Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.XII.1968 56523 KI. 42 o, 15 Wspóltwórcy Wynalazku: mgr inz. Zygmunt Biernacki, doc. dr inz. Jan Gottfried, prof. inz. Zbigniew Wernicki, mgr inz. Stefan Morel Wlasciciel patentu: Huta im. „Boleslawa Bieruta" Przedsiebiorstwo Pan¬ stwowe Wyodrebnione, Czestochowa (Polska) Sposób pomiaru predkosci przeplywu gazów, zwlaszcza w piecach przemyslowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru predkosci przeplywu gazów, zwlaszcza w piecach przemyslowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Dotychczas pomiaru predkosci przeplywu gazów dokonuje sie za pomoca anemometru z fala cieplna lub elektrotermicznego anemometru impulsowego.Istotna czescia anemometru z fala cieplna jest elektrooporowy nadajnik impulsów cieplnych, przez który przeplywa prad elektryczny o prze¬ biegu sinusoidalnym nalozonym na wartosc stala oraz czujnik oporowy wywolujacy drgania elek¬ tryczne. Porównanie drgan nadajnika cieplnego i czujnika oporowego w postaci figur Lissajous'a na ekranie oscyloskopu prowadzi do pomiaru pred¬ kosci przeplywu gazu, przy czym reguluje sie badz to odlegloscia miedzy nadajnikiem a czujnikiem, badz to czestotliwoscia drgan.Elektroniczny anemometr impulsowy sklada sie z elektrooporowego grzejnika, zasilanego impul¬ sami elektrycznymi z generatora podgrzewajacego okresowo przeplywajace powietrze. W pewnej od¬ leglosci od grzejnika, w kierunku przeplywu, umieszczony jest prostopadle czujnik oporowy rea¬ gujacy na zmiany temperatury przeplywajacego gazu. Uklad pomiarowy skladajacy sie z genera¬ tora o znanej czestotliwosci, bramki elektronicz¬ nej i elektronicznego licznika impulsów pozwala na pomiar czasu przejscia obszarów podgrzanego 10 15 20 25 30 powietrza na drodze miedzy grzejnikiem a czuj¬ nikiem.Niedogodnoscia, techniczna anemometru z fala cieplna o sinusoidalnych impulsach wymuszaja¬ cych jest przedostawanie sie do ukladu pomia¬ rowego sygnalów o czestotliwosciach bedacymi harmonicznymi czestotliwosci pradu zasilania na¬ dajnika, co powoduje zdeformowanie obrazu na ekranie oscyloskopu. Aby wyeliminowac te wyzsze harmoniczne temperatury nadajnika, zastosowano filtry dolnoprzepustowe, które w rozwiazaniu o stalej odleglosci miedzy nadajnikiem i czujnikiem a zmieniajaca sie czestotliwoscia impulsów grzew¬ czych musza miec przestrajane pasmo czestotli¬ wosci.Rozwiazanie ze stala czestotliwoscia impulsów, a zmieniana odpowiednio do mierzonej szybkosci gazu, odlegloscia miedzy nadajnikiem a czujni¬ kiem stwarza trudnosci w szybkim zblizaniu lub oddalaniu czujnika od nadajnika, szczególnie przy pomiarach fluktuacji predkosci gazu.- Zarówno anemometr z fala cieplna jak i anemometr im¬ pulsowy obarczone sa wspólnymi niedomaganiami, a mianowicie: uchybami pomiarowymi spowodo¬ wanymi dylatacja cieplna nadajnika oraz bezwlad¬ noscia nadajnika i czujnika.Celem wynalazku jest opracowanie w technice pomiaru przeplywów, sposobu pomiaru oraz urza¬ dzenia, wolnych od niedomagan jakimi obarczone 5652356523 sa znane dotad rozwiazania. Zadanie techniczne prowadzace do osiagniecia tego celu polegalo na skonstruowaniu przetwornika pomiarowego o dwóch sasiednich kanalach pomiarowych zamiast jednego oraz dwóch grzejnikach i dwóch czujni¬ kach oporowych. Odpowiednio do przetwornika opracowano uklad elektryczny pozwalajacy na wytwarzanie dwóch ciagów elektrycznych impul¬ sów grzewczych o nastawialnym czasie wzajem¬ nego opóznienia oraz zastosowano róznicowy uklad pomiarowy.•S^posób wedlug wynalazku polega na wytworze¬ niu przez dwa elementy grzewcze ustawione w jednej plaszczyznie w osrodku gazowym o badanej predkosci, podwójnych impulsów cieplnych o ksztalcie zapewniajacym duza stromosc czola.Podgrzane czastki gazu przechodza przez dwa czujniki oporowe, oddalone od siebie o dokladnie ustalona ' odleglosc, nagrzewajac je okresowo i zmieniajac tym samym ich opornosc elektryczna.Opornosci czujników wlaczone sa w obwód ukladu róznicowego (zrównowazony mostek Wheatstone'a) zasilanego pradem stalym.Pomiar polega na takim opóznieniu wzgledem siebie impulsów grzewczych, aby czola drgan fal cieplnych przenoszonych przez gaz trafialy jed¬ noczesnie na czujniki odbiorcze. Stan ten objawia sie na czulym przyrzadzie pomiarowym (galwano- metr wibracyjny, lampa oscylograficzna lub elek¬ tronowy wskaznik strójeniay wlaczonym do prze¬ katnej mostka, w postaci minimum wychylenia co wskazuje, ze uklad mostkowy jest w równowadze.Urzadzenie elektryczne do stosowania sposobu wedlug wynalazku, przedstawione jest w przykla¬ dowym wykonaniu dla pomiaru predkosci miej¬ scowej gazów w piecach szybowych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy, a fig. 2 przekrój podluzny przetwornika.W sklad , urzadzenia elektrycznego wchodza: przetwornik pomiarowy (przedstawiony na fig. 2) o dwóch sasiednich kanalach pomiarowych, posia¬ dajacy dwa elektryczne elementy oporowe Ni i N2 przetwarzajace prostokatne impulsy pradowe z generatorów Gi i G2, wzmocnione przez wzmac¬ niacze tranzystorowe WTri i WTr2, na drgania dwóch niezaleznych fal cieplnych przenoszonych przez badany gaz do dwóch czujników elektrooipo- rowych Ci i C2.Ponadto w sklad urzadzenia wchodza: uklad opózniajacy EUO pozwalajacy na plynna regulacje przesuniecia czasowego miedzy impulsami prado¬ wymi z generatorów Gi i G2, a|z do momentu, gdy czola fal cieplnych przenoszonych przez gaz tra¬ fiaja jednoczesnie na czujniki Ci i C2 znajdujace sie w obwodzie ukladu róznicowego UP. Wówczas dla konkretnej predkosci gazu uklad róznicowy znajduje sie w równowadze, a miernik wyjsciowy WZ wskazuje minimum wychylenia. Z odpowied¬ nio wyskalowanej podzialki EUO odczytuje sie szukana predkosc przeplywu gazu. W celu zapo¬ biezenia ewentualnym wahani om wartosci napie¬ cia sieci, do zasilacza Z, zastosowano stabilizator napiecia SN.Przedstawiony przyklad urzadzenia wedlug wy¬ nalazku pozwala na pomiar predkosci miejscowej 5 przeplywu gazów w ogóle, a w piecach przemy¬ slowych w szczególnosci, niezaleznie od wysokosci temperatury i jej wahan. Konstrukcja przetwor¬ nika pomiarowego pozwala na pomiar predkosci przeplywu gazu w strefie materialów kawalko- io wyeh pieców szybowych w zakresie od zera do kilkudziesieciu metrów na sekunde. Przyrzad nie wymaga cechowania go przed pomiarem predkosci gazu.Pomiaru dokonuje sie metoda zerowa przez bez- 15 posredni odczyt wartosci mierzonej predkosci na podzialce ukladu opózniajacego.Rozwiazanie wedlug wynalazku pozbawione jest uchybów z dylatacji cieplnej nadajników (grzej¬ ników) oraz bezwladnosci cieplnej nadajników 20 i czujników jakimi obarczone sa znane dotad prze¬ plywomierze cieplne i nadaje sie do pomiaru fluk¬ tuacji predkosci. Wysokosc temperatury mierzo¬ nego gazu do jakiej mozna zastosowac opisany sposób pomiaru ogranicza jedynie wytrzymalosc 25 cieplna elementów przetwornika. Ponadto elek¬ tryczny uklad pomiarowy pozwala na pomiar tem¬ peratury badanych gazów jako termometr oporo¬ wy. 30 PL