PL185254B1 - Armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych - Google Patents

Abstract

1. Armatura regulujaca przeplyw w przewo- dach pionowych do nastawiania i pomiaru przeply- wu objetosciowego w rurociagach, zwlaszcza ruro- ciagach ukladów zasilajacych, która jest wyposazo- na w przyrzady pomiarowe, srodki oceniajace i wskaznikowe do wykrywania stanu rzeczywistego przeplywu objetosciowego i organ regulujaco- odcinajacy, umieszczony w komorze przeplywowej do ustalania stanu zadanego, znamienna tym, ze w obszarze komory przeplywowej (11, 23, 26) jest umieszczony co najmniej jeden czujnik (6), wykry- wajacy przeplyw objetosciowy i, ze posiada jed- nostke oceniajaca do okreslania przeplywu objeto- sciowego zwartosci pomiarowych czujnika (6) i wartosci pamieci danych odnoszacych sie do cha- rakterystycznych parametrów armatury. F i g . 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych, do nastawiania pomiaru przepływu objętościowego w rurociągach, zwłaszcza rurociągach układów zasilających.

185 254

Systemy rurociągów rozdzielają czynnik przepływowy do poszczególnych miejsc odbioru wewnątrz obudowy lub w układzie. Takie systemy rurociągów zawierają zazwyczaj wiele rozgałęzień i powstaje problem zapewnienia zasilania, odpowiadającego każdorazowemu zapotrzebowaniu w przypadku pełnego obciążenia, w poszczególnych miejscach odbioru. Taka regulacja jest wymagana przy wystąpieniu niekorzystnego stanu roboczego systemu rurociągu, w którym wszystkie odbiorniki wymagają jednocześnie maksymalnego zapotrzebowania. Odbiorniki, przykładowo wymienniki ciepła, nie powinny przy tym być zasilane poniżej poziomu ani zasilane ciśnieniem szczytowym. W tym celu znana jest odpowiednia regulacja poszczególnych pionów rurociągu.

Stosowany przy tym środek pomocniczy tworzy armatura regulująca przepływ w pionach rur, która jest wyposażona w przyłącza dla przewodów do pomiaru ciśnienia. Przyłączony do nich oddzielny przyrząd do pomiaru ciśnienia mierzy ciśnienie różnicowe wewnątrz armatury pomiędzy dwoma, oddzielonymi przestrzennie od siebie, miejscami pomiaru. Zazwyczaj pomiędzy obydwoma miejscami pomiaru znajduje się organ odcinający armatury regulującej przepływ. Po pomiarze ciśnienia różnicowego, za pomocą istniejących charakterystycznych parametrów armatury i znajomości położenia organu odcinającego wobec przynależnego gniazda, ustala się aktualny strumień objętościowy. Wskutek zmian położenia organu odcinającego zmienia się strumień objętościowy w celu nastawienia żądanego strumienia objętościowego za pomocą dalszych procesów pomiarowych i regulacyjnych. Takie armatury do regulacji przepływu w przewodach pionowych są znane z opisów DE-C 4030 104, EP-A 0 671 578 i WO 92/03677.

Taki rodzaj regulacji pionów jest bardzo czasochłonny, nieporęczny, a jego przeprowadzenie jest jeszcze bardziej kłopotliwe w przypadku dużych i rozgałęzionych pionów rurociągów. W związku z tym znane jest także przeliczanie ciśnień różnicowych, ustalanych w armaturach regulujących przepływ za pomocą komputerów pomiarowych, na każdorazowe ilości przepływowe. W tym celu w komputerze pomiarowym są przechowywane charakterystyczne dane armatury. Do tego jest niezbędna wiedza o chwilowym położeniu organu odcinającego w stosunku do jego przynależnego gniazda. Zmiana położenia organu odcinającego warunkuje zmianę ilości przepływu. W zależności od konstrukcji musi być wykrywane przez personel obsługujący każdorazowe położenie skoku lub przekręcenie organu odcinającego armatury regulującej przepływ w przewodach pionowych i dodatkowo wprowadzane ręcznie tych danych do komputera pomiarowego.

Takie armatury regulujące przepływ umożliwiają wprawdzie dokładne nastawienie ilości przepływowych w różnych pionach rurociągów, jednak posiadają również znaczne niedogodności. Istnieje niebezpieczeństwo zanieczyszczenia otworów pomiarowych w obudowie, ponadto mogą wystąpić znaczne błędy pomiarów, jeżeli niezbędne przewody pomiaru ciśnienia nie były dokładnie odpowietrzone. Poza tym montaż i demontaż przewodów pomiarowych w miejscach pomiaru ciśnienia w obudowie zasilanej ciśnieniowo, w których mogą panować wysokie temperatury i/lub ciśnienia, stanowi potencjalnie duze zagrozenie. W celu uniknięcia niedokładności pomiarowych, które powstają wskutek zawirowań w obudowie, które mogą negatywnie oddziaływać na wielkości pomiarowe, zazwyczaj przed i za miejscami pomiaru konieczne są odcinki wyrównujące ciśnienie o dostatecznej długości, aby zapewnić wystarczającą dokładność pomiarów. Manipulacja całym urządzeniem pomiarowym jest bardzo kłopotliwa.

Inny rodzaj regulowania pionów rurociągów jest znany z produktu TACO-SETTER, ujawnionego w katalogu firmy Gebriider Tobler AG, Haustechniksysteme, CH-8902 Urdorf, 1994 rok, str. 2.59 i 2.60. Chodzi tutaj o ilości przepływu, którą mierzy się za pomocą umieszczonego bezpośrednio w systemie rurociągu, przyrządu do pomiaru z zintegrowanym zaworem do dokładnej regulacji. Za pomocą zaworu do dokładnej regulacji można zmieniać ilość przepływu, wskazaną przez przyrząd do pomiaru przepływu. Rozwiązanie to jest jednak niedogodne, ponieważ jego zastosowanie jest ograniczone do cieczy czystych. Z powodu mechanicznej konstrukcji tego przyrządu do pomiaru przepływu konieczna jest okresowa konserwacja i dodatkowe nakłady na kontrolę. W przypadku cieczy zanieczyszczonych należy liczyć się z błędnymi pomiarami. Przy tym taki wbudowany bezpośrednio na drodze przepły4

185 254 wu przyrząd do pomiaru przepływu zmienia również opór przepływu w systemie rurociągów. Ostatnią niedogodnością, którą próbuje się obejść za pomocą innego rozwiązania jest umieszczenie mierników przepływu w przewodzie obejściowym, do zaworu odcinającego. To rozwiązanie wprawdzie może polepszyć możliwość funkcjonowania, jednak powoduje zmniejszenie dokładności pomiarowej.

Z opisu FR-A- 2 713 764 jest znany czujnik w postaci czujnika ciśnieniowego z układem do pomiaru temperatury. Ten wbudowany do przewodu rurowego czujnik składa się z membrany, która reaguje na zmiany ciśnienia. W przypadku przekroczenia ustalonych wartości granicznych jest wysyłany sygnał włączenia albo wyłączenia. Za pomocą wykrywania temperatury ustala się jednocześnie również występowanie przepływu i wskazuje go za pomocą dodatkowych przyrządów.

Z opisu DE-A-34 32 494 jest znane urządzenie do regulacji i/lub sterowania natężenia przepływu gazu lub cieczy w rurociągach. Takie urządzenie umożliwia elastyczne wyposażanie przemysłowych lub technicznych instalacji, w odniesieniu do wymaganych zmian lub wyposażenia. W urządzeniu człon nastawczy, wzbudzacz, człon nastawczy i urządzenie sterujące są zestawione w jedną jednostkę konstrukcyjną, która jest montowana w rurociągu, co ułatwia montaż w odpowiednim miejscu rurociągu. Wszystkie pojedyncze składniki są zasilane wspólnym zasilaczem. Takie urządzenie posiada znaczne wymiary, ponieważ musi być ukształtowane co najmniej tak duże, aby móc przyjąć nie tytko zawór trójdrogowy, jego części przyłączeniowe do rurociągu oraz dłuższy odcinek przewodu, w którym w odstępie od zaworu trójdrogowego jest umieszczony czujnik. Czujnik musi być umieszczony w dużym odstępie od zaworu trójdrogowego, aby można było wyrównać przez dłuższy odcinek przewodu, działający jako odcinek uspokojenia, występujące w rurociągu turbulencje przepływu. Opis odnosi się wyłącznie do czujnika, który w zależności od budowy może określać fizyczne, chemiczne lub biologiczne stany medium.

Jednostka nastawcza, zbudowana według systemu konstrukcji zespołowej może być wyposażona tylko w jeden czujnik, przy czym musi być zapewnione aby wielkości regulacyjne różnie używanych czujników były zgodne z wartościami sygnału wejściowego urządzenia sterującego. Dodatkowo do tego czujnika jest umieszczony czujnik temperatury. Ponieważ w wielu przypadkach zastosowań temperatura przedstawia wielkość zakłócającą, to wymienny czujnik, pozostający w połączeniu z przenoszonym medium dostarcza taką wielkość regulacyjną do urządzenia sterującego, które ją przerabia i wysyła sygnał sterujący kompensujący tą wielkość zakłócającą.

Rozwiązanie powyższe jest dlatego stosowane tylko w dużych instalacjach procesowych. Ukształtowanie w postaci jednej jednostki konstrukcyjnej pozwala wprawdzie na łatwy montaż, to jednakże ze względu na zawór trójdrogowy i przewód, wykonany jako przewód zbiorczy z czujnikiem, umieszczonym w odstępie od zaworu trójdrogowego wewnątrz wspólnej obudowy, przedstawia w efekcie trudny do manipulowania przedmiot. Odstęp, utworzony przez przewód pomiędzy armaturą a czujnikiem ze względu na technikę pomiarową jest konieczny, aby móc uzyskać powtarzalny sygnał pomiarowy. Dodatkowa objętość jest wymagana dla umieszczonego wewnątrz obudowy silnika zaworu, przekładni, czujnika położenia końcowego do określania położenia końcowego organu zamykającego członu nastawczego, oraz dodatkowego czujnika temperatury do eliminowania wahań temperatury jako wielkości zakłócającej.

Bardzo dokładnymi, bezdotykowymi i nie powodującymi dodatkowego oporu przepływu przyrządami do pomiaru przepływu są tak zwane indukcyjne przyrządy do pomiaru przepływu (IDM). Ponieważ są one drogie, to stosowane są zazwyczaj w krótkim czasie do wyregulowania w miejscu pomiaru. Powoduje to duże nakłady w postaci wyłączenia instalacji, jej opróżnienia oraz wbudowania i wybudowania przyrządu pomiarowego i następującego później uruchomienia. Jeżeli nastąpi zmiana konstrukcji instalacji to także konieczne są powtórne pomiary, związane z wysokimi nakładami.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie armatury, która umożliwiałaby łatwe regulowanie poszczególnych pionów rurociągów, tak, aby przy niewielkich nakładach przepływ objętościowy mógł być dopasowany do każdorazowych warunków występujących w rurociągach.

185 254

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że w obszarze komory przepływowej jest umieszczony co najmniej jeden czujnik, wykrywający przepływ objętościowy, i że armatura posiada jednostkę oceniającą do określania przepływu objętościowego z wartości pomiarowych czujnika i wartości pamięci danych odnoszących się do charakterystycznych parametrów armatury.

Według innej postaci wykonania komora przepływowa jest wykonana w oddzielnej obudowie prowadzącej przepływ, połączonej z komorą przepływową armatury i, że w obszarze komory przepływowej w oddzielnej obudowie przepływowej jest umieszczonych szereg czujników.

Według wynalazku jako czujnik jest stosowany czujnik pracujący według zasady kalorymetrycznego pomiaru.

W dalszym ukształtowaniu wynalazku zaproponowano, że koniec czujnika co najmniej tworzy jedną powierzchnię ze ścianą komory przepływowej.

Według dalszej postaci ukształtowania wynalazku czujnik jest połączony bezpośrednio lub przez środki łączące z jednostką oceniającą

Według dalszego ukształtowania wynalazku, pamięć danych zawiera charakterystyczne dla armatury parametry w postaci tabeli, krzywej charakterystycznej albo algorytmu i korzystnie jest zintegrowana z czujnikiem i posiada niewielką pojemność oraz zawiera oznaczenie armatury albo jest zintegrowana z jednostką oceniającą.

Korzystnie jednostka oceniająca jest umieszczona na obudowie armatury lub obudowie prowadzącej przepływ.

Według wynalazku jednostka oceniająca jest zintegrowana z jednym lub szeregiem czujników i jest zaopatrzona we wskaźnik.

Zgodnie z wynalazkiem jednostka oceniająca jest zasilana ze źródła napięcia.

Korzystnie czujnik jest umieszczony od strony dopływu do obudowy armatury lub obudowy prowadzącej przepływ.

Zgodnie z wynalazkiem czujnik jest wyposażony dodatkowo w czujnik temperatury.

W zależności od stosowanej obudowy armatury dobiera się takie miejsce zabudowy czujnika, w którym w odpowiednim obszarze dławienia panują powtarzalne warunki przepływu, które są niezależne od położenia organu odcinającego w stosunku do jego gniazda. Ma to miejsce na stronie dopływowej prowadzącej przepływ obudowy, zwłaszcza w obszarze kołnierza wlotowego i to w przestawieniu o 90° wobec osi wrzeciona. Tym samym do określenia strumienia objętości nie jest już konieczne wykrycie położenia organu odcinającego w stosunku do jego gniazda. Stosunek między sygnałem pomiarowym a strumieniem objętości ustala się przykładowo technikę doświadczeń, w postaci procesu kalibrowania:.

Jeżeli stosuje się armatury, w których wskutek postaci konstrukcyjnej panują trudne warunki przepływu, wówczas można użyć wiele czujników. Wówczas są one umieszczone w obszarze mierzonego przekroju poprzecznego przepływu, rozdzielone na obwodzie. Dla takich przypadków zastosowania strumień objętości jest określony przez utworzenie wartości średniej z wartości pomiarowych poszczególnych czujników.

Zgodnie z wynalazkiem czujnik jest umieszczony w miejscu zabudowy, w którym uzyskuje się stałe lub powtarzalne warunki przepływu, i które znajduje się w obszarze dopływowym obudowy armatury. Dzięki temu istniejące armatury odcinające, korzystnie zawory wzniosowe o dobrych właściwościach dławiących, w prosty sposób znajdują zastosowanie jednocześnie jako armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych. Można więc wyeliminować skonstruowane i wytwarzane przy dużych nakładach armatury regulujące przepływ w przewodach pionowych, mające specjalne otwory pomiarowe, oraz uniknąć niebezpieczeństwa przy przyłączaniu przewodów pomiarowych. Wystarczające jest dla wynalazku, aby fabryka wytwarzająca armaturę odcinającą, osadziła w niej czujnik, którego koniec, tworzy jedną powierzchnię ze ścianą komory przepływowej albo nieznacznie wchodzi w komorę przepływową. Tym samym można mierzyć przepływ objętościowy bez zakłócającego oddziaływania na przepływ, ponieważ stosuje się dostarczoną przez czujnik wielkość pomiarową, która jest w proporcji do przepływu objętościowego. Zależność tej wielkości pomiarowej od panującego w armaturze przepływu objętościowego, ustala się korzystnie za pomocą pro6

185 254 cesu kalibrowania. W celu przyporządkowania wielkości pomiarowej do przepływu objętościowego można stosować również inne metody, przykładowo obliczenia. Czujnik pozostaje na stałe w obudowie i jest w niej szczelnie umieszczony. Tym samym przy stosowaniu takiej armatury regulującej przepływ nie trzeba już ingerować w prowadzący ciśnienie system rurociągów. W zależności od konstrukcji armatury przepływ objętościowy może być odczytywany w jednostce oceniającej bezpośrednio lub po wytworzeniu połączenia danych. Jest to bez trudu możliwe do przeprowadzenia i w żaden sposób nie zagraża obsłudze ani środowisku naturalnemu.

W prosty sposób istnieje możliwość przekształcenia standardowej armatury odcinającej w armaturę regulującą przepływ w przewodach pionowych. Umieszczenie obudowy przepływowej, zawierającej czujnik, w bezpośredniej bliskości armatury odcinającej umożliwia utworzenie armatury regulującej przepływ w przewodach pionowych, jako dającej się łatwo zmontować jednostki konstrukcyjnej. Wytworzony jako jednostka konstrukcyjna zawór regulujący przepływ wymaga jedynie jednorazowego kalibrowania dla wykrycia czynnego połączenia przepływowego. Na czynne połączenie przepływowe wpływa zmiana położenia organu regulacyjnego i/lub odcinającego. Kalibrowanie jednostki konstrukcyjnej stanowi przesłankę, aby za pomocą czujnika móc przeprowadzać stosowne pomiary. W porównaniu do wbudowywanych oddzielnie do rurociągu przyrządów do pomiaru przepływu objętościowego, kalibrowana armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych, ukształtowana jako jednostka konstrukcyjna, posiada znacznie mniejszą długość konstrukcyjną.

Dzięki wynalazkowi można zrezygnować z odcinka wyrównującego pomiędzy oddzielną obudową przepływową a armaturą regulującą przepływ w pionach, jaki jest absolutnie konieczny dla wyrównania mierzonego przepływu między dostępnymi na rynku przyrządami do pomiaru przepływu objętościowego a armaturami regulującymi przepływ.

Przykładowo w istniejących systemach rurociągów, tak zwanych starych instalacjach, umożliwia to wymianę zaworów odcinających o dużej długości konstrukcyjnej zaworu na armaturę regulującą przepływ w pionach, która jest wykonana jako jednostka konstrukcyjna złożona z krótkiego, zwartego zaworu i oddzielnej obudowy przepływowej z czujnikiem. Z zastosowaniem ewentualnie koniecznych elementów wyrównujących do wyrównywania różnicy długości konstrukcyjnej możliwe jest jej wbudowanie, bez zmiany istniejącego rurociągu.

Stosowany czujnik przekształca mierzoną wielkość fizyczną i jej zmianę w wielkość elektryczną i jej zmianę, które mogą być dalej elektronicznie przetwarzane i przesyłane. W zależności od konstrukcji czujnika i stosowanego stopnia integracji i/lub miniaturyzacji, w czujnik można wbudować układy do obróbki wstępnej sygnału, jak i do przetwarzania sygnału.

W zależności od stosowanej obudowy armatury dobiera się takie miejsce zabudowy czujnika, w którym w odpowiednim obszarze dławienia panują powtarzalne warunki przepływu i które są niezależne od położenia organu odcinającego w stosunku do jego gniazda. Ma to miejsce na stronie dopływowej prowadzącej przepływ obudowy, zwłaszcza w obszarze kołnierza wlotowego i, to w przestawieniu o 90° wobec osi wrzeciona. Tym samym do określenia przepływu objętościowego nie jest już konieczne wykrycie położenia organu odcinającego w stosunku do jego gniazda. Stosunek między sygnałem pomiarowym a przepływem objętościowym ustala się przykładowo techniką doświadczeń, w postaci, procesu kalibrowania.

Jeżeli stosuje się armaturę, w której wskutek jej kształtu konstrukcyjnego panują w niej trudne warunki przepływu, wówczas można zastosować wiele czujników, które są umieszczone w obszarze mierzonego przekroju poprzecznego przepływu, rozdzielone na obwodzie. Dla takich przypadków zastosowania przepływ objętościowy jest określany przez utworzenie wartości średniej z wartości pomiarowych poszczególnych czujników.

Dzięki temu, że koniec czujnika tworzy jedną powierzchnie ze ścianą komory przepływowej, albo nieznacznie z niej wystaje to z jednej strony jest zapewnione dokładne wykrywanie przepływu objętościowego, który jest w powtarzalnej proporcji ile sygnału pomiarowego, a z drugiej strony zwiększenie współczynnika oporu armatury jest bardzo niewielkie.

Jeżeli czujnik przykładowo jest zintegrowany z kołnierzem obudowy armatury i jest wyposażony we własną elektroniczną pamięć danych, to wówczas w najprostszy sposób może

185 254 nastąpić regulowanie w przewodach pionowych. Parametry typowe dla każdorazowej obudowy armatury są zapamiętane na stale we wbudowanym czujniku. Każdy czujnik może być kalibrowany odpowiednio do jego szczególnego miejsca zabudowy. W celu dokładnego wyregulowania armatury należy połączyć jednostkę oceniającą z czujnikiem. Na podstawie dostarczonych przez czujnik wielkości pomiarowych i w powiązaniu z przynależnymi parametrami, za pomocą jednostki oceniającej można w najprostszy sposób, szybko i bezproblemowo wyregulować żądany przepływ objętościowy. W tym celu należy jedynie zmienić położenie elementu zamykającego, w zależności od wykonania ręcznie albo w sposób zautomatyzowany. Nie jest konieczne wprowadzenie dodatkowej wielkości obliczeniowej, np. położenia elementu zamykającego. Przy rejestrowaniu krzywej kalibrującej, w odpowiednim obszarze przepływu objętościowego obudowy dla wielu i różnych wstępnie nastawionych przepływów objętościowych, wychwytuje się i przyporządkowuje odpowiednie wartości pomiarowe. W ten sposób wyrównane są niedokładności, a wynik jest dokładniejszy i możliwe jest uzyskanie oszczędności w porównaniu do dotychczasowego nakładu. Dane mogą być gromadzone w elektronicznej pamięci danych jako krzywa charakterystyczna, tabela, algorytm lub w innej znanej postaci. Możliwe jest również ustalanie i wskazywanie przepływu masowego z przepływu objętościowego za pomocą innych znanych środków.

W zależności od rodzaju i konstrukcji stosowanej elektronicznej pamięci danych, parametry typowe dla każdorazowej armatury, mogą być przechowywane w postaci, która pozwala na bezproblemowe odczytanie przez jednostkę oceniającą. Pamięć danych może być również zintegrowana z czujnikiem albo jednostką oceniającą. Pamięć danych może być również umieszczona częściowo w czujniku, a częściowo jednostce oceniającej, przy czym czujnik włączony w pamięć danych zawiera co najmniej oznaczenie armatury. Ponadto jednostka oceniająca, poza mikronastawnikiem, zawiera układ zasilania napięciem, który może być ukształtowany jako połączenie z urządzeniem zewnętrznym, albo ma postać wewnętrznego urządzenia w postaci baterii, akumulatorów lub tp., a ponadto zawiera części wskaźnikowe, elementy obsługowe i konieczne elementy łączące.

Regulowanie przewodu pionowego realizuje się przez proste przestawienie organu odcinającego armatury regulującej przepływ w pionach na żądany przepływ objętościowy, wskazywany przez jednostkę oceniającą. Zależnie od życzenia jednostka oceniająca może być ukształtowana jako zainstalowany na stałe element konstrukcyjny lub jako ruchomy przyrząd. Połączenie między jednostką oceniającą a odpowiednim czujnikiem jest możliwe za pomocą zwykłych połączeń. Należą do nich połączenia stałe albo bezprzewodowe środki komunikacji, jak transmisja w świetle podczerwonym, fale radiowe itp.

Jednostka oceniająca dysponuje znacznie większą pamięcią danych ze wszystkimi parametrami regulowanych armatur. Mała pamięć danych czujnika pozwała wówczas jedynie na rozpoznanie tylko tej armatury regulującej przepływ w przewodach pionowych, w których jest wbudowana. W komunikacji między czujnikiem a jednostką oceniającą, na podstawie każdorazowego rozpoznania, odpowiednie dane armatury są odczytywane z większej pamięci jednostki oceniającej i udostępnione do przetwarzania. Jako elektroniczne pamięci danych mogą znaleźć zastosowanie zwykłe, znane pamięci.

Za pomocą jednego lub szeregu złącz standardowych, przyłączonych do systemu magistrali, można również przesyłać wartości pomiarowe czujnika oraz każdorazowych krzywych charakterystycznych przyporządkowanej obudowy do centralnego stanowiska zarządzającego albo przesyłającego. Dzięki wymianie danych poprzez złącza standardowe dane albo wartości pomiarowe mogą być wymieniane z centralnym stanowiskiem albo z innymi elementami systemu rurociągów.

Możliwe jest również, włączenie do elektronicznych układów oceniających wskaźnika, który na podstawie wykrytych przez czujnik wielkości pomiarowych wskazuje bezpośrednio aktualny przepływ objętościowy. Aby zmniejszyć nakłady konstrukcyjne, czujnik jest ukształtowany jako element bierny, którego zasilanie zapewnia jednostka oceniająca. Przy tym można stosować znane źródła energii.

185 254

Ponadto z czujnikiem może być zintegrowany element, za pomocą którego wykrywana jest temperatura czynnika, znajdującego się wewnątrz obudowy. Również ta wartość może być przedstawiona bezpośrednio na wskaźniku jednostki oceniającej.

Dalszą zaletę można uzyskać w najprostszy sposób dzięki temu, że transportowana rurociągami moc cieplna i/lub zużycie ciepła jest obliczane i wskazywane. Z pomiaru lub obliczenia różnicy temperatur, przykładowo między dopływem i odpływem a przepływem objętości można obliczyć moc cieplną, istniejącą w systemach rurociągów. Do obliczenia zużycia ciepła konieczne jest jedynie dodatkowe określenie czasu. Konieczne wartości pomiarowe i obliczeniowe oraz dodatkowe elementy konstrukcyjne i obsługi są włączone w jednostkę oceniającą albo w centralne stanowisko zarządzające. Czujniki mogą być również połączone z takim stanowiskiem zarządzającym za pomocą odpowiednich przewodów łączących.

Reasumując, istotna zaleta wynalazku polega na tym, że każdorazowy przepływ objętościowy i chwilowa temperatura czynnika mogą być odczytywane bez dalszej manipulacji ręcznej bezpośrednio na armaturze regulującej przepływ w pionach. Zbędne są konieczne dotychczas dodatkowe przyrządy do pomiaru przepływu dla rurociągu, podobnie jak kłopotliwy pomiar strat ciśnienia za pomocą dodatkowych giętkich przewodów łączących na armaturze regulującej przepływ w pionach. Tym samym znacznie został zredukowany nakład na każdorazowe wyregulowanie, ajednocześnie możliwa jest jeszcze oszczędność miejsca. Dzięki zintegrowaniu czujnika z normalną armaturą odcinającą lub z współpracującą z nią oddzielną obudową przepływową, jej funkcja odcinania pozostaje niezmieniona i można zrezygnować z zastosowania specjalnej armatury regulującej przepływ w przewodach pionowych, z kłopotliwymi przewodami przyłączowymi do wykrywania danych pomiarowych.

Korzystne jest również to, że podczas procesu regulowania wartość zadana żądanego przepływu objętościowego jest wprowadzana bezpośrednio do jednostki oceniającej. Za pomocą środków transmisyjnych między jednostką oceniającą a czujnikiem, tę wartość zadaną można przechowywać w pamięci danych.

W zależności od konstrukcji instalacji, przy czasowej lub ciągłej kontroli przez porównanie wartości zadanej i wartości rzeczywistej można w najprostszy sposób stwierdzić, czy istnieją odchylenia. Gdyby miało to miejsce, wówczas za pomocą uruchomienia armatury można przeprowadzić późniejszą regulację. Mechanizm regulacyjny może stanowić zwykle ręczne pokrętło, dźwignia ręczna lub silnik nastawczy jakie znajdują się w armaturze. Dzięki możliwości bezpośredniego wizualnego wykrywania chwilowego przepływu objętościowego na wskaźniku, bez potrzeby dodatkowego nakładu na technikę pomiarową, w celu wykrycia położenia albo pozycji organów odcinających, możliwejest przeprowadzenie późniejszej regulacji.

Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku zgóry armaturę odcinającą, ukształtowaną jako armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych, w przekroju częściowym, fig. 2 - w widoku zgóry samą jednostkę wskazującą, fig. 3 - armaturę z fig. 1, ukształtowaną jako wieloczęściowa jednostka konstrukcyjna, a fig. 4 - odmianę armatury z fig. 3.

Armatura regulująca do regulowania przepływu w przewodach pionowych przedstawiona na fig. 1 posiada obudowę 1 wyposażoną w kołnierze 2, 3 i pokrętło 4. Na stronie dopływowej 5 z kołnierzem 2 jest zintegrowany czujnik 6. Ze względu na wielkość konstrukcyjną czujnika 6, kołnierz 2 posiada wybranie 7 z otworem 8, w którym jest umieszczony czujnik 6, którego koniec 10 wchodzi nieznacznie do komory przepływowej 11. Koniec 10 nieznacznie wystaje ponad powierzchnię ściany 12 obudowy, co jest korzystne dla wykrywania faktycznych warunków przepływu poza znajdującym się w strefie brzegowej przepływem w warstwie granicznej. Koniec 10 czujnika 6 jest uszczelniony w otworze 8 za pomocą uszczelek 13 tak, że uniemożliwione jest wypływanie czynnika przepływowego. Czujnik 6 jest zabezpieczony mechanicznie w kierunku osiowym przez pierścień zabezpieczający 9. W zależności od konstrukcji obudowy czujnik 6 może być umieszczony również w innym dostępnym miejscu obudowy.

Do wyjścia czujnika 6 jest przyłączony środek łączący 14, który jest połączony z jednostką wskaźnikową 15. Przy tym środek łączący 14 może być ukształtowany jako środek

185 254 wtykowy, śrubowy lub inny zwykły środek łączący, służący do utworzenia połączenia elektrycznego.

Jednostka wskaźnikowa 15 może być zasilana z zewnętrznego źródła napięcia 16 i/lub zawierać zintegrowane źródło napięcia. Źródłem napięcia mogą być akumulatory, baterie, zasilacze sieciowe lub tp.

Za pomocą nie przedstawionych odpowiednich elementów włączających i wskaźnikowych, w razie potrzeby albo ciągle może być wskazywany przepływ objętościowy i ewentualnie również panująca temperatura.

Charakterystyczne parametry dla obudowy 1 są przechowywane w pamięci danych czujnika 6. Odpowiedni proces kalibrowania i programowania jest przeprowadzony w fabryce lub w razie potrzeby w miejscu zabudowy. W celu wyregulowania czujnik 6 łączy się z jednostką oceniającą która z jego pamięci danych odczytuje każdorazowe parametry i za pomocą sygnału pomiarowego oblicza i wskazuje ilość przepływu. Przechowywanie charakterystycznych parametrów obudowy bezpośrednio w czujniku 6 służy w najprostszy sposób do wyeliminowania błędów. Natomiast w przypadku armatury regulującej, w której odpowiednie parametry są zapamiętywane w jednostce zewnętrznej, musi być zapewnione, żeby przy regulowaniu również następowało dokładne przyporządkowanie między obudową a przynależnymi parametrami.

Przedstawiony na fig. 2 widok jednostki wskaźnikowej 15 uwidacznia możliwą postać wykonania wskaźnika do porównania wartości zadanej 1 wartości rzeczywistej. Do nastawienia przepływu objętościowego posiada ona lampki kontrolne o zróżnicowanej charakterystyce lub kolorze. W przypadku zastosowania diod świecących 17, 18, 19 o zróżnicowanej barwie, np. czerwone diody świecące 17, 19 mogą wskazywać niedopuszczalny przepływ objętościowy, natomiast zieloną diodę świecącą 18 stosuje się do dopuszczalnego przepływu objętościowego (oznaczenie OK). Dzięki temu możliwe proste nastawienie, jak również późniejsza kontrola przez porównywanie kolorów. Zasilanie napięciem dla jednostki 'wskaźnikowej 15 jest przeprowadzane z sieci. Wspomniana możliwość zapamiętywania parametrów w czujniku 6 w prosty sposób zapewnia łatwe kalibrowanie i późniejsze regulowanie. Inna możliwość porównania wartości zadanej i wartości rzeczywistej polega na tym, że wskaźnik przy nie uzyskaniu wartości zadanej wskazuje LOW, względnie przy jej przekroczeniu wskazuje HIGH.

Wskaźnik 20, przedstawiony tutaj jako wskaźnik cyfrowy, pokazuje zmierzony przepływ objętościowy. Jednostka miary przepływu może być łatwo dopasowana do różnych układów jednostek i nie jest ograniczona do przedstawionej jednostki miary m³/h. Można również stosować wskaźnik analogowy.

Na fig. 3 jest przedstawiona armatura regulująca przepływ, która jest ukształtowana jako wieloczęściowa jednostka konstrukcyjna 21, która tym odróżnia się, że do obudowy 1 zwykłej armatury 21 jest zamocowana oddzielna obudowa przepływowa 22 z czujnikami 6, która jest przyłączona do kołnierza armatury 21. Czujniki 6 są rozdzielone na obwodzie obudowy przepływowej 22. Odstęp kątowy czujników 6 jest dopasowany do warunków przepływu panujących w armaturze. Obudowa przepływowa 22 może być przy tym ukształtowana jako jednolub wieloczęściowa.

Taki układ czujników 6 jest możliwy również w postaci wykonania, przedstawionej na fig. 1 i fig. 4.

Zamocowanie i uszczelnienie czujników 6 odpowiada czujnikowi 6, z fig. 1. Czujnik 6 swoim końcem 10 nieznacznie wystaje do komory przepływowej 23 obudowy przepływowej 22 lub tworzy z nią jedną powierzchnię. Obudowa przepływowa 22 jest ukształtowana jako kołnierz, aby przy pośrednim umieszczeniu uszczelek 24 albo elementów dopasowujących umożliwić łatwe połączenie z armaturą 21, przedstawioną jako armatura z kołnierzem i nie pokazanymi przewodami rurowymi. Kalibrowanie tej armatury 21 realizuje się w jej postaci zmontowanej, aby móc wykryć wszystkie charakterystyczne wpływy. Taka armatura 21 nadaje się do przebudowy istniejących już systemów rurociągów. Dzięki temu, że armatura 21 do regulacji przepływu w przewodach pionowych jest już kalibrowana, można uzyskać bezproblemowo powtarzalne wyniki pomiarów, za pomocą których możliwe jest dokładne wyregulowanie różnego rodzaju pionów rurociągów.

185 254

Na fig. 4 jest przedstawiona armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych, ukształtowana jako jednostka konstrukcyjna, o innym rodzaju połączenia. Zastosowano tu armaturę odcinającą posiadającą obudowę 25 w rodzaju kielicha, w który są wtykane lub wkręcane przewody rurowe. Odpowiednio do wewnętrznej konstrukcji armatury jest przyłączona oddzielna obudowa przepływowa 26 z czujnikiem 6, umieszczonym analogicznie do fig. 1 i fig: 3, po tej stronie armatury, która przy kalibrowaniu umożliwia uzyskanie najkorzystniejszych powtarzalnych wielkości. Jak wykazały doświadczenia, jest to zazwyczaj strona dopływowa. Zabudowa czujnika 6 nie jest ograniczona do przedstawionej postaci. W zależności od postaci i konstrukcji czujnika 6 można dobrać również inny rodzaj zabudowy, uszczelnienia, zamocowania i połączenia. Wielkość zastosowanego czujnika 6 i postać jego obudowy umożliwiają jego zamocowanie śrubowe, zaciskowe, nitowane, klejone i inne znane rodzaje mocowania.

Armatura regulująca może być wytwarzana w najprostszy sposób jako funkcjonalna jednostka z produktu seryjnego. Przez bezpośrednią lub pośrednią adaptację czujnika w lub na obudowie seryjnej, handlowej armatury, przy czym są korzystne, ale nie stanowią żadnego ograniczenia, konstrukcje o dobrych właściwościach dławiących, a poprzez kalibrowanie techniką pomiarową powstaje armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych. Korzystnie jako czujnik 6 jest zastosowany czujnik pracujący według zasady pomiaru kalorymetrycznego.

185 254

185 254

Fig. 4

185 254

22 Zi 10 6 Z<t 21 ii

185 254

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Armatura regulująca przepływ w przewodach pionowych do nastawiania i pomiaru przepływu objętościowego w rurociągach, zwłaszcza rurociągach układów zasilających, która jest wyposażona w przyrządy pomiarowe, środki oceniające i wskaźnikowe do wykrywania stanu rzeczywistego przepływu objętościowego i organ regulująco-odcinający, umieszczony w komorze przepływowej do ustalania stanu zadanego, znamienna tym, że w obszarze komory przepływowej (11, 23, 26) jest umieszczony co najmniej jeden czujnik (6), wykrywający przepływ objętościowy i, że posiada jednostkę oceniającą do określania przepływu objętościowego z wartości pomiarowych czujnika (6) i wartości pamięci danych odnoszących się do charakterystycznych parametrów armatury.
2. 2. Armatura według zastrz. 1, znamienna tym, że komora przepływowa (23, 26) jest wykonana w oddzielnej obudowie (22) prowadzącej przepływ, połączonej z komorą przepływową armatury, że w obszarze wokół komory przepływowej (23, 26) jest umieszczonych szereg czujników (6).
3. 3. Armatura według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ze jako czujnik (6) zawiera czujnik pracujący według zasady pomiaru kalorymetrycznego.
4. 4. Armatura według zastrz. 3, znamienna tym, że koniec (10) czujnika (6) co najmniej tworzy jedną powierzchnię ze ścianą (12) komory przepływowej (11, 23, 26).
5. 5. Armatura według zastrz. 4, znamienna tym, że czujnik (6) jest połączony z bezpośrednio lub przez środki łączące (14) z jednostką oceniającą.
6. 6. Armatura według zastrz. 1, znamienna tym, że elektroniczna pamięć danych zawiera charakterystyczne dla armatury parametry, w postaci tabeli, krzywej charakterystycznej albo algorytmu.
7. 7. Armatura według zastrz. 6, znamienna tym, że pamięć danych jest zintegrowana z czujnikiem (6).
8. 8. Armatura według zastrz. 7, znamienna tym, że pamięć danych czujnika (6) posiada niewielką pojemność oraz zawiera oznaczenie armatury.
9. 9. Armatura według zastrz. 6, znamienna tym, że pamięć danych jest zintegrowana z jednostką oceniającą.
10. 10. Armatura według zastrz. 1, znamienna tym, że jednostka oceniająca jest umieszczona na obudowie (1, 23).
11. 11. Armatura według zastrz. 10, znamienna tym, że jednostka oceniająca jest zintegrowana z jednym lub szeregiem czujników (6).
12. 12. Armatura według zastrz. 12, znamienna tym, że jednostka oceniająca jest zaopatrzona we wskaźnik (15).
13. 13. Armatura według zastrz. 12, znamienna tym, że jednostka oceniająca jest zasilana ze źródła napięcia opatrzona (16).
14. 14. Armatura według zastrz. 1, znamienna tym, że czujnik (6) jest umieszczony od strony dopływu kołnierza (2) armatury do obudowy (1, 23, 26).
15. 15. Armatura według zastrz. 14, znamienna tym, że czujnik (6) jest wyposażony dodatkowo w czujnik temperatury.