of pulsations.
Bibliography:
1. Kremlin PP, “Flow meters and counters of the amount of substances”, reference book, book I, II, С-П, “Polytechnic”, 2002.
2. νθ 2004/025229 A1, 2004.03.25
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20060012A MD20060012A (en) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | Process and system for consumption measurement in the fluid feed line |
| MDA20060179A MD20060179A (en) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | Process and system for measuring the fluid medium consumption in the delivery line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200602182A1 EA200602182A1 (en) | 2007-08-31 |
| EA010613B1 true EA010613B1 (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=40851969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200602182A EA010613B1 (en) | 2005-12-29 | 2006-12-06 | Method and system for measuring fluid medium discharge in supply line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA010613B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU502223A1 (en) * | 1972-03-13 | 1976-02-05 | Предприятие П/Я А-1614 | Method for determining gas flow at low pressures |
| US4064750A (en) * | 1976-06-01 | 1977-12-27 | Speece Richard E | Gas flow totalizer |
| SU727993A1 (en) * | 1978-07-11 | 1980-04-15 | Особое Конструкторское Бюро Биологической И Медицинской Кибернетики | Flowmeter |
-
2006
- 2006-12-06 EA EA200602182A patent/EA010613B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU502223A1 (en) * | 1972-03-13 | 1976-02-05 | Предприятие П/Я А-1614 | Method for determining gas flow at low pressures |
| US4064750A (en) * | 1976-06-01 | 1977-12-27 | Speece Richard E | Gas flow totalizer |
| SU727993A1 (en) * | 1978-07-11 | 1980-04-15 | Особое Конструкторское Бюро Биологической И Медицинской Кибернетики | Flowmeter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200602182A1 (en) | 2007-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7263448B2 (en) | Continuous flow chemical metering apparatus | |
| NO854539L (en) | PROCEDURE FOR DETERMINING PUMP CHARACTERISTICS, AND PUMP FOR EXECUTING THE PROCEDURE. | |
| RU2572461C2 (en) | Medium flow rate meter | |
| CN201983839U (en) | Combined-type standard weighing container used for liquid flow standard calibrating device | |
| US7389786B2 (en) | Ultrasonic and sonic odorization systems | |
| CN103383378A (en) | Oil gas adsorption-desorption displacement experiment device | |
| EA010613B1 (en) | Method and system for measuring fluid medium discharge in supply line | |
| RU2381415C1 (en) | Gas odorant automatic supply into pipeline method and equipment for its realisation | |
| CA2924847C (en) | Multiphase densitometer | |
| CN109781445B (en) | Method for determining flow area of thermostatic expansion valve | |
| CN105004407B (en) | A kind of Instantaneous Fuel Consumption Monitor calibration system and its scaling method | |
| KR20070103037A (en) | System and method of providing water flow rate compensation | |
| RU180586U1 (en) | Variable Flow Meter | |
| RU2441204C1 (en) | Method of measuring density and level of liquid | |
| CN210513586U (en) | Upstream pumping seal test system | |
| KR100995773B1 (en) | Device for nonstop injecting function of fluid | |
| RU2585778C1 (en) | Device for measurement of flow rate of oil and gas | |
| KR101356764B1 (en) | Apparatus and method for measuring inner volume of tested sturcture using fluid | |
| RU2397453C1 (en) | Method of measuring volume of liquid in closed reservoir | |
| US10473503B2 (en) | Flow meter | |
| RU108801U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING OIL WELL DEBIT | |
| Mikheev et al. | New approach to maintaining liquid flow rate stability in national primary standard | |
| RU2706817C1 (en) | Method for volume measurement of solid residue in a tank | |
| RU2531030C1 (en) | Volume flow meter | |
| RU2566419C1 (en) | Method to determine water flow rate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Corrections in published eurasian patents | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY RU |
|
| NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): RU |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |