RU1774185C

RU1774185C - Method of dynamic calibration and verification of liquid flow metering devices

Info

Publication number: RU1774185C
Application number: SU904795692A
Authority: RU
Inventors: Виталий Александрович Бершадский; Михаил Алексеевич Гусев; Виктор Викторович Панков
Original assignee: Научно-исследовательский институт химического машиностроения
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Использование: в измерительной технике дл градуировки и поверки средств измерени расхода криогенной жидкости в нефтехимической промышленности. Сущность изобретени : проливают жидкость через первичный преобразователь под давлением газа наддува и сопоставл ют измеренное среднее значени выходного сигнала первичного преобразовател с объемом слитой жидкости, при этом перед проливом верхний слой жидкости прогревают до температуры насыщени на зеркале жидкости в расходной емкости путем подачи на зеркало жидкости одноименного с жидкостью газа, а установившийс режим расхода жидкости поддерживают регулированием расхода пара из приемной емкости. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.Usage: in the measuring technique for calibration and calibration of means for measuring the flow of cryogenic liquid in the petrochemical industry. SUMMARY OF THE INVENTION: a liquid is poured through a primary transducer under boost gas pressure and the measured average value of the output signal of the primary transducer is compared with the volume of liquid discharged, while the upper liquid layer is heated to the saturation temperature on the liquid mirror in the supply tank before pouring by applying the same name to the liquid mirror with a gas liquid, and a steady state flow rate is maintained by controlling the flow rate of steam from the receiving tank. 2 C.p. f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, а конкретно к градуировке м поверке средств измерений расхода криогенной жидкости при испытани х энергоустановок летательных аппаратов и может быть использовано при градуировке и поверке средств измерений расхода к риоген- ной жидкости в нефтехимической промышленности и теплоэнергетике.The invention relates to measuring equipment, and in particular, to calibration and verification of measuring instruments for cryogenic liquid flow during testing of aircraft power plants and can be used for calibration and calibration of measuring instruments for cryogenic fluid in the petrochemical industry and heat power engineering.

Известен способ динамической градуировки первичных преобразователей расхода в потоке по измерению объема жидкости, сливаемой из емкости (см. а.с. № 1128121, кл.С01 F 25/00, 1981)A known method for the dynamic calibration of primary flow converters in a stream by measuring the volume of liquid discharged from a tank (see AS No. 1128121, class C01 F 25/00, 1981)

В качестве прототипа прин т способ динамической градуировки средств измерений расхода, описанный в книге Бирюкова В.В, и др. Точные измерени расхода жидкости . М.: Машиностроение. 1977, с.48,ЬО.As a prototype, a method for dynamically calibrating flow rate measuring instruments described in the book of Biryukov V.V. et al. Accurate measurements of fluid flow rate is adopted. M .: Engineering. 1977, p. 48, LO.

Известный способ заключаетс в сливе жидкости через первичный преобразователь под давлением газа наддува из расходной в приемную емкость на установившемс режиме расхода и в сопоставлении измеренного среднего значени выходного сигнала первичного преобразовател с обьемом слитой жидкости, определ емым по дискретному уровнемеру за измеренный промежуток времени.The known method consists in draining the liquid through the primary converter under pressurized gas pressure from the supply to the receiving tank at a steady flow rate and comparing the measured average value of the output signal of the primary converter with the volume of drained liquid, determined by a discrete level gauge for a measured period of time.

Известный способ имеет низкую точность градуировки и большие непроизводительные потери рабочего тела Это св зано с нестационарным теплопроводом к жидкости в приемной емкости с контрольным уровнемером в период времени охлаждени конструкции до температуры рабочего тела . В результате кипени криогенной жидкости возникают неорганизованные подъемThe known method has low calibration accuracy and large overhead losses of the working fluid. This is due to unsteady heat transfer to the liquid in the receiving tank with a control level gauge during the period of cooling the structure to the temperature of the working fluid. As a result of boiling of cryogenic liquid, an unorganized rise occurs.

44

00 СЛ00 SL

и опускание ее уровн , изменени давлени в емкости и колебани расхода, Это увеличивает погрешность градуировки до величины 5%.Использование предварительного захолаживани приемной емкости дл уменьшени колебаний уровн , давлени и расхода приводит к увеличению затрат рабочего тела.and lowering its level, changes in pressure in the tank and fluctuations in flow rate. This increases the calibration error to 5%. Using preliminary cooling of the receiving tank to reduce fluctuations in level, pressure and flow rate increases the cost of the working fluid.

Кроме этого снижение точности градуировки св зано с частичной конденсацией газа наддува при его взаимодействии с зеркалом жидкости во врем слива.In addition, a decrease in calibration accuracy is associated with partial condensation of the boost gas during its interaction with the liquid mirror during discharge.

Целью изобретени вл етс повышение точности градуировки и поверки средств измерений расхода криогенной жидкости и уменьшение непроизводительных потерь рабочего тела.The aim of the invention is to increase the accuracy of calibration and calibration of measuring instruments for cryogenic fluid flow and to reduce overhead losses of the working fluid.

Поставленна цель достигаетс тем, что перед сливом верхний слой жидкости прогревают до температуры насыщени на зеркале жидкости, соответствующей давлению в расходной емкости, реализуемому при сливе, а установившийс режим расхода жидкости при сливе поддерживают регулированием расхода пара из приемной емкости , при этом наддув расходной емкости производ т одноименным с жидкостью газом . Измерение уровн жидкости в фиксированных точках по высоте расходной емкости при сливе дублируют измерени ми температуры в этих же точках, а прогрев верхнего сло осуществл ют подачей одноименного с жидкостью газа на зеркало жидкости .The goal is achieved by the fact that before draining the upper layer of liquid is heated to a saturation temperature on the liquid mirror, corresponding to the pressure in the supply tank, which is realized when draining, and the established mode of fluid flow during draining is supported by regulating the flow rate of steam from the receiving tank, while t with the same gas gas. Measurement of the liquid level at fixed points along the height of the supply tank during discharge is duplicated by temperature measurements at the same points, and the upper layer is heated by supplying the gas of the same name with the liquid to the liquid mirror.

На фиг.1 изображена принципиальна схема установки, реализующей предложенный способ градуировки расходомеров на жидком водороде; на фиг.2 и 3 - профили температур, устанавливающиес по высоте расходной емкости после заправки ее жидким водородом и при сливе жидкого водорода под давлением газа наддува после прогрева верхнего сло .Figure 1 shows a schematic diagram of an installation that implements the proposed method for calibrating liquid hydrogen flow meters; Figures 2 and 3 show temperature profiles that are set along the height of the supply tank after refueling it with liquid hydrogen and when liquid hydrogen is drained under boost gas pressure after heating of the upper layer.

Установка включает расходную емкость 1 с теплоизол цией 2, снабженную дискрет-, ным уровнемером 3, на котором параллельно его чувствительным элементам установлены полупроводниковые датчики А температур. Емкость 1 снабжена системой наддува, включающей отсечные клапаны 5 и б, регул тор 7 расхода газа, коллектор 8 наддува и коллектор 9 дл прогрева верхнего сло жидкости. Емкость 1 снабжена также дренажным клапаном 10. Приемна емкость 11 с теплоизол цией 12 снабжена коллектором 13 наддува с отсечным клапаном 14, системой дренажа с отсечным клапаном 15, регул тором 16 расхода газа и эжектором 17, уровнемером 18. Емкости соединены между собой криогенными трубопроводами 19 и 20. Трубопровод 19 снабжен отсечным клапаном 21, за которым установлен градуируемый расходомер 22, датчик 23 сплошности и дроссельна шайба 24 с датчиком 25 перепада давлени . Дл контрол параметров среды в трубопроводе 19 установлены датчики 26 и 27 температуры и датчик 28 давлени . Трубопровод 20 снабжен отсечным клапаном 29 и используетс дл The installation includes a supply tank 1 with thermal insulation 2, equipped with a discrete level gauge 3, on which semiconductor temperature sensors A are installed in parallel with its sensitive elements. The tank 1 is equipped with a pressurization system, including shut-off valves 5 and b, a gas flow regulator 7, a boost manifold 8 and a collector 9 for heating the upper liquid layer. The tank 1 is also equipped with a drain valve 10. The receiving tank 11 with thermal insulation 12 is equipped with a boost manifold 13 with a shut-off valve 14, a drainage system with a shut-off valve 15, a gas flow regulator 16 and an ejector 17, a level gauge 18. The tanks are interconnected by cryogenic pipelines 19 and 20. The pipe 19 is equipped with a shut-off valve 21, behind which a graduated flow meter 22, a continuity sensor 23, and a throttle washer 24 with a differential pressure sensor 25 are installed. To monitor the environmental parameters in the pipe 19, temperature sensors 26 and 27 and a pressure sensor 28 are installed. The pipe 20 is equipped with a shut-off valve 29 and is used to

0 возврата криогенной жидкости обратно из приемной в расходную емкость. Клапаны 30 и 31 используютс дл заправки установки криогенной жидкостью и слива остатков после градуировки.0 return of cryogenic liquid back from the receiving to the supply tank. Valves 30 and 31 are used to charge the installation with cryogenic liquid and to drain residues after graduation.

5 Работа регул тора расхода 7 обеспечиваетс с помощью преобразовател 32 и датчика 33 обратной св зи, а регул тора 16 - с помощью преобразовател 34 и датчика 25. Дл контрол начального прогрева вер0 хнего сло жидкости в расходной емкости установлены датчики 35 температур. Давление в приемной емкости 12 контролируетс датчиком 36, Дл регистрации измер емых параметров установка снабжена регистрирующим устройством 37 и гене5 ратором 38 меток времени,5 The operation of the flow controller 7 is provided by a converter 32 and a feedback sensor 33, and the controller 16 is provided by a converter 34 and a sensor 25. To control the initial heating of the upper liquid layer, temperature sensors 35 are installed in the supply tank. The pressure in the receiving tank 12 is controlled by a sensor 36. To register the measured parameters, the installation is equipped with a recording device 37 and a generator 38 time stamps,

Работа установки реализует способ динамической градуировки и поверки средств измерений расхода жидкости в потоке следующим образом. В исходном состо нииThe operation of the installation implements a method for dynamic calibration and verification of measuring instruments for the flow of liquid in the stream as follows. In the initial state

0 емкость 1 заправлена жидким водородом. Трубопроводы 19,20 и емкость 11 подготовлены к приему жидкого водорода: продукты газообразным водородом или гелием, По высоте 1 после ее заправки реализуетс 0 tank 1 is charged with liquid hydrogen. Pipelines 19,20 and tank 11 are prepared for receiving liquid hydrogen: products with gaseous hydrogen or helium. At a height of 1 after refueling, it is realized

5 равномерное поле температур, представленное на фиг,2. Перед началом слива верхний слой жидкости прогревают до температуры насыщени на зеркале жидкости , соответствующей давлению в расход0 ной емкости 1, реализуемому при сливе,5, the uniform temperature field shown in FIG. 2. Before draining, the upper liquid layer is heated to a saturation temperature on the liquid mirror, corresponding to the pressure in the flow tank 1, which is realized when draining,

Прогрев верхнего сло жидкости осуществл ют подачей газообразного водорода с .температурой окружающей среды на зеркало жидкости через коллектор 9.Heating of the upper liquid layer is carried out by supplying hydrogen gas with ambient temperature to the liquid mirror through the collector 9.

5 При этом в емкости 1 поддерживают с помощью регул тора 7 подачи газа, датчика 33 и преобразовател 32 давление, реализуемое в процессе градуировки. Начальный прогрев верхнего сло жидкости контроли0 руют с помощью датчиков 35 температуры. Поле температур жидкости после прогрева верхнего сло показано на фиг.З. По достижению на поверхности жидкости температуры , равной температуре насыщени ,5 In this case, the pressure is maintained in the tank 1 by means of a gas supply regulator 7, a sensor 33, and a converter 32, which is realized during the calibration process. The initial heating of the upper liquid layer is monitored using temperature sensors 35. The temperature field of the liquid after heating the upper layer is shown in Fig.Z. Upon reaching the surface temperature of the liquid equal to the temperature of saturation,

5 производ т захолаживание магистрали 19. Дл этого закрывают клапан 6, открывают клапан 5 и подают газообразный водород через коллектор наддува 8, В процессе за- холаживани давление наддува в емкости 15, refrigeration line 19 is cooled. To do this, close valve 6, open valve 5 and supply hydrogen gas through the boost manifold 8. During the cooling process, boost pressure in the tank 1

поддерживают такое же, как и в процессе последующего слива Затем открывают клапаны 21 и 15 и устанавливают расход на захолаживание с помощью регул тора 16. Захолаживание провод т до достижени сплошности 100% по датчику 23.maintain the same as in the process of the subsequent discharge. Then, the valves 21 and 15 are opened and the cooling flow is set using the regulator 16. Cooling is carried out until 100% continuity is reached with respect to the sensor 23.

После окончани захолаживани включают эжектор 17 и производ т слив жидкости с посто нным расходом через градуируемый расходомер из расходной емкости 16 приемную емкость 11, При этом стационарный режим расхода жидкости при сливе поддерживают регулированием расхода пара из приемной емкости 11 с помощью регул тора 16 и преобразовател 3# по сигналу от датчика 25 перепада давлени налроссельной шайбе 24. Система регулировани настроена так, что перепад давлени на дроссельной шайбе 24 поддерживаетс посто нным втечение всего слива за счет изменени противодавлени в приемной емкости. Эжектирование паров водорода из приемной емкости позвол ет сн ть пик давлени в ней в начальный момент слива и исключить тем самым возможные колебани расхода жидкости.After the cooling is completed, the ejector 17 is turned on and the liquid is discharged at a constant flow rate through the calibrated flow meter from the supply tank 16 to the receiving tank 11. In this case, the stationary flow rate of the liquid during discharge is maintained by controlling the steam flow from the receiving tank 11 using the regulator 16 and the converter 3 # on the signal from the differential pressure sensor 25 on the throttle washer 24. The control system is configured so that the differential pressure on the throttle washer 24 is maintained constant during the entire discharge due to changes No backpressure in the receiving tank. The ejection of hydrogen vapor from the receiving tank allows the peak pressure in it to be removed at the initial moment of discharge and thereby eliminate possible fluctuations in fluid flow.

Слив жидкости прекращают закрытием клапана 21 по достижению уровнем жидкости последней точки уровнемера 3. После этого жидкость переливают из приемной емкости в расходную емкость через трубопровод 20 и клапан 29. После перелива расходную емкость при необходимости дозаправл ют жидким водородом через клапан 30 и провод т повторную градуировку . Слив остатков после окончани градуировки производ т через клапан 31.Liquid draining is stopped by closing valve 21 after the liquid level reaches the last point of level gauge 3. After that, the liquid is poured from the receiving tank into the supply tank through pipeline 20 and valve 29. After overflowing, the supply tank is, if necessary, refilled with liquid hydrogen through valve 30 and re-calibrated . The discharge of residues after graduation is carried out through valve 31.

Объемный секундный расход жидкости определ ют по объему сливаемой жидкости между фиксированными точками дискретного уровнемера и времени прохождени границы раздела фазы между этими точками ,The volumetric second fluid flow rate is determined by the volume of the fluid being drained between the fixed points of the discrete level gauge and the time of passage of the phase boundary between these points,

В процессе слива регистрируетс в устройстве 37 соабатывани точек дискретного уровнемера 3 давлени и температуры жидкости в трубопроводе 19 и в расходной емкости 1 частота выходного сиг нала сдатчикаDuring the discharge process, the points of the output signal of the transmitter are recorded in the device 37 for connecting the points of the discrete level gauge 3 of pressure and liquid temperature in the pipeline 19 and in the supply tank 1

Claims

1. The method of dynamic calibration and

verification of means for measuring liquid flow rate in a flow, which consists in draining the liquid through a primary transducer under boost gas pressure from a flow into

receiving capacity at a steady flow rate mode and comparing the measured average value of the output signal of the primary transducer with the volume of liquid discharged, determined by a discrete level gauge for a measured period of time, characterized in that, in order to improve the accuracy of calibration and calibration of measuring instruments for cryogenic liquid flow rate and reduce unproductive losses of the working fluid, before draining the upper layer of liquid is heated to saturation temperature on the liquid mirror, corresponding to pressure in the supply tank, implemented with Slice and

the steady state flow rate during discharge is maintained by regulating the flow rate of steam from the receiving tank, while charging the flow tank is produced by the gas of the same name with the liquid.

2. The method according to p. that the measurement of the liquid level at fixed points along the height of the supply tank is duplicated by temperature measurements at the same points.

3. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the upper liquid layer is carried out by supplying a gas of the same name with a liquid ne a liquid mirror.

/ J

ft

j / 4 WE rfefcj

-fr-n Iju and. .avrtH

J

fff ®

ch.

Jj

Figure 1

k I i

/ 775

T

f | t f

/ 775 - # / (

ii

$% / v

FIG. 3

t;

H

l

73