RU220926U1 - Ротационный счетчик газа - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области измерения расхода газа и может быть использована для коммерческого учета расхода газа потребителями в промышленности и в коммунальном хозяйстве. Ротационный счетчик газа, включающий первичный преобразователь (ПП), который представляет собой измерительную камеру с измерительным механизмом, выполненным в виде двух роторов, находящихся в зацеплении и приводящимися во вращение потоком газа, в верхней части первичного преобразователя располагаются датчики давления и температуры, показания которых используются вычислителем для расчета объема газа, приведенного к стандартным условиям; узел регистрации и индикации (УРИ), содержащий магнитную муфту и набор зубчатых колес, который преобразует вращательное движение роторов ПП и обеспечивает показания объема газа на механическом индикаторном устройстве; импульсный датчик «геркон», который реализует передачу измерительной информации об объеме газа при рабочих условиях через частотно-импульсный выходной сигнал на вычислитель; вычислитель, имеющий дисплей, с подключенными к нему измерительными преобразователями - датчиками температуры, давления и разности давлений, при этом датчик температуры представляет собой термопару, а датчик давления - электронный мембранный датчик, соединенный с корпусом первичного преобразователя через клапанный блок. Технический результат полезной модели заключается в увеличении точности измерения расхода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области измерения расхода газа и может быть использована для коммерческого учета расхода газа потребителями в промышленности и в коммунальном хозяйстве.

Ротационный счетчик газа предназначен для коммерческого и технологического учета объемного расхода газа в системах контроля и регулирования в различных отраслях промышленности. Счетчик совместно с вычислителем, датчиком давления и датчиком температуры возможно использовать в узлах учета газа, предназначенных для учета параметров газа.

Известен ротационный счетчик газа (Патент Украины №22975, G01F 3/00), который содержит корпус, рабочую камеру с входным и выходным отверстиями, в котором расположены два ротора, связанные между собой зубчатыми колесами, и счетный механизм. Этот счетчик пригоден для любых газов и может измерять расход газа при достаточно больших давлениях. Но он имеет ряд недостатков. Во-первых, это ограниченная точность измерений, поскольку счетчик не учитывает колебаний давления и температуры среды, т.е. не имеет параметрической коррекции показаний. При работе данного счетчика такая параметрическая коррекция выполняется отдельно, с помощью корректора, который входит в состав системы измерения. Поэтому аттестацию точности счетчика и корректора проводят отдельно, обычно с допустимыми погрешностями. Эти погрешности складываются, и суммарная погрешность системы измерения увеличивается. Второй недостаток - наличие механического счетного механизма, который имеет относительно большую редукцию и потери на трение, которые ограничивают порог чувствительности счетчика. Третий недостаток - отсутствие источника питания, без которого невозможно осуществлять параметрическую коррекцию показаний в самом счетчике.

Известен ротационный счетчик газа, который содержит корпус с входным и выходным отверстиями и рабочей камерой, в которой расположены два ротора, связанные между собой зубчатыми колесами, и автономный источник электропитания, при этом на одном из роторов расположена n-полюсная магнитная система с постоянными магнитами, а на корпусе камеры в поле постоянных магнитов расположена электрообмотка, которая отделена от рабочей камеры герметичной перегородкой, на корпусе установлен также электронный измеритель электрических сигналов и корректор объема газа с датчиками температуры и давления, причем электрообмотка соединена с входом электронного измерителя, выход которого соединен с входом корректора (RU 2460975 С2, опубл. 10.09.2012).

В данном техническом решении путем введения дополнительной n-полюсной магнитной системы с постоянными магнитами и расположения на корпусе камеры в поле постоянных магнитов электрообмотки, которая отделена от рабочей камеры герметичной перегородкой, установки на корпусе электронного измерителя электрических сигналов и корректора объема газа с датчиками температуры и давления, соединения электрообмотки с входом электронного измерителя, выход которого соединен с входом введенного в него корректора, достигнуто определенное расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений ротационного счетчика газа.

Однако к недостаткам представленного аналога следует отнести совокупную погрешность измерителя электрических сигналов и корректора объема газа с датчиками температуры и давления, которая не позволяет в полной мере обеспечить точность измерения расхода газа.

Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование известного счетчика газа путем повышения точности измерений.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении точности измерения расхода.

Достижение нового технического результата обусловлено использованием счетчика с импульсным электрическим выходом и применением датчиков активного или пассивного типа («геркон»), который реализует передачу измерительной информации (объем газа при рабочих условиях) через частотно-импульсный выходной сигнал на вычислитель.

Предложен ротационный счетчик газа, включающий первичный преобразователь (ПП), который представляет собой измерительную камеру с измерительным механизмом, выполненным в виде двух роторов, находящихся в зацеплении и приводящимися во вращение потоком газа, в верхней части первичного преобразователя располагаются датчики давления и температуры, показания которых используются вычислителем, для расчета объема газа, приведенного к стандартным условиям; узел регистрации и индикации (УРИ), содержащий магнитную муфту и набор зубчатых колес, который преобразует вращательное движение роторов (ПП) и обеспечивает показания объема газа на механическом индикаторном устройстве; импульсный датчик «геркон», который реализует передачу измерительной информации об объеме газа при рабочих условиях через частотно-импульсный выходной сигнал на вычислитель; вычислитель, имеющий дисплей, с подключенными к нему измерительными преобразователями - датчиками температуры, давления и разности давлений, при этом датчик температуры представляет собой термопару, а датчик давления - электронный мембранный датчик, соединенный с корпусом первичного преобразователя через клапанный блок.

Таким образом, снижается влияние внешних факторов, таких как атмосферное давление и температура, на точность измерений. Дополнительно, поскольку совместно со счетчиком используется вычислитель, поверке подлежит уже не отдельно счетчик и вычислитель, а счетчик с вычислителем в целом. Поэтому точность поверки и измерений всего устройства повышается. При этом счетчик приобретает дополнительные функции: выдачу результатов измерений объема газа в виде низкочастотных (НЧ) или высокочастотных (ВЧ) электрических импульсов, измерение (вычисление) объема газа, приведенного к стандартным условиям, измерение разности давлений на входе и выходе счетчика, отображение измеренных и вычисленных значений, а также температуры и давления газа на дисплее вычислителя, архивирование и хранение измеренных и вычисленных значений в энергонезависимой памяти вычислителя, передачу результатов измерений через частотно-импульсный и/или цифровой выходной сигнал на внешние устройства.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков, которая предложена в формуле полезной модели, необходима и достаточна для достижения указанного технического результата.

Описание фигур

Фиг. 1 - представлен ротационный счетчик газа (чертеж),

1 - узел регистрации измерений (УРИ), 2 - датчик импульсов («геркон»), 3 - первичный преобразователь (ПП), 4 - вычислитель, 5 - датчик температуры, 6 - датчик давления, 7 -клапанный блок.

Фиг. 2 - принцип действия счетчика.

Описание устройства и работы счетчика

Принцип действия счетчика с вычислителем (ВВ) основан на измерении объема газа, давления в трубопроводе, температуры газа, перепада давления для контроля технологических параметров и выполнении приведения объема к стандартным условиям, а также обработке, архивировании результатов измерений и вычислений и отображении на электронном и (или) механическом индикаторном устройстве.

Счетчики состоят из следующих элементов, соединенных воедино свинчиванием с помощью резьбовых соединений: первичного преобразователя (ПП), узла регистрации и индикации (УРИ), импульсного датчика («геркон») и вычислителя с подключенными электрическими проводниками к нему измерительными преобразователями (датчиками) температуры и давления с клапанным блоком. Датчик температуры представляет собой термопару, а датчик давления электронный мембранный, соединенный с корпусом первичного преобразователя свинчиванием через клапанный блок.

Первичный преобразователь представляет собой измерительную камеру с измерительным механизмом и подводящим и отводящим патрубками.

Измерительный механизм выполнен в виде двух роторов, находящихся в зацеплении. Роторы приводятся во вращение потоком газа, каждый их оборот соответствует прохождению фиксированного объема газа через ПП.

УРИ, посредствам магнитной муфты между ним и осью ротора, а также набором зубчатых колес УРИ преобразует вращательное движение роторов с ПП в читаемое числовое значение и обеспечивает показания объема газа нарастающим итогом на механическом индикаторном устройстве. На оси механического индикаторного устройства расположен постоянный магнит, который при прохождении по окружности достигает положения, при котором магнитное поле постоянного магнита замыкает герметизированный контактный выключатель (геркон) в импульсном датчике.

Импульсный датчик («геркон») реализует передачу сигнала при замыкании геркона магнитным полем постоянного магнита (импульса), что соответствует одному обороту оси индикаторного механизма (объем газа при рабочих условиях) через частотно-импульсный выходной сигнал на вычислитель.

Вычислитель осуществляет обработку выходного сигнала, получаемого с УРИ, а также измерение и преобразование выходных сигналов с измерительных преобразователей (датчиков) температуры и давления. Далее в соответствии с установленными алгоритмами (программное обеспечение) вычисляет объем газа приведенного к стандартным условиям прошедшего через счетчик. Измеренные и вычисленные значения архивируются в энергонезависимой памяти вычислителя, отображаются на дисплее вычислителя в числовых значениях и могут передаваться на внешние устройства через частотно-импульсный и/или цифровой выходной сигнал.

Счетчики обеспечивают выполнение следующих функций:

измерение суммарного объема газа, прошедшего через счетчик;

отображение результатов измерений на механическом индикаторе;

выдачу результатов измерений объема газа в виде низкочастотных (НЧ) или высокочастотных (ВЧ) электрических импульсов;

измерение (вычисление) объема газа, приведенного к стандартным условиям в соответствии с ГОСТ 2939-63 по методам, изложенным в ГСССД 8-79, ГСССД MP 113-03, ГОСТ 30319 (2,3)-2015, ГОСТ Р 8.662-2009, ГОСТ Р 8.770-2011, ГСССД MP 134-2007. Для других газов, приведенного к стандартным условиям, выполняется при внесении в вычислитель данных о плотности измеряемой среды и коэффициента сжимаемости;

измерение разности давлений на входе и выходе счетчика;

отображение измеренных и вычисленных значений, а также температуры и давления газа на дисплее вычислителя;

архивирование и хранение измеренных и вычисленных значений в энергонезависимой памяти вычислителя;

передачу результатов измерений через частотно-импульсный и/или цифровой выходной сигнал на внешние устройства.

В качестве датчиков (преобразователей) температуры используются платиновые термопреобразователи сопротивления классов АА, А, и В (Pt100; Pt500; Pt1000; 100П; 500П; 1000П) по ГОСТ 6651-2009. В качестве выходного сигнала от датчиков давления и разности давления в счетчиках используется цифровой или унифицированный аналоговый выходной сигнал силы или напряжения постоянного тока.

Вычислитель приводит показания к нормальным условиям эксплуатации с учетом действительных значений температуры и давления газа, который проходит через счетчик.

Счетчик может быть установлен на вертикальном или горизонтальном участке трубопровода, присоединение к трубопроводу фланцевое. Прямые участки трубопровода до и после счетчика не требуются.

Описание устройства счетчика:

1 - узел регистрации измерений (УРИ), 2 - датчик импульсов («геркон»), 3 - первичный преобразователь (ПП), 4 - вычислитель, 5 - датчик температуры, 6 - датчик давления, 7 -клапанный блок.

Описание работы счетчика

Конструкция счетчика состоит первичного преобразователя (3), узла регистрации измерений (1), датчика импульсов (2). Первичный преобразователь является замкнутой камерой с расположенной в ней парой роторов, выполненных в форме восьмерки. Роторы, синхронно вращаясь в противоположных направлениях, отсекают определенный объем газа и вытесняют его в направлении движения потока в трубе. Вращение механизма происходит за счет разницы давлений на входе и выходе газа. Объем вытесненного ресурса определяется объемом измерительной камеры счетчика.

Вращательное движение роторов первичного преобразователя (3) передается на УРИ (1). Узел регистрации измерений регистрирует число оборотов роторов, и, следовательно, прошедший через счетчик объем газа. В верхней части ПП (3) располагаются датчики давления (6) и температуры (5), показания которых используются вычислителем (4), для расчета объема газа, приведенного к стандартным условиям. «Геркон» (2) реализует передачу измерительной информации (объем газа при рабочих условиях) через частотно-импульсный выходной сигнал на вычислитель (4).

Вычислитель (4) осуществляет обработку выходного сигнала получаемого с УРИ (1), а также измерение и преобразование выходных сигналов с измерительных преобразователей (датчиков) температуры и давления. Далее в соответствии с установленными алгоритмами (программное обеспечение) вычисляет объем газа приведенного к стандартным условиям прошедшего через счетчик. Измеренные и вычисленные значения архивируются в энергонезависимой памяти вычислителя (4), отображаются на дисплее вычислителя (4) и могут передаваться на внешние устройства через частотно-импульсный и/или цифровой выходной сигнал.

Объем вытесненного газа определяется объемом измерительной камеры счетчика, образованной внутренней поверхностью корпуса и поверхностями двух роторов. На фиг. 2 показан порядок вращения роторов в камере счетчика.

В положении, показанном на фиг. 2а, нижний ротор вращается против часовой стрелки, достигнув горизонтального положения, ротор замыкает определенный объем газа в измерительной камере (фиг. 2б). В этом положении движущий момент приложен только к нижнему ротору, при дальнейшем вращении роторов появится и будет возрастать движущий момент на верхнем роторе, а на нижнем он будет уменьшаться, пока не станет равным нулю. По мере вращения роторов замкнутый объем газа передается в выходной патрубок (фиг. 2в), а между верхним ротором и корпусом камеры замыкается такой же объем газа (фиг. 2г). Всего за один оборот роторов счетчик перемещает четыре таких объема. Объем камеры зависит от типоразмера счетчика и диаметра условного прохода трубопровода.

Claims (2)

1. Ротационный счетчик газа, включающий первичный преобразователь, который представляет собой измерительную камеру с измерительным механизмом, выполненным в виде двух роторов, находящихся в зацеплении и приводящимися во вращение потоком газа, в верхней части первичного преобразователя располагаются датчики давления и температуры, показания которых используются вычислителем для расчета объема газа, приведенного к стандартным условиям; узел регистрации и индикации, содержащий магнитную муфту и набор зубчатых колес, который преобразует вращательное движение роторов первичного преобразователя и обеспечивает показания объема газа на механическом индикаторном устройстве; импульсный датчик, который реализует передачу измерительной информации об объеме газа при рабочих условиях через частотно-импульсный выходной сигнал на вычислитель; вычислитель, включающий дисплей, с подключенными к нему измерительными преобразователями - датчиками температуры, давления и разности давлений, соединенные с корпусом первичного преобразователя через клапанный блок.

2. Ротационный счетчик газа по п. 1, отличающийся тем, что вычислитель осуществляет обработку выходного сигнала, получаемого с узла регистрации и индикации, а также измерение и преобразование выходных сигналов с измерительных преобразователей - датчиков температуры и давления.