RU2149361C1 - Система для измерения расхода жидкости - Google Patents
Система для измерения расхода жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2149361C1 RU2149361C1 RU97112950A RU97112950A RU2149361C1 RU 2149361 C1 RU2149361 C1 RU 2149361C1 RU 97112950 A RU97112950 A RU 97112950A RU 97112950 A RU97112950 A RU 97112950A RU 2149361 C1 RU2149361 C1 RU 2149361C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow rate
- adc
- liquid level
- fluid flow
- spillway
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Flow Control (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерению расхода жидкостей в безнапорных канализационных системах и может быть использовано для коммерческого учета объема сточных вод, сбрасываемых в городскую канализационную сеть. В канализационном колодце перед тонкостенным водосливом расположены датчик контроля уровня жидкости и устройство гашения скорости потока, выполненное в виде сетки, или цилиндров, или стержней. Датчик уровня подключен к устройству приема и обработки информации, содержащему АЦП, блок временной развертки и вычислительный блок. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения расхода. 3 ил.
Description
Изобретение относится к технике измерения расхода жидкости, в частности к измерению расхода жидкостей в безнапорных канализационных системах, и может быть использовано при необходимости коммерческого учета объема сточных вод, сбрасываемых потребителями в городскую канализационную сеть.
Известно устройство для регулирования расхода (см. заявку Франции N 2454606, кл. G 01 F 1/05, 1983 г.), содержащее расходомер, имеющий регистрирующую деталь в виде диска, несущего цифровые символы. Дополнительно введена деталь в виде другого диска, на котором нанесены символы, представляющие собой нелинейную функцию расхода, например высоту воды над треугольным водосливом. Положение регистрирующей детали, считываемое датчиком, изменяется с входным сигналом. Цифровые символы размещены на регистрирующей детали так, что выходные сигналы датчика индуцируют расход. Входная деталь может представлять собой вал, соединенный с поплавком.
Недостатками известного устройства являются следующие: основные части конструкции построены на механических элементах и узлах, отсутствуют блоки, позволяющие интегрировать во времени текущий расход воды. Это снижает точность измерения текущего расхода и функциональные возможности устройства.
Известен водомер-интегратор (см. авт. свид. СССР N 446756, кл. G 01 F 1/04, опуб. 15.10.74 г., бюл. N 38), содержащий поплавковую систему, интегрирующий узел, указатель уровней и расходов импульсов. При этом интегрирующий узел водомера выполнен в виде металлических стержней, длина которых соответствует кривой зависимости расхода от уровня.
Недостатком известного водомера-интегратора является то, что аппаратная функция расхода жидкости задается механическими средствами - металлическими стержнями разной длины, т. е. происходит только ее фиксация. Это снижает точность измерения интегральных (во времени) расходов жидкости. Кроме этого, известный водомер-интегратор невозможно использовать в условиях городской канализационной системы, а также отсутствует возможность передачи интегральных значений расходов жидкости в электронно-вычислительную машину (ЭВМ) или в телемеханику (ТМ). Это снижает функциональные возможности устройства и быстродействие системы.
Наиболее близким техническим решением является система для измерения расхода жидкости в безнапорных канализационных системах (см. патент США N 4344329, кл. G 01 F 1/52, 1982 г.), содержащая размещенные в канализационном колодце по меньшей мере два датчика контроля уровня жидкости, расположенные в разных точках измерительной системы, выходы которых подключены ко входу устройства приема и обработки информации, содержащего аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок временной развертки, подключенный ко входу разрешения преобразования АЦП, и вычислительный блок, подключенный к выходу АЦП, при этом информационный выход устройства приема и обработки информации подключен ко входу блока индикации, а датчик контроля уровня жидкости, АЦП, блок временной развертки и вычислительный блок подключены к источнику питания.
В известной системе для измерения расхода жидкости необходимо произвести два измерения в разных точках конструктивной системы (канала) соответственно двумя датчиками контроля уровня жидкости. Это приводит к усложнению конструкции измерительной системы и не позволяет определить мгновенный расход жидкости за счет разнесения датчиков в пространстве из-за присутствия временной задержки сигнала между показаниями сигнала первого и второго датчиков. За счет этого снижается точность измерения расхода потока жидкости через водослив. Кроме того, процесс вычисления расхода жидкости в известной системе требует выполнения определенных математических операций в соответствии с заданным алгоритмом, на что требуется затрата времени, ограничивающая скорость измерения мгновенного расхода. Это снижает быстродействие измерения расхода безнапорного потока жидкости.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении быстродействия и точности измерения расхода безнапорного потока жидкости в условиях канализационной сети.
Для решения указанной задачи система для измерения расхода жидкости в безнапорных канализационных системах, содержащая размещенный в канализационном колодце датчик контроля уровня жидкости, выход которого подключен ко входу устройства приема и обработки информации, содержащего АЦП, блок временной развертки, подключенный ко входу разрешения преобразования АЦП, и вычислительный блок, подключенный к выходу АЦП, при этом информационный выход устройства приема и обработки информации подключен ко входу блока индикации, а датчик контроля уровня жидкости, АЦП, блок временной развертки и вычислительный блок подключены к источнику питания, согласно изобретению, дополнительно содержит устройство гашения скорости потока жидкости, расположенное в канализационном колодце перед водосливом и выполненное в виде сетки, или цилиндров, или стержней.
Введение в систему устройства гашения скорости потока жидкости и его размещение перед тонкостенным водосливом по движению потока жидкости снижает составляющую скорости потока, перпендикулярную водосливу, а также уменьшает турбулентность потока. Это приводит к уменьшению погрешности коэффициентов истечения (через тонкостенный водослив), что в конечном итоге позволяет повысить точность измерения расхода жидкости.
Преобразование входного сигнала с датчика контроля уровня жидкости в величину объема жидкости, прошедшей через тонкостенный водослив за интервалы времени, задаваемые блоком временной развертки, и табулирование аппаратной функции в микросхеме постоянной памяти вычислительного блока приводит к отсутствию прямых математических расчетов, что позволяет повысить быстродействие измерения расхода жидкости. Выполнение устройства гашения скорости потока жидкости в виде сетки, или цилиндров, или стержней позволяет, изменяя количество или форму гасящих элементов, обеспечить соответствие нормированным метрологическим показателям, касающимся спокойного режима течения потока, а именно числу Фруда, которое служит критерием, определяющим границы спокойного и бурного течений, и для тонкостенных водосливов должно удовлетворять условию Fr ≤ 0,6 (см., например, Лобачев П.В., Шевелев Ф.А. Измерение расхода жидкостей и газов в системах водоснабжения и канализации. - М.: Стройиздат, 1985, с. 305).
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема системы для измерения расхода жидкости; на фиг. 2 схематически изображен канализационный колодец, в котором размещены тонкостенный водослив, направляющая труба с датчиком контроля уровня жидкости и устройство гашения скорости потока жидкости, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.
Чертежи имеют следующие цифровые обозначения: 1 - датчик контроля уровня жидкости; 2 - направляющая труба, размещенная в канализационном колодце; 3 - канализационный колодец; 4 - устройство гашения скорости потока жидкости; 5 - тонкостенный водослив, размещенный в канализационном колодце 3; 6 - устройство приема и обработки информации; 7 - блок индикации; 8 - аналого-цифровой преобразователь; 9 - блок временной развертки; 10 - вычислительный блок; 11 - источник питания; 12 - входная труба в канализационный колодец; 13 - выходная труба из канализационного колодца.
Система для измерения расхода жидкости содержит датчик контроля уровня жидкости 1, размещенный в направляющей трубе 2, помещенной, например, в канализационный колодец 3, устройство гашения скорости потока жидкости 4, расположенное перед тонкостенным водосливом 5 по движению потока жидкости, устройство приема и обработки информации 6 и блок индикации 7.
Выход датчика контроля уровня жидкости 1 подключен ко входу устройства приема и обработки информации 6, информационный выход которого подключен ко входу блока индикации 7.
Устройство приема и обработки информации 6 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, блок временной развертки 9 и вычислительный блок 10. При этом вход разрешения преобразования АЦП 8 подключен к выходу блока временной развертки 9, а выход АЦП 8 - к вычислительному блоку 10. Датчик контроля уровня жидкости 1, блок индикации 7, АЦП 8, блок временной развертки 9 и вычислительный блок 10 подключены к источнику питания 11.
В канализационном колодце 3, имеющем входную 12 и выходную 13 трубы, размещен тонкостенный водослив 5, рассчитываемый в соответствии с нормативным документом "Правила измерения расхода жидкости при помощи стандартных водосливов и лотков" (РДП 99-77) или выпущенным взамен нормативным документом МИ 2122-90. Тонкостенный водослив 5 может быть выполнен с прямоугольным, или треугольным, или трапецеидальным, или другим вырезом, обеспечивающим заданную зависимость уравнения расхода Q = f(h) (см., например, П. В.Лобачев, Ф.А.Шевелев, Измерение расхода жидкостей и газов в системах водоснабжения и канализации. - М.: Стройиздат, 1985, с. 302-315).
Датчик контроля уровня жидкости может быть выполнен поплавковым (см., например, П. В. Лобачев, Ф.А.Шевелев. Измерение расхода жидкостей и газов в системах водоснабжения и канализации. - М.: Стройиздат, 1985, с. 336, рис. 13.3) или ультразвуковым (см. там же, с. 343, рис. 13.8).
Устройство гашения скорости потока жидкости может быть выполнено в виде, например, пластин 4, вертикально закрепленных на дне колодца 3, или сетки, или стержней, или цилиндров, изготовленных из материала, не коррозирующего в измеряемой жидкости, или имеющих защитное антикоррозионное покрытие. Количество гасящих элементов устройства определяется скоростью потока подходящей жидкости и ее расходом.
В качестве АЦП 8 могут быть применены традиционные схемы преобразования аналогового сигнала в цифровой код, используемые в измерительной технике (см., например, Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. - М.: Высшая школа, 1981, с. 130-227).
Блок временной развертки 9 представляет собой кварцевый генератор с делителем частоты и формирователем импульсов.
Вычислительный блок 10 представляет собой микросхему постоянной памяти, например, серии РТ 500, РФ 572, с элементами согласования уровня напряжения.
Блок индикации 7 может быть реализован на любых счетчиках (десятичных) с дешифратором и семисегментным индикатором.
Система для измерения расхода жидкости работает следующим образом.
Сигнал, соответствующий уровню жидкости, определяется с помощью датчика контроля уровня жидкости 1. С выхода датчика контроля уровня жидкости 1 снимается напряжение U(h), где h - величина напора жидкости. Напряжение U(h) подается на аналоговый вход АЦП 8. АЦП 8 каждые заданные блоком временной развертки 9 интервалы времени Δt, преобразует напряжение U(h) в двоичное 10-разрядное число N(h). Это число (код) подается в вычислительный блок 10, в котором данное число (код) N(h) преобразуется в двоичное восьмиразрядное число n(h). При этом величина числа n(h) пропорциональна величине расхода жидкости через водослив 5. В простейшем случае это реализуется на микросхемах постоянной памяти, которые программируются следующим образом: вход N(h) - выход n(h). Т.е. связь между АЦП 8 и блоком временной развертки 9 обеспечивает АЦП 8 разрешение на преобразование аналог-цифра.
Далее число (код) n(h) подается на вход блока индикации 7, на индикаторах которого регистрируется объем жидкости, прошедшей через водослив 5 за интервал времени Δt.
Таким образом, время дискретизации определяется интервалом времени Δt, задаваемым блоком временной развертки 9.
Таким образом, время дискретизации определяется интервалом времени Δt, задаваемым блоком временной развертки 9.
Процесс преобразования входящего сигнала U(h) в величину объема жидкости, прошедший через водослив 5, вычисляется следующим образом: U(h) → N(h)•Δt → n(h)•Δt.
Связь между N(h) и n(h) задается аппаратной функцией следующего вида:
где k - коэффициент пропорциональности;
a - показатель степени, зависящий от геометрии тонкостенного водослива;
hmax - максимальная величина напора жидкости;
Qmax - максимальный расход жидкости.
Связь между N(h) и n(h) задается аппаратной функцией следующего вида:
где k - коэффициент пропорциональности;
a - показатель степени, зависящий от геометрии тонкостенного водослива;
hmax - максимальная величина напора жидкости;
Qmax - максимальный расход жидкости.
Коды, соответствующие отдельным интегральным значениям расходов жидкости, могут быть переданы из вычислительного блока 10 в электронно-вычислительную машину (ЭВМ) или в телемеханику (ТМ).
Claims (1)
- Система для измерения расхода жидкости в безнапорных канализационных системах, содержащая размещенный в канализационном колодце датчик контроля уровня жидкости, выход которого подключен ко входу устройства приема и обработки информации, содержащего АЦП, блок временной развертки, подключенный ко входу разрешения преобразования АЦП, и вычислительный блок, подключенный к выходу АЦП, при этом информационный выход устройства приема и обработки информации подключен ко входу блока индикации, а датчик контроля уровня жидкости, АЦП, блок временной развертки и вычислительный блок подключены к источнику питания, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство гашения скорости потока жидкости, расположенное в канализационном колодце перед водосливом и выполненное в виде сетки, или цилиндров, или стержней.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112950A RU2149361C1 (ru) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Система для измерения расхода жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112950A RU2149361C1 (ru) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Система для измерения расхода жидкости |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97112950A RU97112950A (ru) | 1999-06-10 |
RU2149361C1 true RU2149361C1 (ru) | 2000-05-20 |
Family
ID=20195761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97112950A RU2149361C1 (ru) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Система для измерения расхода жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2149361C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554686C2 (ru) * | 2013-10-18 | 2015-06-27 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ повышения точности измерений расхода многофазной смеси в трубопроводе |
-
1997
- 1997-07-30 RU RU97112950A patent/RU2149361C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554686C2 (ru) * | 2013-10-18 | 2015-06-27 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ повышения точности измерений расхода многофазной смеси в трубопроводе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101657699B (zh) | 用于操作磁感应流量计的方法 | |
NO996445L (no) | Måling av stroemningsfraksjoner, stroemningshastigheter og stroemningsmengder av et flerfasefluid ved benyttelse av NMR- avfoeling | |
CN1135363C (zh) | 一种具有可控转移函数的涡旋流量计及流率输出方法 | |
DE69309939D1 (de) | Durchflussmesser | |
RU2149361C1 (ru) | Система для измерения расхода жидкости | |
EP0828142A3 (en) | Smart flowmeter pre-amplifier | |
RU6622U1 (ru) | Система для измерения расхода жидкости | |
KR200425372Y1 (ko) | 역(逆)사이펀 원리를 이용한 개수로(開水路)의유량측정장치 | |
Metcalf | Figure Measuring Sacramento River Diversions with ADFM Technology in the Glenn-Colusa Irrigation District | |
Kumar et al. | Flow measuring devices in surface irrigation for enhancing agricultural water productivity | |
CA2084213A1 (en) | Acoustic displacement flow meter | |
JP2001201377A (ja) | 流量計及び流量測定監視システム | |
RU2054703C1 (ru) | Автоматический осадкомер | |
SU1428924A1 (ru) | Расходомер | |
Mączałowski | Analysis and evaluation of the measurement system based on kama orifices for measuring the flow of sewage in the light of the water law requirements | |
JPS55109917A (en) | Flow rate measurement system for river or the like | |
Anderson | Wastewater flow measurement in sewers using ultrasound | |
Philip | Cost Control Through Effective Monitoring Instrumentation | |
JPH05273015A (ja) | 堰式電磁流量計 | |
Lashari et al. | Hydraulic characteristics of pilot distributaries in the Mirpurkhas, Sanghar and Nawabshah districts, Sindh, Pakistan | |
JP2004184245A (ja) | 下水道プラントの処理水流量計測システム | |
RU2039340C1 (ru) | Преобразователь расхода | |
Bopp et al. | Volumetric flow rate measurements in oscillating pipe flows with a laser-Doppler sensor | |
RU2257554C2 (ru) | Теплосчетчик для учета теплопотребления в локальных сетях | |
RU35009U1 (ru) | Установка для измерения расхода газожидкостной текучей среды |