RU175419U1 - GAS FLOW METER - Google Patents
GAS FLOW METER Download PDFInfo
- Publication number
- RU175419U1 RU175419U1 RU2017129469U RU2017129469U RU175419U1 RU 175419 U1 RU175419 U1 RU 175419U1 RU 2017129469 U RU2017129469 U RU 2017129469U RU 2017129469 U RU2017129469 U RU 2017129469U RU 175419 U1 RU175419 U1 RU 175419U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- turbine
- fan
- measurement
- inlet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах измерения газообразных сред. Измеритель расхода газа содержит проточную измерительную трубу с расположенными внутри по потоку в основном канале камерой входа с вентилятором, управляемым приводом, и входом с управляемой турбиной своим приводом, выходной обтекатель вентилятора совместно с входным обтекателем турбины, выполненными сужающимся кольцевым соплом, камерой выхода, соединенной каналом реверса с камерой входа вентилятора, и автоматику вычисления расхода газа. Технический результат - расположение турбины с управляемым приводом в основном канале измерителя, расширение зоны линейной характеристики, уменьшение погрешности измерения расхода, применяя компенсационный метод измерения. 2 ил.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in systems for measuring gaseous media. The gas flow meter comprises a flow measuring tube with an inlet chamber with a fan controlled by a drive and an inlet with a drive controlled by a turbine located inside the main channel and an inlet cowl of the fan together with the inlet cowl of the turbine made by a tapering ring nozzle and an outlet chamber connected by a channel reverse with a fan inlet chamber, and automatic gas flow calculation. The technical result - the location of the turbine with a controlled drive in the main channel of the meter, expanding the zone of linear characteristics, reducing the error of flow measurement, using the compensation method of measurement. 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.
Известен измеритель потока среды (RU 2572461 С2, 10.01.2016), в котором часть потока возвращают через вспомогательный расходомер в основной канал для понижения порога чувствительности. Недостатком устройства является наличие в схеме измерения дополнительного расходомера, который усложняет процедуру измерения. Дополнительный прибор всегда удорожает эксплуатацию, связанную с его аттестацией, увеличивает комплект оборудования, уменьшает общий ресурс измерителя.A known medium flow meter (RU 2572461 C2, 01/10/2016), in which part of the stream is returned through an auxiliary flow meter to the main channel to lower the sensitivity threshold. The disadvantage of this device is the presence in the measuring circuit of an additional flow meter, which complicates the measurement procedure. An additional device always increases the cost of operation associated with its certification, increases the set of equipment, reduces the total resource of the meter.
Известен турбинный расходомер газа (RU 172725 U1, 21.07.2017), который содержит измерительную трубу с размещенными внутри по потоку в основном канале камерой входа с вентилятором и турбиной. Недостаток известного расходомера в отсутствии управляемого привода турбины, что не позволяет осуществлять взаимодействие между вентилятором и турбиной при измерении расхода на основном участке измерения расхода газа, невозможностью корректировки оборотов турбины для уменьшения погрешности измерения.A known turbine gas flow meter (RU 172725 U1, 07/21/2017), which contains a measuring pipe with an inlet chamber with a fan and a turbine located inside the main channel inside the stream in the main channel. A disadvantage of the known flow meter in the absence of a controlled turbine drive, which does not allow the interaction between the fan and the turbine when measuring flow in the main section of the gas flow measurement, the inability to adjust the turbine speed to reduce the measurement error.
Техническим результатом является расположение турбины с управляемым приводом в основном канале измерителя, расширение зоны линейной характеристики, уменьшения погрешности измерения расхода, применяя компенсационный метод измерения.The technical result is the location of the turbine with a controlled drive in the main channel of the meter, expanding the zone of linear characteristics, reducing the error of flow measurement, using the compensation method of measurement.
Технический результат достигается тем, что предложенный измеритель расхода газа по модели содержит проточную измерительную трубу с расположенными внутри по потоку в основном канале камерой входа с вентилятором, управляемым приводом, и входом с управляемой турбиной своим приводом, выходной обтекатель вентилятора совместно с входным обтекателем турбины конструктивно выполненными сужающимся кольцевым соплом, камерой выхода, соединенной каналом реверса с камерой входа вентилятора, и автоматику вычисления расхода газа.The technical result is achieved by the fact that the proposed gas flow meter according to the model contains a flow measuring tube with an inlet chamber with a fan controlled by a drive and an inlet with a drive controlled by a turbine located inside the main channel and an outlet cowl of the fan together with the turbine inlet a tapering ring nozzle, an exit chamber connected by a reverse channel to the fan inlet chamber, and automatic gas flow calculation.
На фиг. 1 представлена конструкция модели в продольном АБ по потоку и поперечном СС разрезах.In FIG. Figure 1 shows the design of the model in longitudinal AB along the flow and transverse SS sections.
На фиг. 2 приведена статическая характеристика модели в координатах «частота-расход» ƒ=F(Q).In FIG. 2 shows the static characteristic of the model in the coordinates of the frequency-flow rate расход = F (Q).
Принцип действия измерителя расхода газа основан на взаимодействии движущегося потока газа с вентилятором (крыльчаткой вентилятора) с приводом и с турбиной (крыльчаткой турбинного колеса) со своим приводом, расположенных в измерительной трубе. С помощью крыльчатки осевая скорость потока газа преобразуется в угловую скорость вращения. Скорость вращения крыльчатки пропорциональна объемному расходу газа, а число оборотов крыльчатки - объему газа, прошедшему измерительный преобразователь.The principle of operation of a gas flow meter is based on the interaction of a moving gas stream with a fan (fan impeller) with a drive and with a turbine (turbine wheel impeller) with its drive located in the measuring tube. Using an impeller, the axial velocity of the gas stream is converted to the angular velocity of rotation. The rotational speed of the impeller is proportional to the volumetric flow rate of the gas, and the number of revolutions of the impeller is proportional to the volume of gas passed through the measuring transducer.
Измеритель расхода газа (фиг. 1) содержит проточную измерительную трубу 1 с расположенными внутри по потоку в основном канале 2 камерой входа 3, входом 5 вентилятора 4, управляемым приводом, входом 6 турбины 7, управляемой своим приводом, камерой 8 выхода, соединенной каналом 9 реверса с входом 5 вентилятора 4 и через вход 6 с турбиной 7, конфузорное сопло 10 и автоматику 11 и 18 измерения и вычисления расхода газа.The gas flow meter (Fig. 1) contains a
Автоматика измерения и вычисления расхода газа в виде блока закреплена непосредственно на измерительной трубе 1 и работает по 2-м алгоритмам измерения и вычисления.The automation of measurement and calculation of gas flow in the form of a block is mounted directly on the
Весь диапазон измерения (фиг. 2), как в прототипе, разделяют на две части. Границу деления частей измерения (точка А) определяют частотой электрогенератора 12. В первой части до точки А работает вентилятор 4 с потоком реверса (линия Q2) - измерение расхода вычисляется (работает схема 11 автоматики) по изменению разницы частот прибытия расхода основного потока Q и убытия потока реверса Q2, во второй части - вентилятор 4 поддерживает нулевой перепад давления на турбине 7 путем выработки сигнала управления на привод турбины 7 и уменьшения потери статического давления.The entire measurement range (Fig. 2), as in the prototype, is divided into two parts. The boundary of the division of the measurement parts (point A) is determined by the frequency of the
Нулевой перепад давления применяется в наиболее значимом по величине расхода на основном участке измерения, значимом по уменьшению погрешности измерения при больших расходах.Zero pressure drop is used in the most significant flow rate in the main measurement area, significant in reducing the measurement error at high flow rates.
В первой части диапазона, когда расходомер работает в области измерения пониженного расхода, в автоматике работает первый алгоритм по схеме 11, состоящей из сумматора 14 - это устройство сравнения сигналов скорости вращения по частоте ƒт, получаемой от турбины 7, приходящего через клеммы 16, и сигнала собственного 12 электрогенератора ƒconstЭГ для коррекции сигнала на привод крыльчатки 4 через клеммы 15. Индикатор 13 расхода Q - общий при работе обоих алгоритмов.In the first part of the range, when the flowmeter works in the field of measuring lowered flow, the first algorithm works according to the
В первой части диапазонаIn the first part of the range
расход Q2 изменяется от Q2max=Qтн до Q2=0, по частоте от ƒ2max=ƒтн до ƒ2=0,flow rate Q 2 varies from Q 2max = Q tn to Q 2 = 0, in frequency from ƒ 2max = ƒ tn to ƒ 2 = 0,
расход Q изменяется от Qтн=0 (20 л/ч) до Qт=Qэг(100 л/ч), по частоте от ƒтн до ƒт=ƒconstЭГ,flow rate Q varies from Q tn = 0 (20 l / h) to Q t = Q eg (100 l / h), in frequency from ƒ tn to ƒ t = ƒ const EG ,
расход Q1=Q2+Q=const не изменяется, по частоте не изменяется ƒ1=ƒ2+ƒт.the flow rate Q 1 = Q 2 + Q = const does not change, the frequency does not change ƒ 1 = ƒ 2 + ƒ t .
При измерении в первой части: увеличивают поток реверса Q2 (ƒ2) при уменьшении измеряемого потока Q (ƒт) до согласованного выбранного значения нижнего предела и уменьшают величину Q2 (ƒ2) до нуля по мере увеличения потока Q до выбранного значения верхнего предела первой части диапазона.When measuring in the first part: increase the reverse flow Q 2 (ƒ 2 ) while decreasing the measured flow Q (ƒ t ) to the agreed selected lower limit value and reduce the value Q 2 (ƒ 2 ) to zero as the flow Q increases to the selected upper value the limit of the first part of the range.
Во второй части диапазона электрогенератор 12 выключен из работы. Автоматика работает по второму алгоритму - схема 18, состоящей из нуль-органа 17 частоты скорости вращения вентилятора 4 и сумматора 14, выходной сигнал которого передается на индикатор 13.In the second part of the range, the
На фиг. 2 линия Q1 характеризует расход , измеренный турбиной 7 при работе вентилятора 4, линия Q2 - изменение расхода реверса Q2 при подаче в камеру 6 и турбину 7 от вентилятора 4. В этом диапазоне измерения расхода до т. А индикатор 13 фиксирует расход газа по формуле Q=Q1-Q2 или по частоте ƒт=ƒ1-ƒ2.In FIG. 2 line Q 1 characterizes the flow measured by
Для формирования потока и уменьшения гидравлического сопротивления потоку газа крыльчатки вентилятора 4 и турбины 6 заключены в аэродинамические обтекатели. Выходной обтекатель вентилятора совместно с входным обтекателем турбины конструктивно представляют собой сужающееся кольцевое сопло, в котором основной поток 2 увеличивает скорость, в камере 6 понижается статическое давление и увеличивается тяга и расход Q2 вентилятора 4. Сужающееся (конфузорное) кольцевое сопло 10 позволяет увеличить число Рейнольдса Re, характеризующее течение измеряемого потока, и расширяет зону линейной характеристики (П.П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества веществ. Спр. Книга первая \ Политехника. С-П. 2002 г. \ с. 302). В модели использованы два воздуходувных устройства 4 и 7 для упрощения наладки и эксплуатации.To form a flow and reduce hydraulic resistance to gas flow, the impellers of the
Вентилятор 4 включается потребителем газа по внешней команде кнопкой вкл/выкл на сумматоре 14. Поток Q2 вентилятора 4 протекает по кольцу каналов, образованного следующими конструктивными элементами (фиг. 1): камерой 8, каналом 9 реверса потока, камерой 5 с вентилятором 4, камерой 6, с расположенной в ней турбиной 7 и вновь камерой 8.The
При отсутствии перепада давления в газовой сети турбина 7 измеряет только расход вентилятора 4. При этом преодолен порог нечувствительности турбины 7 и достигнута устойчивая начальная частота ƒтн вращения турбины (фиг. 2). Через датчик вращения турбины 7 и клеммы 16 частота ƒт турбины 7 сравнивается по величине с заданной частотой ƒconstЭГ электрогенератора 12 автоматики схемы 11 и полученная разница этих частот ƒmax=ƒт-ƒconstЭГ фиксируется как соответствующая расходу газа Qmin=0, начиная с которого измеряется турбиной 7 потребляемый расход Q.In the absence of a pressure drop in the gas network, the
При наличии перепада давления в сети образуется суммарный поток Q1=Q+Q2 за счет присоединения потока реверса Q2 через вентилятор 4, и поток Q основного канала 2 проходит в камеру 3 и на вход 6 и через турбину 7 в камеру выхода 8 к потребителю. Величина Q1 измеряется начальной частотой вращения ƒтн турбины 7, образованной потоком реверса Q2 при отсутствии потока Q. Приращение частоты вращения турбины на величину Δƒ передается в сумматор 14 с последующим выводом на индикатор 15. В камере 8 выхода из суммарного потока Q1 выделяется поток реверса Q2 и c выхода расходомера поток величиной Q попадает к потребителю. Выделение потока реверса Q2 происходит за счет частичного разрежения в камере 8, образованного тягой (вакуумированием, подсосом) при вращении крыльчатки вентилятора 4 в той мере, которая определяется величиной разницы Δƒmax=ƒт-ƒconstЭГ частоты турбины 7 и заданной электрогенератором 14 частоты ƒconstЭГ в первой части измерения расхода.In the presence of a pressure drop in the network, a total flow Q 1 = Q + Q 2 is formed due to the connection of the reverse flow Q 2 through the
При постепенном увеличении расхода Q в основном канале 2 частота вращения турбина 7 возрастает и по величине Δƒ=ƒт-ƒconstЭГ сумматор 14 выдает команду на привод крыльчатки вентилятора 4 для снижения расхода Q2. Одновременно изменение величины частоты Δƒ, которая обратно пропорциональна ΔQ2, фиксируется индикатором 15 как фактически замеренный измерителем расход Q газа. При этом после процедуры вычитания тот поток Q газа на выходе из камеры 8, который поступил в нагрузку, считается равным по величине потоку, поступившему в основной канал 2 и измерен с некоторой погрешностью ς, зависимой от стабильности статической характеристики вентилятора «частота - расход» и отрицательной обратной связи в сумматоре 14. При изменении величины потока Q обратно пропорционально изменяется величина потока реверса Q2. Расход Q2, развиваемый вентилятором 4, управляется сумматором 14.With a gradual increase in the flow rate Q in the
По мере увеличения расхода Q уменьшается до нуля расход Q2, развиваемый вентилятором 4, и работа вентилятора прекращается по достижению Δƒ=0, одновременно выключается из работы электрогенератор 12. Этот момент фиксируется т. А на характеристике (фиг. 2) и наступает вторая часть характеристики при измерения расхода Q после прохождения т. А. При измерении используется компенсационный метод с нулевым перепадом давления. Это позволяет уравнять расход Q в проточной трубе 1 по основному каналу 2 и расход Q1, проходящего через турбину 7. В таком уравновешенном состоянии частота ƒт вращения турбины 7 будет «идеально» измерять расход Q. Компенсационный метод с нулевым перепадом давления уменьшает погрешность измерения расхода. При измерении расхода турбиной, вращающейся только под напором потока Q, погрешность всегда выше за счет протечек сквозь турбину, изменения вязкости и динамических скоростных ошибок при изменении режима течения.As the flow rate Q increases, the flow rate Q 2 , developed by
Во второй части диапазона вентилятор 4 работает как нуль-индикатор перепада давления между камерами 6 и 8 при измерении турбиной 7 расхода Q потока основного канала 2 при некоторой величине потока реверса . Измерением частоты вращения турбины 7, сигнал которой непосредственно проходит через устройство 18 на индикатор 13, фиксируется измеряемый расход во втором диапазоне. Вентилятор 4 находится в пассивном режиме и не управляется своим приводом, а управляется расходом Q2 реверса. В классической схеме измерения расхода нулевой перепад контролируется датчиком перепада давления непосредственно на измерителе. В данной схеме измерения нулевой (близкий к нулю) перепад давления контролируется расходом газа между камерами 6 и 8, т.е. отсутствие расхода между сечениями подтверждает отсутствие перепада давления между ними .In the second part of the range, the
При наличии некоторой скорости вращения крыльчатки вентилятора 4, сигнал отклонения ее частоты вращения от сигнала передается через автоматику, работающей по алгоритму 18, турбине 7 и изменяет уже ее частоту вращения (подкручивая или замедляя). Корректировкой скорости турбины устраняются потери статического давления основного потока Q, типа потерь на завихрение потока, на трение, потери на входе и выходе из турбины, неучтенный расход при прохождении сквозь турбину 7 и др. Сигнал величины скорости вращения вентилятора 4, как нуль-органа, передается в блок 17 и через сумматор 14 на привод турбины 7 для поддержания скорости ее вращения потока для сохранения равенства Q1=Q и замера расхода.If there is a certain speed of rotation of the
При уменьшении потока Q поток реверса получает обратное направление, увеличивая давление за турбиной 7 и повышая сопротивление канала за турбиной. При этом снижается скорость вращения турбины 7 для выравнивания расхода Q1=Q, и уменьшения (для сдерживания) потока реверса Q2 до состояния Q2=0 и перепада давления между точками 6 и 8.With a decrease in flow Q, the reverse flow receives the opposite direction, increasing the pressure behind the
Возможна дополнительная корректировка измеренного расхода с помощью имеющейся предварительно полученной характеристики Q2=F (Q), хранящейся в библиотеке вычислительного блока автоматики 19.An additional correction of the measured flow rate is possible using the previously obtained characteristics Q 2 = F (Q) stored in the library of the automation computing unit 19.
Практический пример. Измерительная работа вентилятора 4 (фиг. 2, линия Q2) и потока реверса Q2 начинается с условного нуля, например, назначено Q20=20 л/ч. Величина расхода Q1 поддерживается постоянной (линия Q1) по основному каналу 2 через турбину 7, и равной, например, 100 л/ч (т. А). В первой части поддержание расхода на выбранном уровне необходимо для отсчета показаний Δƒ=ƒт-ƒconstЭГ приращения расхода ΔQ, подаваемых на индикатор 13. Таким образом, измерение начинается с произвольно заданной начальной величины Q1=20 л/ч, которую можно выбрать и менее, но это определяется порогом чувствительности вентилятора 4. При выбранных начальных условиях расход Q<20 л/ч не измеряется. После т. А измерение ведется по линии Q с погрешностью, определяемой турбиной 7, как турбиной, включенной в работу с корректировкой по «нулевому» перепаду давления. Предложенная модель позволяет снизить порог чувствительности расходомера, тем самым расширить диапазон измерения расхода и уменьшить погрешность измерения расхода в двух частях диапазона до и после т. А.A practical example. The measuring operation of the fan 4 (Fig. 2, line Q 2 ) and the reverse flow Q 2 begins with a conditional zero, for example, Q 20 = 20 l / h is assigned. The flow rate Q 1 is maintained constant (line Q 1 ) along the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129469U RU175419U1 (en) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | GAS FLOW METER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129469U RU175419U1 (en) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | GAS FLOW METER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU175419U1 true RU175419U1 (en) | 2017-12-04 |
Family
ID=60582032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129469U RU175419U1 (en) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | GAS FLOW METER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU175419U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2205952C2 (en) * | 2001-08-29 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "Татнефтегеофизика" | Downhole flowmeter |
RU2572461C2 (en) * | 2013-06-27 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Medium flow rate meter |
RU158666U1 (en) * | 2015-05-27 | 2016-01-20 | Закрытое акционерное общество "СЧЁТПРИБОР" | GAS FLOW METER WITH BYPASS SWITCH |
RU172725U1 (en) * | 2017-02-17 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | TURBINE GAS FLOW METER |
-
2017
- 2017-08-18 RU RU2017129469U patent/RU175419U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2205952C2 (en) * | 2001-08-29 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "Татнефтегеофизика" | Downhole flowmeter |
RU2572461C2 (en) * | 2013-06-27 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Medium flow rate meter |
RU158666U1 (en) * | 2015-05-27 | 2016-01-20 | Закрытое акционерное общество "СЧЁТПРИБОР" | GAS FLOW METER WITH BYPASS SWITCH |
RU172725U1 (en) * | 2017-02-17 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | TURBINE GAS FLOW METER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU172725U1 (en) | TURBINE GAS FLOW METER | |
US3633420A (en) | Continuous flow metering and control apparatus | |
CN1639545A (en) | Method and apparatus using turbine flow meter to measure fluid flow therethrough without reference to viscosity | |
KR101178038B1 (en) | Differential pressure-type mass flow meter with double nozzles | |
US3232104A (en) | Mass flowmeter | |
CN104165661A (en) | Low-pressure loss differential pressure flow meter and calibrating method and flow metering method of low-pressure loss differential pressure flow meter | |
US3266309A (en) | Mass flowmeter | |
RU175419U1 (en) | GAS FLOW METER | |
RU168831U1 (en) | Gas flow meter | |
RU180586U1 (en) | Variable Flow Meter | |
US3015233A (en) | Mass flowmeter | |
RU169460U1 (en) | Gas flow meter | |
CN102364308A (en) | Method and device for measuring mass flow of jet flow | |
RU176077U1 (en) | Combined gas flow meter | |
RU2279640C2 (en) | Method and device for measuring mass flow rate | |
US3198009A (en) | Mass flowmeter | |
JP3331212B2 (en) | Servo displacement meter | |
TW561247B (en) | Servo type volumetric flowmeter | |
JP3766777B2 (en) | Flowmeter | |
Subramanian | Engineering bernoulli equation | |
US3747406A (en) | Fluid flowmeter | |
RU169445U1 (en) | Tachometric gas flow meter | |
RU2106640C1 (en) | Device measuring speed of flow | |
CN202350849U (en) | Mass flow measurement device for jet flow | |
RU101833U1 (en) | GAS DENSITY ANALYZER |