RU2091721C1

RU2091721C1 - Method of diagnosis and calibration of flowmeter

Info

Publication number: RU2091721C1
Application number: RU93041807A
Authority: RU
Inventors: В.В. Плотников; А.Б. Кисилевский; А.Д. Северинов; Е.С. Васильева
Original assignee: Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1997-09-27

Abstract

FIELD: measurement technology, evaluation of change of calibration characteristics of flowmeters of varying pressure differential without their dismantling from operating system. SUBSTANCE: two values of pressure differential are measured under steady-state condition of main flow which are correspondingly converted to linear output signals I₁ and I₂ of electric current. Portion of main flow is conducted away and value of flow rate of conducted away flow corresponding to difference of currents I₁ and I₂ is found, coefficient b equal to relation of value Q of flow rate to difference of currents is calculated by formula

Description

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкостей и предназначено для оценки изменения градуировочной характеристики расходомеров переменного перепада давления и ее коррекции. The invention relates to techniques for measuring the flow rate of liquids and is intended to assess changes in the calibration characteristics of flowmeters of variable differential pressure and its correction.

Известен способ градуировки и поверки расходомеров жидкости, заключающийся в том, что оценку метрологической характеристики поверяемого устройства осуществляют путем сличения показаний проверяемого устройства с образцовым после предварительной проверки количества жидкости образцовым средством на входе в поверяемое устройство [1]
Недостатком этого решения является то, что для оценки метрологической характеристики расходомера, например, жидких криопродуктов способ неприменим в случае непрерывного рабочего процесса, так как для его реализации необходимо произвести сложный демонтаж испытываемого устройства из криогенной магистрали, что увеличивает время испытаний и создает значительные затраты.A known method of calibration and calibration of fluid flow meters, which consists in the fact that the evaluation of the metrological characteristics of the device being verified is carried out by comparing the readings of the device under test with the model after preliminary verification of the amount of liquid with the model tool at the entrance to the device being verified [1]
The disadvantage of this solution is that to assess the metrological characteristics of the flowmeter, for example, liquid cryogenic products, the method is not applicable in the case of a continuous working process, since for its implementation it is necessary to carry out complex dismantling of the device under test from the cryogenic line, which increases the test time and creates significant costs.

Известен способ диагностики расходомеров переменного перепада давления, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что непосредственно на трубопроводе определяют предварительно отношение перепадов давлений на диафрагме двумя различными методами отбора, сравнивают полученное экспериментально значение этого соотношения с предварительно определенным и по его изменению судят о метрологической характеристике расходомера [2]
Недостатком известного способа является сложность введения в криогенную магистраль устройств отбора давления, так как при их установке нарушается режим вакуумирования криогенной магистрали. Недостатком является и низкое качество информации о расходе криогенной жидкости, так как с вводом в магистраль устройств отбора появляются дополнительные теплопритоки, что вызывает нестабильность теплового режима, установившегося в криогенной магистрали. С помощью этого способа невозможно проконтролировать рабочее состояние испытываемого расходомера при частичном износе сужающего устройства, а также определить новую градуировочную характеристику, соответствующую этому состоянию.A known method for diagnosing flowmeters of variable differential pressure, selected as a prototype, which consists in the fact that directly on the pipeline determine the ratio of pressure drops across the diaphragm by two different selection methods, compare the experimentally obtained value of this ratio with a predefined one and judge by its change the metrological characteristic flow meter [2]
A disadvantage of the known method is the difficulty of introducing pressure take-off devices into the cryogenic line, since when they are installed, the cryogenic line is evacuated. The disadvantage is the low quality of information on the flow of cryogenic liquid, since additional heat inflows appear with the introduction of selection devices into the line, which causes instability of the thermal regime established in the cryogenic line. Using this method, it is impossible to control the operating state of the tested flowmeter with partial wear of the constricting device, as well as to determine a new calibration characteristic corresponding to this state.

Решаемая задача данного способа повышение достоверности получения информации о расходе жидкости и упрощение способа диагностики расходомера. The problem to be solved of this method is to increase the reliability of obtaining information about the fluid flow rate and simplify the method of diagnosing a flow meter.

Для ее решения непосредственно на трубопроводе измеряют перепад давления потока на сужающем устройстве, температуру потока до сужающего устройства, измеренный перепад давления преобразуют в значение электрического тока I₁, отводят часть потока в байпасную линию с контрольным расходомером, измеряют температуру отведенной части потока и после уравнивания ее с температурой потока перед байпасной линией измеряют перепад давлений на сужающем устройстве, преобразуют его в значение электрического тока I₂, определяют разность токов I₁ I₂, измеряют расход отведенной части потока Q, определяют коэффициент b, равный отношению измеренного значения расхода отведенной части потока к разности токов

сравнивают полученное значение коэффициента в со значением соответствующего коэффициента градуировочной характеристики, которую, при наличии расхождения сравниваемых значений, корректируют по полученному значению коэффициента b.To solve it directly on the pipeline, the pressure drop of the flow on the constriction device is measured, the temperature of the flow to the constriction device, the measured pressure difference is converted to the electric current value I ₁ , a part of the flow is diverted to the bypass line with a control flow meter, the temperature of the diverted part of the flow is measured and after equalizing it with a temperature of the stream before the bypass line measured pressure difference across the narrowing device, convert it into electric current value I ₂ is determined difference between the currents I _1, I _2, and measures the flow diverted portion flow Q, determined coefficient b, which is the ratio of the measured flow rate value assigned to the stream portion of the current difference

comparing the obtained value of coefficient b with the value of the corresponding coefficient of the calibration characteristic, which, if there is a discrepancy in the compared values, is corrected for the obtained value of coefficient b.

Операция преобразования перепада давления в значение электрического тока необходим для упрощения и повышения эффективности дальнейшей обработки информационного сигнала, в результате чего на выходе расходомера получают линейный выходной сигнал. The operation of converting the pressure drop into an electric current value is necessary to simplify and increase the efficiency of further processing of the information signal, as a result of which a linear output signal is obtained at the output of the flowmeter.

Отведение части потока из основного трубопровода в байпасную линию с контрольным расходомером позволяют, не нарушая режима работы основного потока, получать дополнительную информацию в байпасном потоке, которая используется для коррекции градуировочной характеристики поверяемого расходомера при изменении рабочего состояния (частичном износе) сужающего устройства. The diversion of a part of the flow from the main pipeline to the bypass line with the control flow meter allows, without violating the main flow operation mode, to obtain additional information in the bypass flow, which is used to correct the calibration characteristics of the calibrated flow meter when the working condition (partial wear) of the constriction device changes.

Измерение температуры потока перед байпасной линией необходимо для контроля процесса стабилизации теплового режима, установившегося в основном и байпасном потоках с целью исключения дестабилизирующего влияния внешних воздействий на испытываемый расходомер. Measurement of the flow temperature in front of the bypass line is necessary to control the stabilization of the thermal regime established in the main and bypass flows in order to exclude the destabilizing effect of external influences on the tested flowmeter.

Определение коэффициента соотношения значения расхода к соответствующему значению разности токов и сравнении полученного коэффициента с соответствующим коэффициентом градуировочной характеристики позволяет определить величину отклонения, по которой судят о состоянии контролируемого расходомера и, при ее наличии, градуировочную характеристику корректируют по полученному значению коэффициента b. Determining the coefficient of the ratio of the flow rate value to the corresponding value of the current difference and comparing the obtained coefficient with the corresponding coefficient of the calibration characteristic allows you to determine the deviation value by which the state of the controlled flow meter is judged and, if available, the calibration characteristic is corrected by the obtained value of coefficient b.

Осуществление способа диагностики и градуировки расходомеров поясняется на фиг. 1 на примере расходомера для криогенных жидкостей, а на фиг.2 показана градуировочная характеристика расходомера. The implementation of the method for diagnosing and calibrating flowmeters is illustrated in FIG. 1 by the example of a flow meter for cryogenic liquids, and figure 2 shows the calibration characteristic of the flow meter.

Устройство, реализующее его, содержит основную криогенную магистраль 1 с установленными в ней контрольным манометром 2, датчиком температуры 3, испытываемым расходомером, включающим сужающее устройство 4, подключенное к манометру 5 с блоком извлечения корня 6, при этом к криогенной магистрали 1 параллельно участку с сужающим устройством 4 через фланцы 7 и 8 подключен байпасный трубопровод 9 с контрольным расходомером, содержащим турбинный датчик расхода 10 и блок преобразования 11, датчик температуры 12, причем между турбинным датчиком расхода 10 и фланцем 8 установлен электропневмоклапан 13, соединенный с блоком управления 14, а электрические выходы манометра 2, датчиков температуры 3 и 12, блоков преобразования 6 и 11 подключены к вычислительному блоку 15. The device that implements it contains the main cryogenic line 1 with a control pressure gauge 2, a temperature sensor 3 installed therein, tested by a flowmeter including a constricting device 4 connected to a pressure gauge 5 with a root extraction unit 6, while to the cryogenic highway 1 parallel to the narrowing section device 4 through flanges 7 and 8 connected bypass pipe 9 with a control flow meter containing a turbine flow sensor 10 and a conversion unit 11, a temperature sensor 12, and between the turbine flow sensor 1 0 and a flange 8 is installed electropneumatic valve 13 connected to the control unit 14, and the electrical outputs of the pressure gauge 2, temperature sensors 3 and 12, conversion units 6 and 11 are connected to the computing unit 15.

Осуществление способа рассматривается на примере измерения расхода криогенной жидкости, в частности жидкого азота. К участку трубопровода основной криогенной магистрали 1, содержащему сужающее устройство 4, подключают через фланцы 7 и 8 байпасный трубопровод 9 с образцовым турбинным датчиком расхода 10 и преобразователем 11. После чего открывают клапан 13 и пропускают через систему поток жидкого азота, захолаживая магистраль и байпас до заданной температуры. После установления требуемых значений давления (манометр 2) и температуры (датчики 3 и 12) клапан 13 закрывают. Непосредственно на трубопроводе измеряют перепад давлений потока манометром 5 и преобразуют это значение преобразователем 6 (блок извлечения корня) в сигнал электрического тока I₁, линейно зависимый от расхода. Затем открывают клапан 13 и отводят часть потока в байпасный трубопровод 8. После выравнивания температур потоков в магистрали 1 и байпасе 9, измеряют перепад давления на сужающем устройстве 4 и преобразуют в сигнал электрического тока I₂, одновременно измеряют расход отведенной части потока Q образцовым турбинным датчиком расхода 10 и преобразуют в электрический сигнал преобразователем 11. С помощью вычислительного блока 15 определяют разность токов I₁ - I₂ и вычисляют коэффициент b, равный отношению измеренного значения расхода Q к разности токов

Градуировочная характеристика расходомера, снабженного блоком извлечения корня, представляет собой линейную зависимость совокупности пар значений "расход-выходной сигнал" (фиг.2). Полученное значение коэффициента b сравнивают со значением соответствующего коэффициента градуировочной характеристики. Об изменении состояния сужающего устройства 4 судят по наличию расхождения коэффициентов, и по полученному значению коэффициента b осуществляют коррекцию градуировочной характеристики. Таким образом, получают новую совокупность пар значений "расход-выходной сигнал", соответствующую состоянию сужающего устройства 4, которое продолжают использовать для получения информации о расходе криогенной жидкости.The implementation of the method is considered on the example of measuring the flow rate of a cryogenic liquid, in particular liquid nitrogen. A bypass pipe 9 with an exemplary turbine flow sensor 10 and a transducer 11 is connected to the pipeline section of the main cryogenic line 1 containing the constricting device 4, then the valve 13 is opened and a stream of liquid nitrogen is passed through the system, cooling the line and bypass to set temperature. After establishing the required values of pressure (pressure gauge 2) and temperature (sensors 3 and 12), valve 13 is closed. Directly on the pipeline, the differential pressure of the flow is measured by a manometer 5 and this value is converted by a transducer 6 (root extraction unit) into an electric current signal I ₁ linearly dependent on the flow rate. Then, valve 13 is opened and part of the flow is diverted to bypass line 8. After equalizing the temperature of the flows in line 1 and bypass 9, the pressure drop across the constricting device 4 is measured and converted into an electric current signal I ₂ , while the flow rate of the extracted part of flow Q is measured with an exemplary turbine sensor flow 10 and converted into an electrical signal converter 11. With the computing unit 15 determine the current difference I ₁ - I ₂ is calculated and the coefficient b, which is the ratio of the measured flow rate value Q to the difference t Cove

The calibration characteristic of the flowmeter, equipped with a unit for extracting the root, is a linear dependence of the set of pairs of values "flow-output signal" (figure 2). The obtained value of the coefficient b is compared with the value of the corresponding coefficient of the calibration characteristic. The change in the state of the constriction device 4 is judged by the presence of a discrepancy in the coefficients, and the calibration value is corrected by the obtained value of the coefficient b. Thus, a new set of pairs of values "flow-output signal" corresponding to the state of the constricting device 4 is obtained, which continues to be used to obtain information about the flow rate of the cryogenic liquid.

Эффективность способа диагностики и градуировки расходомера заключается в получении достоверной информации о расходах жидкостей, измеряемых с помощью сужающих устройство путем оперативной диагностики состояния устройств и определения градуировочной характеристики, соответствующей состоянию измерительных устройств. Использование способа позволяет сократить затраты на демонтаж сужающих устройств из эксплуатируемых криогенных систем. The effectiveness of the method for diagnosing and calibrating the flow meter is to obtain reliable information about the flow rates of liquids, measured using narrowing the device by means of operational diagnostics of the state of the devices and determining the calibration characteristic corresponding to the state of the measuring devices. Using the method allows to reduce the cost of dismantling the constricting devices from operating cryogenic systems.

Claims

A method for diagnosing and calibrating a flow meter, namely, that the pressure drop of the flow on the narrowing device and the temperature of the flow to the narrowing device are measured directly on the pipeline, characterized in that the measured pressure drop is converted to the electric current value I ₁ , a part of the flow is diverted to the bypass line with control flowmeter, measure the temperature of the diverted part of the flow, after aligning it with the flow temperature in front of the bypass line, measure the pressure drop across the constriction device, etc. they convert it into the value of electric current I ₂ , measure the flow rate of the allocated part of the flow Q, determine the coefficient b equal to the ratio of the measured value of the flow Q of the allocated part of the stream to the difference of the currents I ₁ I ₂ , and compare the obtained value of the coefficient b with the value of the corresponding coefficient of the calibration characteristic, which, if there is a discrepancy in the compared values, is adjusted according to the obtained value of the coefficient b.