RU2521285C1 - Method to measure mass flow rate of medium - Google Patents

Method to measure mass flow rate of medium Download PDF

Info

Publication number
RU2521285C1
RU2521285C1 RU2012155956/28A RU2012155956A RU2521285C1 RU 2521285 C1 RU2521285 C1 RU 2521285C1 RU 2012155956/28 A RU2012155956/28 A RU 2012155956/28A RU 2012155956 A RU2012155956 A RU 2012155956A RU 2521285 C1 RU2521285 C1 RU 2521285C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow rate
measurement
meter
mass flow
medium
Prior art date
Application number
RU2012155956/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012155956A (en
Inventor
Асим Мустафаевич Касимов
Александр Иванович Попов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2012155956/28A priority Critical patent/RU2521285C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2521285C1 publication Critical patent/RU2521285C1/en
Publication of RU2012155956A publication Critical patent/RU2012155956A/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: method for the measurement of mass flow rate of a medium involves measurement of volume flow rate by the rotation speed of a meter at zero pressure drop and then the data transfer to a computing unit. The value of drive torque obtained by the computing unit is divided by the rotation speed of the meter.
EFFECT: simplified mass flow rate measurement method at limited instrument composition of the metering device, decreased amount of metering and calculation operations required to be simultaneous for more exact measurement of the medium mass flow rate, simultaneous measurement of two parameters in one instrumentation point.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения расхода различных сред, в частности при коммерческих расчетах.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the flow rate of various environments, in particular in commercial calculations.

Известны способы измерения массового расхода, например (П.П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества вещества. СПб. Политехника. 2002. Книга 1 и 2), включающие измерение расхода по показаниям дифференциального манометра и плотности с помощью сужающих устройств.Known methods for measuring mass flow rate, for example (P.P. Kremlevsky. Flowmeters and counters of the amount of substance. St. Petersburg Polytechnic. 2002. Book 1 and 2), including flow measurement according to the differential pressure gauge and density using narrowing devices.

Недостатками известных решений является большая погрешность измерения расхода, а также большие габариты устройства.The disadvantages of the known solutions is the large error in the measurement of flow, as well as the large dimensions of the device.

Известен способ измерения массового расхода (Многопараметрический массовый расходомер Multivariable модель 3095 MV. Проспект фирмы Fischer - Rosemount 00813-0100-4716 Rev DA 11/98), включающий измерение расхода потока при помощи измерителя перепада давления. Его недостатком является необходимость выдерживания определенного режима течения (числа Re), что ограничивает диапазон измерений, использование дополнительных приемов для компенсации погрешностей измерения расхода, например требование при монтаже определенных длин участков до и после устройства.A known method of measuring mass flow (Multivariable mass flowmeter Multivariable model 3095 MV. Fischer prospectus - Rosemount 00813-0100-4716 Rev DA 11/98), including measuring the flow rate using a differential pressure meter. Its disadvantage is the need to maintain a certain flow regime (Re number), which limits the measurement range, the use of additional techniques to compensate for flow measurement errors, for example, the requirement for installing certain lengths of sections before and after the device.

Кроме того, недостатком известного способа является сравнительно небольшой диапазон измерения расхода, менее 10, обеспечивающий погрешность измерения 1%. Кроме того, величина погрешности исчисляется не к текущему значению, а берется максимальное значение шкалы.In addition, the disadvantage of this method is the relatively small range of flow measurement, less than 10, providing a measurement error of 1%. In addition, the magnitude of the error is not calculated to the current value, but the maximum scale value is taken.

Аналогом является известный компенсационный способ (Расходомер PLU 103 А производства фирмы Pierburg Luftfahrtgerate Union GmbH. Bataverstr. 80/ Postfach 100 261 D-4040 Neuss West-Germany.tel. (02101)523-1, информационный листок).An analogue is the well-known compensation method (PLU 103 A flowmeter manufactured by Pierburg Luftfahrtgerate Union GmbH. Bataverstr. 80 / Postfach 100 261 D-4040 Neuss West-Germany.tel. (02101) 523-1, information leaflet).

Известный способ измерения расхода, включающий измерение объемного расхода среды при нулевом перепаде давлений на моторе по числу его оборотов, имеет следующие недостатки: массовый расход можно получить только при известной плотности измеряемой среды; - индикатор дифференциального давления в виде оптической пары требует стабилизированного электропитания; сложный датчик дифференциального давления - притертая пара «золотник-цилиндр», которая не должна допускать неучтенных протечек; датчик отклонений золотника от равновесного положения фиксируется оптической парой через прозрачное стекло цилиндра, которое ограничивает рабочее давление измеряемого расхода.The known method of measuring the flow rate, including measuring the volumetric flow rate of the medium at zero pressure drop across the motor by the number of revolutions, has the following disadvantages: mass flow rate can only be obtained with a known density of the measured medium; - differential pressure indicator in the form of an optical pair requires a stabilized power supply; a complex differential pressure sensor - a ground pair of "spool-cylinder", which should not allow unaccounted for leaks; the sensor of deviations of the spool from the equilibrium position is fixed by an optical pair through the transparent glass of the cylinder, which limits the working pressure of the measured flow rate.

К предлагаемому способу наиболее близким, принятым за прототип, является способ измерения массового расхода газообразных и жидких сред (RU 2279640 С1, 10.07.2006).To the proposed method, the closest adopted for the prototype is a method of measuring the mass flow of gaseous and liquid media (RU 2279640 C1, 07/10/2006).

По известному способу имеется два измерительных участка: первый - объемный расходомер с датчиком частоты вращения измерителя и второй - датчик перепада давления на сужающем устройстве.According to the known method, there are two measuring sections: the first is a volumetric flow meter with a meter speed sensor and the second is a differential pressure sensor on the constriction device.

Недостатками известного способа в реализованном устройстве является взаимное расположение по потоку измерителя объемного расхода и далее сужающего устройства, что вносит дополнительную погрешность при измерении из-за возможного расширения газообразной среды после сужающего устройства, способствует увеличению ее объема и искажению показаний датчика перепада давления; требуются дополнительные участки трубопровода до и после сужающего устройства для получения достоверных результатов измерения перепада давления; сужающее устройство используется только для получения параметра плотности среды, поскольку общий расход среды измеряется объемным расходомером; дополнительное обрудование в виде сужающего устройства требует дополнительной тарировки межповерочного интервала, особенно в диапазоне до Qмин, вследствие возможных парафиновых отложений, наличие дополнительных вычислительных операций при определении массового расхода.The disadvantages of the known method in the implemented device is the relative position of the flow meter volumetric flow and further constricting device, which introduces an additional measurement error due to the possible expansion of the gaseous medium after the constricting device, contributes to an increase in its volume and distortion of the differential pressure sensor readings; additional sections of the pipeline are required before and after the constriction device to obtain reliable results of measuring the differential pressure; the narrowing device is used only to obtain a parameter of the density of the medium, since the total flow rate of the medium is measured by a volumetric flow meter; additional equipment in the form of a narrowing device requires additional calibration of the calibration interval, especially in the range up to Q min , due to possible paraffin deposits, the presence of additional computational operations in determining the mass flow rate.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение способа измерения массового расхода при ограниченном приборном составе устройства измерения, т.е. сокращение измерительных и вычислительных операций, требующих одновременности для более достоверного измерения массового расхода среды, а также одновременное измерение двух параметров в одном приборном месте.The technical result of the invention is to simplify the method of measuring mass flow with a limited instrumentation of the measuring device, i.e. reduction of measurement and computational operations requiring simultaneity for a more reliable measurement of the mass flow rate of the medium, as well as the simultaneous measurement of two parameters in one instrument place.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ измерения массового расхода среды, включающий измерение объемного расхода по частоте вращения измерителя при нулевом перепаде давления и передачу данных вычислителю, отличающийся тем, что выработанную вычислителем величину крутящего момента привода измерителя делят на частоту вращения измерителя.The technical result is achieved by the fact that a method for measuring the mass flow rate of the medium is proposed, including measuring the volumetric flow rate by the meter’s rotational speed at zero pressure drop and transmitting data to the calculator, characterized in that the magnitude of the meter’s drive torque generated by the calculator is divided by the meter’s rotational speed.

Технический результат достигается тем, что величина крутящего момента определяется током электропривода.The technical result is achieved in that the magnitude of the torque is determined by the current of the electric drive.

Технический результат достигается тем, что величина крутящего момента определяется давлением гидропневмопривода.The technical result is achieved in that the magnitude of the torque is determined by the pressure of the hydraulic actuator.

Предлагается способ измерения массового расхода, в котором объемный расход Q измеряется при нулевом перепаде давления, и для такого режима вычислителем поддерживается требуемый крутящий момент на приводе измерителя и далее вычислитель определяет массовый расход путем отношения этого момента на приводе к частоте вращения измерителя.A method for measuring the mass flow rate is proposed, in which the volume flow rate Q is measured at zero pressure drop, and for this mode the calculator maintains the required torque on the meter drive and the calculator determines the mass flow rate by the ratio of this moment on the drive to the meter speed.

Для реализации способа организуют измерительный участок, на котором проводят измерения объемного расхода с использованием замкнутого контура регулирования по нулевому перепаду давления на измерительном участке (вращающемся измерителе) с помощью привода, выполненного в электромеханическом или пневмогидравлическом вариантах.To implement the method, a measuring section is organized, where volumetric flow measurements are carried out using a closed control loop for zero pressure drop across the measuring section (rotating meter) using a drive made in electromechanical or pneumohydraulic versions.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, где вращающийся измеритель 1 объемного расходомера приводится во вращение приводом 2, частота вращения которого измеряется датчиком 3. Среда Q поступает на вход измерительного участка 4 и проходит через вращающийся измеритель 1 на выход среды 5. Частота вращения n измерителя 1 поддерживается контуром регулирования при ΔР≈0, состоящим из датчика 6 перепада давления, вычислителя 7 и привода 2. Измерительный участок 4 состоит из измерителя 1 и датчика перепада 6.Figure 1 presents a diagram of a device that implements the proposed method, where the rotary meter 1 of the volumetric flow meter is driven by a drive 2, the rotational speed of which is measured by the sensor 3. The medium Q enters the input of the measuring section 4 and passes through the rotary meter 1 to the output of the medium 5. The speed n of the meter 1 is supported by the control circuit at ΔР≈0, consisting of a differential pressure sensor 6, a calculator 7 and a drive 2. The measuring section 4 consists of a meter 1 and a differential sensor 6.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

При измерении датчиком 3 частоты n вращения вала, например от электропривода 2, которая пропорциональна объемному расходу Qоб, устанавливается перепад давления ΔР≈0 на измерителе 1, который компенсируется величиной момента М на валу измерителя 1 во всем диапазоне значений расхода Qоб или оборотов n. В этом состоянии равновесия ΔР≈0 в вычислителе 7 сформированы данные - по частоте n вращения привода 2 от датчика 3 и о значении соответствующего крутящего момента М.When the sensor 3 measures the frequency n of the shaft rotation, for example from the electric drive 2, which is proportional to the volume flow Q about , the pressure drop ΔР≈0 is set on meter 1, which is compensated by the moment M on the shaft of the meter 1 in the entire range of flow rates Q about or revolutions n . In this equilibrium state ΔР≈0 in the calculator 7 data are generated - on the frequency n of rotation of the actuator 2 from the sensor 3 and on the value of the corresponding torque M.

Для сведения перепада давления к нулю ΔР≈0 надо приложить к измерителю 1 некоторый момент М, который определяется текущими потерями по давлению на измерителе 1.To reduce the pressure drop to zero ΔР≈0, it is necessary to apply a certain moment M to meter 1, which is determined by the current pressure losses on meter 1.

Момент М можно представить как М = к 1 Δ Р                            (1)

Figure 00000001
The moment M can be represented as M = to one Δ R (one)
Figure 00000001

где k1 - коэффициент пропорциональности, учитывающий конструктивные (геометрические) параметры расходомера.where k 1 is the coefficient of proportionality, taking into account the structural (geometric) parameters of the flow meter.

Перепад давления на измерителе выражается как ΔР = к 2 ρ Q об 2      (2)

Figure 00000002
,The pressure drop across the meter is expressed as ΔР = to 2 ρ Q about 2 (2)
Figure 00000002
,

где ρ - плотность измеряемой среды; Qоб - объемный расход; к2 - коэффициент пропорциональности. Подставим (2) в (1), получим М = к к ρ Q об 2                                                                                                           (3)

Figure 00000003
where ρ is the density of the measured medium; Q about - volumetric flow rate; to 2 is the coefficient of proportionality. We substitute (2) in (1), we obtain M = to one to ρ Q about 2 (3)
Figure 00000003

Для объемных расходомеров Qоб можно выразить через скорость вращения измерителя n Qоб3 n (4), где к3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий размерность. Подставим (4) в (3) имеем М=к1 к2 ρ Qоб к3 n, откуда, учитывая Qмac=ρ Qоб, получим Qмас4 М/n, где к 4 = 1 / к 1 к 2 к 3 .                                                                                                          (5)

Figure 00000004
For volumetric flow meters, Q о can be expressed in terms of the meter rotation speed n Q о = к 3 n (4), where к 3 is the proportionality coefficient taking into account the dimension. Substituting (4) into (3), we have M = k 1 to 2 ρ Q rev to 3 n, whence, taking into account Q max = ρ Q rev , we get Q mas = to 4 M / n, where to four = one / to one to 2 to 3 . (5)
Figure 00000004

В случае применения электропривода имеем величину тока I, пропорциональную моменту М измерителя, если привод пневмогидравлический - величину давления Р.In the case of using an electric drive, we have a current value I proportional to the moment M of the meter, if the pneumatic-hydraulic drive - pressure P.

Таким образом, величина момента М (или тока I) привода 2, разделенная на частоту вращения n измерителя 1, с учетом постоянного размерного коэффициента k4 является массовым расходом среды Qмас на измерительном участке 4.Thus, the magnitude of the moment M (or current I) of the drive 2, divided by the rotational speed n of the meter 1, taking into account the constant dimensional coefficient k 4, is the mass flow rate of the medium Q mas in the measuring section 4.

Вычислитель 7 указывает на выходе одновременно массовый Qмac и объемный Qоб расходы среды.The calculator 7 indicates the output at the same time mass Q max and volume Q about the flow rate of the medium.

Измерение массового расхода предлагаемым способом имеет следующие преимущества:The mass flow measurement of the proposed method has the following advantages:

- отсутствие квадратичной зависимости «расход - перепад давлений»,- the absence of a quadratic dependence "flow - differential pressure",

- значительное расширение диапазона измерений с сохранением погрешности как в начале шкалы, так и относящейся к концу диапазона,- a significant expansion of the measuring range while maintaining the error both at the beginning of the scale and related to the end of the range,

- отсутствие протечек при нулевом перепаде позволяет измерять расход с максимальной точностью,- the absence of leaks at zero differential allows you to measure flow with maximum accuracy,

- среда не подвергается сжатию и расширению, проходя через измерительный участок при измерении объемного и массового расхода,- the medium is not subjected to compression and expansion, passing through the measuring section when measuring volumetric and mass flow,

- сведение к минимуму влияния плотности и вязкости среды,- minimizing the effects of density and viscosity of the medium,

- фактически диапазон измерения зависит от технических возможностей измерителя и привода (электродвигателя) с большим диапазоном изменения частоты вращения,- in fact, the measurement range depends on the technical capabilities of the meter and the drive (electric motor) with a large range of changes in speed,

- нет необходимости вводить корректирование сигнала по расходу для получения поправок по параметрам среды и окружающей среды - давление, температура, плотность и вязкость,- there is no need to introduce a correction of the flow rate signal to obtain corrections for the parameters of the medium and the environment - pressure, temperature, density and viscosity,

- погрешность исчисляется во всем диапазоне от текущего значения,- the error is calculated in the entire range from the current value,

- повышается точность расходомера из-за отсутствия неучитываемых протечек, уменьшения влияния вязкости, плотности, температуры среды и окружающей среды, повышается точность и надежность расходомера при измерении расходов с высокими уровнями давления, пульсациями давления в широком диапазоне изменения температур измеряемой среды,- the accuracy of the flowmeter is increased due to the absence of unaccounted for leaks, the influence of viscosity, density, temperature of the medium and the environment is reduced, the accuracy and reliability of the flowmeter when measuring flows with high pressure levels, pressure pulsations over a wide range of temperature changes of the measured medium are increased,

- упрощение способа измерения массового расхода при ограниченном приборном составе устройства измерения, т.е. сокращение измерительных и вычислительных операций, требующих одновременности для более достоверного измерения массового расхода среды,- simplification of the method of measuring mass flow with a limited instrumentation of the measuring device, i.e. reduction of measuring and computational operations requiring simultaneity for a more reliable measurement of the mass flow rate of the medium,

- одновременное измерение двух параметров в одном приборном месте для вычисления третьего - массового расхода.- simultaneous measurement of two parameters in one instrument location to calculate the third - mass flow.

Claims (3)

1. Способ измерения массового расхода среды, включающий измерение объемного расхода по частоте вращения измерителя при нулевом перепаде давления и передачу данных вычислителю, отличающийся тем, что величину крутящего момента привода делят на частоту вращения измерителя.1. The method of measuring the mass flow rate of the medium, including measuring the volumetric flow rate of the meter at zero pressure drop and transmitting data to the calculator, characterized in that the magnitude of the drive torque is divided by the speed of the meter. 2. Способ по п.1, величина крутящего момента определяется током электропривода.2. The method according to claim 1, the magnitude of the torque is determined by the current of the electric drive. 3. Способ по п.1, величина крутящего момента определяется перепадом давления гидропневмопривода. 3. The method according to claim 1, the magnitude of the torque is determined by the pressure drop of the hydraulic actuator.
RU2012155956/28A 2012-12-24 2012-12-24 Method to measure mass flow rate of medium RU2521285C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155956/28A RU2521285C1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Method to measure mass flow rate of medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155956/28A RU2521285C1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Method to measure mass flow rate of medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2521285C1 true RU2521285C1 (en) 2014-06-27
RU2012155956A RU2012155956A (en) 2014-06-27

Family

ID=51216019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155956/28A RU2521285C1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Method to measure mass flow rate of medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2521285C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1682791A1 (en) * 1989-04-06 1991-10-07 Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения Mass flow meter
RU2279640C2 (en) * 2004-05-20 2006-07-10 Асим Мустафаевич Касимов Method and device for measuring mass flow rate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1682791A1 (en) * 1989-04-06 1991-10-07 Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения Mass flow meter
RU2279640C2 (en) * 2004-05-20 2006-07-10 Асим Мустафаевич Касимов Method and device for measuring mass flow rate

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012155956A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107407590B (en) With the MEMS thermal flow rate sensor compensated for fluid composition
CN102128666B (en) Method for calibrating Coriolis mass flowmeter
US3550426A (en) Fluid meter field checking method and apparatus
CN107631773B (en) Method for operating a flow measuring device and flow measuring device
US20220034697A1 (en) Wet gas flow rate metering method based on a coriolis mass flowmeter and device thereof
CA3042881A1 (en) Improvements in or relating to the monitoring of fluid flow
CA2823688C (en) Method for in-situ calibrating a differential pressure plus sonar flow meter system using dry gas conditions
CN103206997B (en) Gas Roots flow measuring device and flow correction method for same
García-Berrocal et al. The Coriolis mass flow meter as a volume meter for the custody transfer in liquid hydrocarbons logistics
CN105571661A (en) Calculation method of electromagnetic flowmeter instrument characteristic coefficient based on indication error fitting
RU2521285C1 (en) Method to measure mass flow rate of medium
CN205981318U (en) Mass flow meter
Koech Water density formulations and their effect on gravimetric water meter calibration and measurement uncertainties
Shimada et al. Further investigation into a water flow rig related to calibration
JP2023511744A (en) Flow meter variable compensation method
RU2279640C2 (en) Method and device for measuring mass flow rate
Gupta et al. Tests on various configurations of Coriolis mass flowmeters
van der Beek et al. Gas oil piston prover, primary reference values for gas-volume
RU2686451C1 (en) Method of calibrating a gas flow meter
RU2521721C1 (en) Measuring method of component-by-component flow rate of gas-liquid mixture
US3198009A (en) Mass flowmeter
RU2641505C1 (en) Information and measuring system for measurement of flow and quantity of gas
Koech et al. Effect of elevated temperature on water meter accuracy
RU2273016C2 (en) Arrangement for hydrodynamic measuring of density
RU220926U1 (en) Rotary gas meter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181225