RU2623833C1 - Measuring system for gas acceptance, supplied to agfcs - Google Patents
Measuring system for gas acceptance, supplied to agfcs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623833C1 RU2623833C1 RU2016125025A RU2016125025A RU2623833C1 RU 2623833 C1 RU2623833 C1 RU 2623833C1 RU 2016125025 A RU2016125025 A RU 2016125025A RU 2016125025 A RU2016125025 A RU 2016125025A RU 2623833 C1 RU2623833 C1 RU 2623833C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- ultrasonic
- measuring
- gas
- measuring system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения объема газа, и может быть использовано, например, для измерений объемного расхода и объема газа на входе автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (далее - АГНКС) при рабочих условиях и расчетом потребленного объема газа, приведенного к стандартным условиям.The invention relates to measuring equipment, namely, devices for measuring the volume of gas, and can be used, for example, to measure the volumetric flow rate and gas volume at the inlet of automobile gas-filling compressor stations (hereinafter - CNG filling stations) under operating conditions and the calculation of the consumed gas volume given to standard conditions.
В описании использованы следующие сокращения и термины.The following abbreviations and terms are used in the description.
GALSi 13 - модифицированный алюминиево-кремниевый сплав.GALSi 13 is a modified aluminum-silicon alloy.
GSM - глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени (TDMA - Time Division Multiple Access - множественный доступ с разделением по времени) и частоте (FDMA - Frequency Division Multiple Access - множественный доступ с разделением каналов по частоте). Относится к сетям цифровой сотовой связи второго поколения 2G (от англ. second generation - второе поколение. 1G - аналоговая связь).GSM is the global standard for digital mobile cellular communication with time division multiplexing (TDMA - Time Division Multiple Access - frequency division) and frequency (FDMA - Frequency Division Multiple Access - frequency division multiple access). It belongs to the second generation 2G digital cellular communication networks (from the English second generation - the second generation. 1G - analog communication).
GPRS - надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет.GPRS is an add-on over GSM mobile communication technology that performs packet data transfer. GPRS allows the user of a cellular network to exchange data with other devices in the GSM network and with external networks, including the Internet.
EDGE - цифровая технология беспроводной передачи данных для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G (СРRS)-сетями. Эта технология работает в TDMA- и GSM-сетях. Для поддержки EDGE в сети GSM требуются определенные модификации и усовершенствования.EDGE is a digital wireless data technology for mobile communications that functions as an add-on for 2G and 2.5G (CPRS) networks. This technology works in TDMA and GSM networks. To support EDGE in a GSM network, certain modifications and enhancements are required.
3G - (от англ. third generation - третье поколение), широкополосная цифровая сотовая связь, набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создает канал передачи данных. В настоящее время из-за массовых рекламных акций под этим термином чаще всего подразумевается технология UMTS с надстройкой HSPA. Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на границе дециметрового и сантиметрового диапазона, как правило, в диапазоне около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 3,6 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и различный контент.3G - (from the English. Third generation - the third generation), broadband digital cellular communications, a set of services that combines both high-speed mobile access with Internet services, and radio technology that creates a data channel. Currently, due to massive promotions, this term most often refers to UMTS technology with an HSPA add-on. Third-generation mobile communications are being built on the basis of packet data transmission. Third-generation 3G networks operate on the border of the decimeter and centimeter ranges, as a rule, in the range of about 2 GHz, transmitting data at speeds up to 3.6 Mbit / s. They allow you to organize video telephony, watch movies and various content on your mobile phone.
4G/LTE - (от англ. fourth generation - четвертое поколение) - поколение мобильной связи с повышенными требованиями. К четвертому поколению принято относить технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с - подвижным и 1 Гбит/с - стационарным абонентам.4G / LTE - (from the English. Fourth generation - fourth generation) - a generation of mobile communications with advanced requirements. To the fourth generation, it is customary to attribute technologies that allow data transmission at a speed exceeding 100 Mbit / s to mobile and 1 Gbit / s to stationary subscribers.
UART - Универсальный асинхронный приемопередатчик (УАЛЛ, англ. Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, UART) - узел вычислительных устройств, предназначенный для организации связи с другими цифровыми устройствами. Преобразует передаваемые данные в последовательный вид так, чтобы было возможно передать их по цифровой линии другому аналогичному устройству. Представляет собой логическую схему, с одной стороны подключенную к шине вычислительного устройства, а с другой имеющую два или более выводов для внешнего соединения. UART может представлять собой отдельную микросхему (например, Intel 18251, 18250) или являться частью большой интегральной схемы (например, микроконтроллера). Используется для передачи данных через последовательный порт компьютера, часто встраивается в микроконтроллеры.UART - Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (UART) - a node of computing devices designed to communicate with other digital devices. Converts the transmitted data in a serial form so that it is possible to transfer them digitally to another similar device. It is a logic circuit connected on one side to the bus of a computing device, and on the other having two or more pins for external connection. UART can be a separate chip (for example, Intel 18251, 18250) or be part of a large integrated circuit (for example, a microcontroller). Used to transfer data through the serial port of a computer, often embedded in microcontrollers.
ModBusRTU - открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave). Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232. Контроллеры на шине Modbus взаимодействуют, используя master-slave модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа. Обычно в сети есть только одно ведущее, так называемое, «главное» (англ. master) устройство, и несколько ведомых - «подчиненных» (англ. slaves) устройств. Главное устройство (мастер) инициирует транзакции (передает запросы). Мастер может адресовать запрос индивидуально любому подчиненному или инициировать передачу широковещательного сообщения для всех подчиненных устройств. Подчиненное устройство, опознав свой адрес, отвечает на запрос, адресованный именно ему. При получении широковещательного запроса ответ подчиненными устройствами не формируется. Спецификация Modbus описывает структуру запросов и ответов. Их основа - элементарный пакет протокола, так называемый PDU (Protocol Data Unit). Структура PDU не зависит от типа линии связи и включает в себя код функции и поле данных. Код функции кодируется однобайтовым полем и может принимать значения в диапазоне 1…127. Диапазон значений 128…255 зарезервирован для кодов ошибок. Поле данных может быть переменной длины. Размер пакета PDU ограничен 253 байтами. Для передачи пакета по физическим линиям связи PDU помещается в другой пакет, содержащий дополнительные поля. Этот пакет носит название ADU (Application Data Unit). Формат ADU зависит от типа линии связи. Существуют три варианта ADU, два для передачи данных через асинхронный интерфейс и один - через TCP/IP сети. Modbus RTU - компактный двоичный вариант для передачи через асинхронный интерфейс. Сообщения разделяются по паузе в линии. Сообщение должно начинаться и заканчиваться интервалом тишины, длительностью не менее 3,5 символов при данной скорости передачи. Во время передачи сообщения не должно быть пауз длительностью более 1,5 символов. Для скоростей более 19200 бод допускается использовать интервалы 1,75 и 0,75 мс, соответственно.ModBusRTU is an open communication protocol based on the master-slave architecture. It is widely used in industry for organizing communications between electronic devices. It can be used to transmit data via serial communication lines RS-485, RS-422, RS-232. Modbus controllers communicate using a master-slave transaction-based model consisting of a request and a response. Usually in a network there is only one master, the so-called “main” (English master) device, and several slaves - “subordinate” (English slaves) devices. The main device (master) initiates transactions (sends requests). The master can address the request individually to any slave, or initiate the transmission of a broadcast message for all slave devices. The slave device, recognizing its address, responds to a request addressed specifically to it. Upon receipt of a broadcast request, a response by slaves is not generated. The Modbus specification describes the structure of requests and responses. Their basis is an elementary protocol package, the so-called PDU (Protocol Data Unit). The structure of the PDU is independent of the type of communication line and includes a function code and a data field. The function code is encoded in a single-byte field and can take values in the
Известна система под названием «Устройство для измерения расхода газа на АГНКС» по патенту РФ №95828 на полезную модель с приоритетом от 30.03.2010 МПК G01F 1/34 (2006.01). Она относится к измерительной технике и предназначена для измерения расхода природного сжатого газа на АГНКС при заправке газобаллонного оборудования автомашин сжатым природным газом. Выполнена в виде трубки Вентури со штуцерами отбора воздуха в широком и узком сечениях, к которым соответственно присоединены датчики давления и температуры, выходы которых подключены к вычислительному блоку, причем, за мерной шайбой, выполненной с косым срезом, устанавливается кольцо с «затенением» под углом от 30 до 50° к потоку газа, которое в месте измерения статического давления создает дополнительную скорость движения газа, вызывая большее изменение (уменьшение) статического давления, и расширяет диапазон измерения перепада давления газа Рп/Рст, что обеспечивает полноценную заправку газобаллонного оборудования автомашин при сохранении скорости движения газа в минимальном сечении мерной шайбы. Однако, при использовании указанного устройства общий расход газа на АГНКС можно определить только в одном направлении и только по сумме показаний нескольких расходомеров, установленных на каждой топливораздаточной колонке. Кроме того, в данной конфигурации не реализован учет газа затраченного на собственные технологические потери при работе оборудования, учет газа на отопление станции АГНКС и др. Принцип действия расходомеров основан на методе измерения переменного перепада давления на трубе «Вентури». Данный способ измерения имеет ряд недостатков: узкий динамический диапазон измерения - не более 1:10, вследствие ограниченных возможностей применяемых преобразователей перепада давления, а также невозможность выполнения измерений обратных потоков газа, существующих при различных технологических режимах работы АГНКС. Метод измерения - косвенный, поскольку первичный измеряемый параметр это не расход или скорость, а перепад давления. Точность вычисления объемного расхода газа будет зависеть от многочисленных параметров определенных как условно-постоянные величины. Состояние трубки Вентури и предлагаемой к установке затеняющей диафрагмы сильно влияют на показания т.к. профиль трубки и состояние кромки диафрагмы (зависят от степени загрязнения) влияют на фактический коэффициент истечения, используемый в математическом расчете как условно-постоянный параметр. Кроме того, комплект дополнительных средств измерения параметров газа существенно приводит к удорожанию всей измерительной системы.A known system called "Device for measuring gas flow at CNG stations" according to the patent of the Russian Federation No. 95828 for a utility model with a priority of March 30, 2010 IPC G01F 1/34 (2006.01). It relates to measuring equipment and is designed to measure the consumption of natural compressed gas at CNG filling stations when filling in gas equipment for cars with compressed natural gas. It is made in the form of a Venturi tube with air intake fittings in a wide and narrow section, to which pressure and temperature sensors are connected respectively, the outputs of which are connected to the computing unit, and, behind a measuring washer made with an oblique cut, a ring with “shading” is installed at an angle from 30 to 50 ° to the gas flow, which at the place of measurement of static pressure creates an additional gas velocity, causing a greater change (decrease) in static pressure, and extends the measurement range of the differential pressure I have gas Рп / Рст, which provides full-fledged filling of gas equipment for automobiles while maintaining the gas velocity in the minimum cross section of the measuring washer. However, when using this device, the total gas flow rate at the CNG filling station can be determined only in one direction and only by the sum of the readings of several flow meters installed on each fuel dispenser. In addition, in this configuration, the metering of gas spent on its own technological losses during equipment operation, gas metering for heating of the CNG station, etc. is not implemented. The principle of operation of the flow meters is based on the method of measuring the variable pressure drop on the Venturi pipe. This measurement method has several disadvantages: a narrow dynamic measurement range of not more than 1:10, due to the limited capabilities of the used differential pressure transducers, as well as the inability to perform measurements of the reverse gas flows existing at various technological operating modes of CNG filling stations. The measurement method is indirect, since the primary measured parameter is not the flow rate or speed, but the pressure drop. The accuracy of calculating the gas volumetric flow rate will depend on numerous parameters defined as conditionally constant values. The condition of the venturi and the shading diaphragm proposed for installation strongly affect the readings. the tube profile and the state of the edge of the diaphragm (depending on the degree of contamination) affect the actual coefficient of outflow, used in mathematical calculation as a conditionally constant parameter. In addition, a set of additional means of measuring gas parameters significantly leads to an increase in the cost of the entire measuring system.
Также известен «Ультразвуковой расходомер-счетчик газа» по патенту РФ №2336499 на изобретение с приоритетом от 21.03.2007 МПК G01F 1/66 (2006.01), G01F 15/04 (2006.01). Данное устройство используют для измерения объемного расхода газа ультразвуковой метод измерения разницы времени прохождения сигнала по потоку и против потока и имеет в своем составе встроенный корректор расхода и объема газа, приводящий измеренное значение объемного расхода газа к стандартным условиям по ГОСТ 2939 «Газы. Условия для приведения объема» с использованием датчиков давления и температуры, а также известных зависимостей физико-химических показателей газа. Измерение скорости потока природного газа осуществляют посредством:Also known is the "Ultrasonic flowmeter-gas meter" according to the patent of the Russian Federation No. 2336499 for an invention with priority dated March 21, 2007 IPC G01F 1/66 (2006.01), G01F 15/04 (2006.01). This device is used to measure the volumetric flow rate of gas by the ultrasonic method for measuring the difference in the time the signal travels upstream and downstream and incorporates a built-in corrector for the flow rate and volume of the gas, bringing the measured value of the volumetric flow rate to standard conditions according to GOST 2939 “Gases. Conditions for bringing the volume ”using pressure and temperature sensors, as well as the known dependences of the physicochemical parameters of the gas. The measurement of the flow rate of natural gas is carried out by:
- поочередного излучения ультразвуковых импульсов в мерном участке трубопровода по направлению потока газа и против него;- alternating emission of ultrasonic pulses in the measured section of the pipeline in the direction of gas flow and against it;
- приема излученных ультразвуковых импульсов;- receiving radiated ultrasonic pulses;
- преобразования принятых ультразвуковых импульсов в электрический сигнал;- conversion of received ultrasonic pulses into an electrical signal;
- измерения временных интервалов между моментами излучения и приема каждого из указанных ультразвуковых импульсов;- measuring time intervals between the moments of radiation and reception of each of these ultrasonic pulses;
- вычислительных процедур, учитывающих величины измеренных временных интервалов и геометрические размеры мерного участка. Вычисление объемного расхода газа осуществляется по геометрическим размерам мерного участка и измеренной скорости потока природного газа, скорректированной в зависимости от измеренного давления и параметров газа. Ультразвуковой расходомер-счетчик имеет определенные недостатки. В частности ультразвуковой расходомер-счетчик не предусматривает возможность применить его для учета газа поставляемого на АГНКС. В формулах вычисления объемного расхода газа приведенного к стандартным условиям, а именно для расчета коэффициента сжимаемости и адиабаты природного газа используются условно-постоянные параметры по ГОСТ 30319-96 «Газ природный. Методы расчета физических свойств» значения, которых справедливы только для давлений газа не более 0,2 МПа. В связи с тем, что практически все АГНКС на территории РФ подключают к газопроводам высокого давления от 0,6 МПа до 1,2 МПа, практическое применение данного изобретения в составе измерительных систем не позволит получить необходимую точность измерения не хуже 1% по объемному расходу газа.- computational procedures that take into account the values of the measured time intervals and the geometric dimensions of the measuring section. The calculation of the volumetric gas flow rate is carried out according to the geometric dimensions of the measured section and the measured flow rate of natural gas, adjusted depending on the measured pressure and gas parameters. An ultrasonic flow meter has certain disadvantages. In particular, the ultrasonic flowmeter-counter does not provide for the possibility of using it to account for the gas supplied to the CNG filling station. In the formulas for calculating the volumetric gas flow reduced to standard conditions, namely, for calculating the compressibility coefficient and adiabat of natural gas, conditionally constant parameters are used according to GOST 30319-96 “Natural gas. Methods for calculating physical properties ”values that are valid only for gas pressures of not more than 0.2 MPa. Due to the fact that almost all CNG filling stations in the Russian Federation are connected to high pressure gas pipelines from 0.6 MPa to 1.2 MPa, the practical application of this invention as part of measuring systems will not allow to obtain the necessary measurement accuracy of at least 1% by volume of gas flow .
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой измерительной системы является измерительная система под названием «Узел учета газа на АГНКС» (см. http://npk-pmo.ru/agnks). Данная система также имеет измерительный и регистрирующий узлы. Измерительный узел состоит из двух вихревых расходомеров ИРВИС-РС-4 (см. http://www.npk-pmo.ru/rs4) и участка трубопровода между ними. Два расходомера необходимы потому, что процесс формирования потока газа при работе АГНКС является двунаправленным. При отключении компрессоров возникают переменные обратные потоки, а каждый из расходомеров может измерять скорость потока только в одном направлении. С учетом этого, расходомеры включены встречно для выполнения измерений прямого и обратного потока на одном трубопроводе. Каждый расходомер состоит из измерительного отрезка трубы, первичного преобразователя расхода, первичного преобразователя давления и первичного преобразователя температуры. Таким образом, измерительный узел содержит по меньшей мере два расходомера, соответственно, с двумя преобразователями расхода, двумя измерительными отрезками трубы, двумя датчиками температуры, двумя датчиками давления, и участок трубы между расходомерами. Преобразователь расхода представляет собой тело обтекания внутри измерительного отрезка трубы с установленным в нем детектором вихрей. Детектор вихрей представлен в виде электронного устройства с чувствительным к пульсациям измеряемой среды элементом, который регистрирует частоту вихреобразования, обрабатывает ее и формирует выходной частотный сигнал. В качестве детектора вихрей используют от двух до четырех пар датчиков пульсаций скорости или давления газа. Регистрирующий узел состоит из расходомерного шкафа с двумя вычислителями расхода, по одному на каждый расходомер, и цифровым суммирующим регистратором, выполняющим окончательный подсчет результирующей по объему поставленного газа. Принцип измерения расхода газа основан на детектировании частоты вихрей, образующихся в потоке при обтекании призмы расположенной в расходомере поперек потока. Поэтому, в указанной системе применены два расходомера, каждый из которых учитывает газ в своем направлении. Измерительную информацию от каждого вычислителя расхода заводят на цифровой суммирующий регистратор и выполняют вычисление результирующего объемного расхода газа, поставленного на АГНКС. Однако данная система имеет ряд недостатков. К числу которых следует отнести узкий динамический диапазон измерений, то есть отношение максимального измеряемого расхода к минимальному, не превышающее значений от 1:20 до 1:40. Это обусловлено тем, что прямые и обратные потоки регистрируются двумя расходомерами независимо, а минимальное пороговое значение измеряемой скорости потока для вихревого расходомера составляет от 0,05 до 0,2 м/сек. Кроме того, возникающие в ходе работы АГНКС колебания и малые расходы в трубопроводе между расходомерами, например, при скорости потока от 0,006 до 0,012 м/сек, не учитываются. Это, в конечном итоге, ведет к увеличению погрешности измерений, которая составляет более 1% от общего объема газа, поставленного на АГНКС. Кроме того, расположение вычислителей расхода в регистрирующем узле снижает скорость получения результирующей по объему поставленного на АГНКС газа, и не позволяет размещать регистрирующий узел далее чем на триста метров от измерительного, поскольку передачу аналоговых сигналов от расходомеров в вычислители расхода для дальнейшей обработки осуществляют по аналоговым каналам.The closest analogue (prototype) of the claimed measuring system is a measuring system called "Gas metering station at CNG stations" (see http://npk-pmo.ru/agnks). This system also has measuring and recording units. The measuring unit consists of two IRVIS-RS-4 vortex flowmeters (see http://www.npk-pmo.ru/rs4) and a pipeline section between them. Two flowmeters are necessary because the process of forming a gas flow during the operation of CNG stations is bidirectional. When the compressors are turned off, variable reverse flows occur, and each of the flow meters can measure the flow rate in only one direction. With this in mind, flow meters are included in the opposite direction to perform forward and reverse flow measurements on the same pipeline. Each flow meter consists of a measuring pipe section, a primary flow transducer, a primary pressure transducer and a primary temperature transducer. Thus, the measuring unit contains at least two flow meters, respectively, with two flow transducers, two measuring pipe sections, two temperature sensors, two pressure sensors, and a pipe section between the flow meters. The flow transducer is a body around the flow inside the measuring section of the pipe with a vortex detector installed in it. The vortex detector is presented in the form of an electronic device with an element sensitive to pulsations of the measured medium, which registers the vortex formation frequency, processes it, and generates an output frequency signal. As a vortex detector, two to four pairs of gas velocity or pressure pulsation sensors are used. The recording unit consists of a flow meter cabinet with two flow calculators, one for each flow meter, and a digital totalizing recorder that performs the final calculation of the resultant volume of gas supplied. The principle of measuring gas flow is based on detecting the frequency of the vortices generated in the stream when flowing around a prism located in the flow meter across the stream. Therefore, in this system two flow meters are used, each of which takes into account gas in its direction. The measurement information from each flow computer is entered into a digital totalizing recorder and the resulting volumetric gas flow rate delivered to the CNG filling station is calculated. However, this system has several disadvantages. Which should include a narrow dynamic range of measurements, that is, the ratio of the maximum measured flow to the minimum, not exceeding values from 1:20 to 1:40. This is due to the fact that the forward and reverse flows are registered by two flowmeters independently, and the minimum threshold value of the measured flow velocity for a vortex flowmeter is from 0.05 to 0.2 m / s. In addition, fluctuations arising during the operation of CNG filling stations and low flow rates in the pipeline between flowmeters, for example, at a flow velocity of 0.006 to 0.012 m / s, are not taken into account. This, ultimately, leads to an increase in measurement error, which is more than 1% of the total volume of gas supplied to CNG stations. In addition, the location of the flow calculators in the recording unit reduces the speed of obtaining the gas resulting from the volume supplied to the CNG filling station and does not allow placing the recording unit further than three hundred meters from the measuring one, since the transmission of analog signals from the flow meters to the flow calculators is carried out via analog channels .
Задача авторов изобретения заключалась в создании измерительной системы, позволяющей вычислять объемный расход газа с меньшей погрешностью и большим динамическим диапазоном измерений, а также увеличить скорость получения результирующего объема газа, поставленного на АГНКС и обеспечить возможность размещения регистрирующего узла на большем расстоянии от измерительного. Технический результат состоит в увеличении динамического диапазона и повышении точности измерений объемного расхода газа за счет применения измерительного узла, состоящего из ультразвукового расходомера с возможностью многолучевого измерения скорости потока в прямом и обратном направлении, а также за счет реализации программного алгоритма обработки сигналов с ультразвуковых приемопередатчиков, позволяющего распознавать направление потока. Кроме того, технический результат состоит в увеличении скорости получения результирующего объема газа, поставленного на АГНКС, и радиуса расположения регистрирующего узла за счет размещения вычислителя расхода непосредственно на расходомере в измерительном узле, и передачи данных в регистрирующий узел по цифровым каналам.The task of the inventors was to create a measuring system that allows you to calculate the volumetric flow of gas with a smaller error and a large dynamic range of measurements, as well as increase the speed of obtaining the resulting volume of gas delivered to the CNG filling station and provide the possibility of placing the recording unit at a greater distance from the measuring one. The technical result consists in increasing the dynamic range and increasing the accuracy of measuring the volumetric gas flow through the use of a measuring unit consisting of an ultrasonic flow meter with the possibility of multipath measurement of the flow velocity in the forward and reverse directions, as well as through the implementation of a software algorithm for processing signals from ultrasonic transceivers, allowing recognize the direction of flow. In addition, the technical result consists in increasing the speed of obtaining the resulting volume of gas supplied to the CNG filling station and the radius of the location of the recording unit by placing the flow computer directly on the flowmeter in the measuring unit, and transmitting data to the recording unit via digital channels.
Сущность изобретения состоит в том, что в измерительной системе для учета газа, поставляемого на АГНКС, выполненной с возможностью учета двунаправленных потоков и состоящей из связанных между собой измерительного и регистрирующего узлов, измерительный узел состоит из ультразвукового расходомера и преобразователей давления и температуры, причем ультразвуковой расходомер выполнен из соединенных между собой электронного блока с вычислителем расхода и ультразвукового преобразователя расхода, корпус которого содержит измерительный отрезок трубы с отверстиями в местах установки ультразвуковых приемопередатчиков и, по меньшей мере, четыре пары ультразвуковых приемопередатчиков, расположенных под углом к направлению потока, с возможностью образования по меньшей мере, четырех измерительных лучей, а преобразователи давления и температуры соединены с электронным блоком расходомера.The essence of the invention lies in the fact that in the measuring system for metering gas supplied to CNG stations, configured to record bidirectional flows and consisting of interconnected measuring and recording nodes, the measuring node consists of an ultrasonic flow meter and pressure and temperature transducers, moreover, an ultrasonic flow meter made of interconnected electronic unit with a flow computer and an ultrasonic flow transducer, the housing of which contains a measuring ezok tube with holes in the places of installation of ultrasonic transceivers, and at least four pairs of ultrasonic transceivers disposed at an angle to the direction of flow, to form at least four measuring beams, and the pressure and temperature transducers connected to an electronic meter unit.
Сущность изобретения состоит также в том, что корпус ультразвукового преобразователя расхода выполнен в виде измерительного отрезка трубы с патрубками для установки ультразвуковых приемопередатчиков.The essence of the invention also lies in the fact that the housing of the ultrasonic flow transducer is made in the form of a measuring pipe section with nozzles for installing ultrasonic transceivers.
Кроме того, сущность изобретения состоит в том, что в заявленной измерительной системе ультразвуковой преобразователь расхода может быть выполнен с возможностью хордового или диаметрального расположения пар приемопередатчиков.In addition, the essence of the invention lies in the fact that in the inventive measuring system, the ultrasonic flow transducer can be made with the possibility of a chordal or diametrical arrangement of pairs of transceivers.
Вместе с тем сущность изобретения состоит в том, что в заявленной измерительной системе регистрирующий узел может состоять из расходомерного шкафа с панельным компьютером или регистратором на базе микроконтроллера либо микропроцессора.However, the essence of the invention lies in the fact that in the inventive measuring system, the recording unit may consist of a flow meter cabinet with a panel computer or a recorder based on a microcontroller or microprocessor.
Также, сущность изобретения состоит в том, что в заявленной измерительной системе корпус ультразвукового преобразователя может быть выполнен с возможностью защиты ультразвуковых приемопередатчиков от атмосферного воздействия и осадков, как всех вместе, так и каждого в отдельности или попарно.Also, the essence of the invention lies in the fact that in the claimed measuring system, the housing of the ultrasonic transducer can be made with the possibility of protecting the ultrasonic transceivers from weathering and precipitation, both collectively and individually or in pairs.
Изобретение поясняется графически, гдеThe invention is illustrated graphically, where
На фиг. 1 изображен общий вид измерительной системы для учета газа.In FIG. 1 shows a general view of a measuring system for gas accounting.
На фиг. 2 изображена функциональная схема измерительной системы.In FIG. 2 shows a functional diagram of a measuring system.
На фиг. 3 изображен четырехлучевой расходомер с хордовым расположением лучей в аксонометрический проекции.In FIG. 3 shows a four-beam flow meter with a chordal arrangement of beams in a perspective view.
На фиг. 4 изображен четырехлучевой расходомер с хордовым расположением лучей в аксонометрический проекции со снятой крышкой ультразвуковых приемопередатчиков.In FIG. 4 shows a four-beam flow meter with a chord arrangement of beams in axonometric projection with the cover of ultrasonic transceivers removed.
На фиг. 5 изображен четырехлучевой расходомер с диаметральным расположением лучей в аксонометрический проекции.In FIG. 5 shows a four-beam flowmeter with a diametrical arrangement of beams in axonometric projection.
На фиг. 6 изображен четырехлучевой расходомер с диаметральным расположением лучей в аксонометрический проекции со снятой крышкой ультразвуковых приемопередатчиков.In FIG. 6 shows a four-beam flowmeter with a diametrical arrangement of beams in a perspective view with the cover of ultrasonic transceivers removed.
На фиг. 7 изображен разрез А-А четырехлучевого расходомера с хордовым расположением лучейIn FIG. 7 shows a section AA of a four-beam flow meter with a chord arrangement of beams
На фиг. 8 изображен разрез В-В четырехлучевого расходомера с диаметральным расположением лучей.In FIG. 8 shows a section BB of a four-beam flowmeter with a diametrical arrangement of beams.
На фиг. 9 изображен ультразвуковой приемопередатчик с втулкой.In FIG. 9 shows an ultrasonic transceiver with a sleeve.
На фиг. 10 изображен электронный блок в разрезе.In FIG. 10 is a sectional view of an electronic unit.
На фиг. 11 изображен вычислитель расхода.In FIG. 11 shows a flow computer.
На фиг. 12 изображен вычислитель расхода в разрезе.In FIG. 12 is a cross-sectional flow computer.
На фиг. 13 изображен расходомерный шкаф с компьютером.In FIG. 13 shows a flow cabinet with a computer.
На фиг. 14 изображен расходомерный шкаф с компьютером, вид на нижнюю панель.In FIG. 14 shows a flow cabinet with a computer, view of the bottom panel.
На фиг. 15 изображен расходомерный шкаф с компьютером с открытой дверцей.In FIG. 15 shows a flow cabinet with a computer with an open door.
На фиг. 16 изображен расходомерный шкаф с компьютером, вид на дверцу изнутри.In FIG. 16 shows a flow cabinet with a computer, a view of the door from the inside.
На фиг. 17 изображен расходомерный шкаф с регистратором на базе микроконтроллера, либо микропроцессора, в пластиковом корпусе.In FIG. 17 shows a flow meter cabinet with a recorder based on a microcontroller or microprocessor in a plastic case.
На фиг. 18 изображен расходомерный шкаф с регистратором на базе микроконтроллера, либо микропроцессора, в пластиковом корпусе - вид со снятой передней крышкой.In FIG. 18 shows a flow cabinet with a recorder based on a microcontroller or microprocessor, in a plastic case - view with the front cover removed.
На фиг. 19 изображен расходомерный шкаф с регистратором на базе микроконтроллера, либо микропроцессора, в пластиковом корпусе - вид на нижнюю панель.In FIG. 19 shows a flow cabinet with a recorder based on a microcontroller or microprocessor, in a plastic case - view of the bottom panel.
На фиг. 20 изображена базовая схема измерения скорости потока, справедливая для каждой пары ультразвуковых приемопередатчиков образующей луч.In FIG. 20 depicts a basic flow velocity measurement pattern valid for each pair of beam forming ultrasonic transceivers.
В предпочтительном варианте исполнения заявляемая измерительная система для учета газа состоит из измерительного 1 и регистрирующего 2 узлов. Измерительный узел 1 состоит из расходомера 3 и преобразователя температуры 4. Расходомер 3 с помощью фланцев 5 герметично соединен с фланцами 6 подающего трубопровода 7 АГНКС посредством болтов 8 и прокладок 9. Расходомер 3 состоит из ультразвукового преобразователя расхода 10, электронного блока 11 с вычислителем расхода 12 и первичного преобразователя давления 13. Причем первичный преобразователь давления 13 предпочтительно выполнен с возможностью защиты от взрыва. Первичный преобразователь давления 13 подключен к электронному блоку 11 при помощи кабеля. Преобразователь температуры 4 расположен на подающем трубопроводе 7 АГНКС и также подключен к электронному блоку 11 при помощи кабеля. Регистрирующий узел 2 состоит из расходомерного шкафа 14 с установленным программным обеспечением. Измерительный 1 и регистрирующий 2 узлы связаны между собой кабелем для обеспечения электропитания расходомера 3 от расходомерного шкафа 14 и, по меньшей мере, одним цифровым каналом передачи данных. Регистрирующий узел 2 расположен на расстоянии до двух километров от измерительного узла 1.In a preferred embodiment, the inventive measuring system for gas accounting consists of measuring 1 and registering 2 nodes. The measuring
Ультразвуковой преобразователь расхода 10 предпочтительно выполнен в виде корпуса 15, содержащего измерительный отрезок трубы 16 с отверстиями в местах установки ультразвуковых приемопередатчиков 17, либо в виде измерительного отрезка трубы 16 с патрубками 18 для установки ультразвуковых приемопередатчиков 17. Ультразвуковой преобразователь расхода 10 содержит, по меньшей мере, четыре пары ультразвуковых приемопередатчиков 17. Ультразвуковые приемопередатчики 17 установлены в корпусе 15, либо в патрубках 18 измерительного отрезка трубы 16. Причем ультразвуковые приемопередатчики 17 установлены под углом к направлению потока, но без искажения его профиля в измерительном отрезке трубы 16. Ультразвуковые приемопередатчики 17 попарно образуют в измерительном отрезке трубы 16, по меньшей мере, четыре измерительных луча. Расположение лучей в измерительном отрезке трубы 16 может быть хордовым либо диаметральным. Угол наклона ультразвуковых приемопередатчиков 17 не влияет на точность измерений. Корпус 15 предпочтительно выполнен из углеродистой или коррозионностойкой стали, устойчивой к солевому туману и другим химическим веществам, в том числе к парам сероводорода и соляной кислоты. Ультразвуковые приемопередатчики 17 состоят из пъезоакустических преобразователей 19, установленных во втулки-держатели 20 с уплотнительными кольцами. Корпус 15 выполнен с защитой 21 от атмосферного воздействия и осадков. Защита 21 может быть выполнена в виде нескольких крышек для предохранения приемопередатчиков 17 от осадков по отдельности или попарно, или в виде кожуха для защиты всех приемопередатчиков сразу.The
Электронный блок 11 в предпочтительном варианте исполнения представляет собой вычислитель расхода 12 и комплекс электронных плат 22. Причем комплекс электронных плат 22 предназначен для управления ультразвуковыми приемопередатчиками 17 и считывания данных с преобразователей температуры 4 и давления 13. Комплекс электронных плат 22 смонтирован в металлическом корпусе 23, установлен на корпусе 15 расходомера 3 и закрыт специальной крышкой 24. Крышка 24 защищает комплекс электронных плат 22 от воздействия окружающей среды уплотнительным кольцом 25. Причем крышка 24 сконструирована с возможностью выдержать внутренний взрыв без деформирования. Крышка 24 прикреплена к корпусу 15 расходомера 3 посредством винтов 26. Электронный блок 11 выполнен с разъемами 27 и 28 для подключения преобразователя температуры 4 и преобразователя давления 13. Комплекс электронных плат 22 электронного блока 11 включает: плату подключений 29, плату управления 30 плату преобразователя 31, плату барьера искрозащиты 32. Плата подключений 29 выполнена с возможностью подключения кабелей от ультразвуковых приемопередатчиков 17 к плате управления 30. Плата управления 30, содержит блок электронного коммутатора 33, вычислительно преобразовательный блок 34, аналого-цифровой преобразователь 35 и интерфейс связи 36. Плата управления 30 выполнена с возможностью управления и коммутации каналов передачи данных от ультразвуковых приемопередатчиков 17 и фильтрации шумов. Кроме того, плата управления 30 выполнена с возможностью обработки информации от платы преобразователя 31, ультразвуковых приемопередатчиков 17. Плата преобразователя 31 содержит: генератор измерительных импульсов 37, измеритель временных интервалов 38, усилитель 39. Плата преобразователя 31 выполнена с возможностью усиления аналоговых сигналов от ультразвуковых приемопередатчиков 17 и фильтрации шумов. Кроме того, плата преобразователя 31 выполнена с возможностью автоматической регулировки усиления, преобразования аналоговых измерений времени в цифровую форму и передачи данных в расходомерный шкаф 14 для дальнейшей обработки. Плата барьера искрозащиты 32 выполнена с возможностью обеспечения питанием преобразователя температуры 4 и преобразователя давления 13 через разъемы 27 и 28. Кроме того, плата барьера искрозащиты 32 выполнена с возможностью защиты искробезопасных цепей от высоковольтных разрядов и статического электричества.The
Вычислитель расхода 12 в предпочтительном варианте исполнения представляет собой комплекс электронных плат 40, смонтированный во взрывонепроницаемый корпус 41. Взрывонепроницаемый корпус 41 предпочтительно выполнен из коррозионностойкого модифицированного алюминиево-кремниевого сплава, устойчивого к солевому туману и другим химическим веществам, в том числе к парам сероводорода и соляной кислоты или другого материала, например, GALSi 13. Комплекс электронных плат 40 вычислителя расхода 12 содержит по меньшей мере: плату внешних подключений 42, плату связи и питания 43, плату центрального процессорного устройства (далее ЦПУ) 44, плату индикации 45, плату модема беспроводной связи 46, устройство ввода 47, элементы управления 48, разъем 49 для установки антенны. Плата внешних подключений 42 выполнена с возможностью подключения питания (+12…+24 В) от блока питания 50 в расходомерном шкафу 14 или подключения автономного батарейного источника питания (+3,6 В). Плата связи и питания 43 с расположенным на ней блоком связи и питания 51, выполнены с возможностью обеспечения связи с расходомерным шкафом 14 и обеспечения питанием всего электронного блока 11. Плата ЦПУ 44, на которой расположен блок архива 52 выполнена с возможностью обеспечения и контроля взаимодействия цифровых блоков вычислительной части прибора, а именно электронного блока 11 с вычислителем расхода 12, а также вычисления и обработки входящей информации и также передачи информации другим устройствам. Плата индикации 45 выполнена с возможностью отображения информации через связанный с ней блок индикации 53, а также с возможностью установки и поддержки модуля Bluetooth. В качестве блока индикации 53, используют например, жидкокристаллический или сенсорный экран. Причем блок индикации 53 выполнен с возможностью отображения текущих измеренных значений, диагностики и журналов. Плата модема беспроводной связи 46 выполнена с возможностью беспроводной передачи данных, например, по стандартам GSM, GPRS, EDGE, 3G, 4G/LTE и т.п. Устройство ввода 47, выполнено, например, в виде стилуса - магнитного карандаша, предназначенного для управления данными, отображаемыми на ЖКИ. Элементы управления 48 выполнены, например, в виде клавиатуры.The
В предпочтительном варианте исполнения расходомерный шкаф 14 выполнен в виде металлического корпуса 54 с возможностью крепления к вертикальной плоскости и содержит панельный компьютер 55. Панельный компьютер 55 представляет собой влагозащищенный компьютер-моноблок с установленным программным обеспечением, сенсорным экраном 56 и встроенным модемом 57. Панельный компьютер 55 выполнен с возможностью архивирования в энергонезависимой памяти и вывода на сенсорный экран 56 результатов измерений, вычислений (объема, расхода, температуры и давления) и параметров функционирования измерительной системы. Кроме того, панельный компьютер 55 выполнен с возможностью ввода и регистрации значений условно-постоянных величин; защиты от несанкционированного доступа к параметризации и архивам; разделения и ограничения напряжения и тока в искробезопасных цепях; обеспечения питания расходомера от промышленной сети или внутренней аккумуляторной батареи. Встроенный модем 57 выполнен с возможностью передачи данных по беспроводным каналам связи, например, GSM/CSD, GPRS/EDGE, 3G и т.п. Расходомерный шкаф 14 содержит также блок питания 50 и интерфейс связи 58. Блок питания 50 включает плату обеспечения искрозащиты 59 и аккумуляторные батареи (АКБ) 60. Интерфейс связи 58 находится на нижней панели корпуса 54 и состоит из внешней антенны 61 встроенного модема 57 и разъемов 62 для подключения электронного блока 11, разъемов Ethernet 63, разъемов USB 64, разъема для подключения внешних устройств 65. Также на нижней панели корпуса 54 расположены выключатель сети 220 В 66, клемма заземления 67 и индикатор 68 наличия напряжения питания 220 В. На передней панели расположены: сенсорный экран 56 панельного компьютера 55 и GSM антенна 69.In a preferred embodiment, the
Также расходомерный шкаф 14 может быть выполнен в виде пластикового корпуса 70 с возможностью крепления к вертикальной плоскости, и содержать вместо панельного компьютера 55 регистратор 71 на базе микроконтроллера либо микропроцессора. В этом случае, на передней панели расходомерного шкафа расположены: жидкокристаллический индикатор 72, элементы управления 73 и 74, например, две клавиатуры, и светодиодная линейка 75 с индикаторами параметров питания и сети. На нижней панели расположены: слот для установки sim-карты 76; разъемы 77, 78, 79 и 80 для подключения антенны, принтера, персонального компьютера, расходомера; выключатели 81 питания от электросети и 82 от АКБ и разъемы 83 и 84 для подключения к электросети и АКБ, а также клемма 85 для заземления расходомера 3.Also, the
Программное обеспечение регистратора 71 или компьютера 55 предназначено для структурирования и хранения архивных данных в соответствующих базах. Оно совместимо с операционными системами Windows и выполнено с возможностью доступа ко всем параметрам системы, вывода информации из сохраненных архивов по измерениям и диагностике расходомера и сохранения всей архивной информации на внешних носителях.The software of the
Работает система следующим образом.The system works as follows.
Ультразвуковой преобразователь расхода 10 с электронным блоком 11 врезают в подающий трубопровод 7 АГНКС. Причем фланцы 5 измерительного отрезка трубы 16 соединяю с фланцами 6 подающего трубопровода 7 АГНКС при помощи болтов 8. Затем соединение герметизируют при помощи прокладок 9. Далее на ультразвуковом преобразователе расхода 10 монтируют вычислитель расхода 12 и преобразователь давления 13. На подающем трубопроводе 7 АГНКС устанавливают преобразователь температуры 4. Преобразователи температуры 4 и давления 13 соединяют кабелями с электронным блоком 11. Затем электронный блок 11 соединяют с расходомерным шкафом 14 при помощи кабелей и включают питание расходомера 3 при помощи выключателя сети 66 в расходомерном шкафу 14. Если расходомерный шкаф 14 выполнен с регистратором 71, то включение питания расходомера 3 производят клавишами выключателей 81 и 82 расположенными на нижней панели расходомерного шкафа 14. Далее устанавливают настраиваемые потребителем и поставщиком газа параметры в соответствии с паспортом физико-химических показателей газа. Затем, посредствам программного алгоритма, заложенного в вычислительно-преобразовательный блок 34 платы управления 30, с помощью генератора измерительных импульсов 40 платы преобразователя 31, формируют информационный сигнал в виде измерительного звукового импульса с основной частотой в ультразвуковом диапазоне от 125 кГц до 300 кГц. После чего измерительный импульс коммутируют с помощью электронного коммутатора 33. При том обеспечивают попеременное переключение ультразвуковых передатчиков 17, в ультразвуковом преобразователе расхода 10, между режимами источника и приемника этого сигнала с частотой 10 Гц. После этого информационный сигнал через усилитель 42 передают в измеритель временных интервалов 41, где измеряют время между измерительными импульсами по потоку и против потока. Вычисление скорости потока по каждой паре ультразвуковых приемопередатчиков 17 и вычисление результирующей средней скорости потока выполняют в вычислительно преобразовательном блоке 34. Тем самым реализуют базисную формулу измерения скорости потока, с вычислением средней скорости потока по каждой паре ультразвуковых приемопередатчиков 17. От преобразователей давления 13 и температуры 4 получают параметры давления и температуры в виде аналоговых сигналов. Затем через барьер искрозащиты 32 передают в аналого-цифровой преобразователь 35. При помощи барьера искрозащиты 32 обеспечивают защиту искробезопасных цепей от высоковольтных разрядов и статического электричества, а также стабилизацию входных напряжений для питания преобразователя температуры 4 и преобразователя давления 13. В аналого-цифровом преобразователе 35 преобразуют аналоговый сигнал от преобразователей температуры 4 и давления 13 в цифровой сигнал. Затем полученный цифровой сигнал который также передают в вычислительно-преобразовательный блок 34. Далее, цифровые сигналы по параметрам, скорости, температуры и давления из вычислительно-преобразовательного блока 34 при помощи интерфейса связи 39 передают в вычислитель расхода 12, например, по протоколу UART. Затем, при помощи вычислителя расхода 12 вычисляют объемный расход газа в соответствии с методикой измерения и объемный расход газа, приведенный по параметрам давления и температуры газа к стандартным условиям. Причем под стандартными условиями понимают: Ра=0,101325 МПа, Тс=293,15 К. После этого, в блоке архива 52 формируют архив данных с суммированием за час времени объемов газа в прямом направлении (на АГНКС), в обратном направлении (от АГНКС) и результирующую действительного объема газа, поставленного на АГНКС. При помощи блока индикации 53 в составе вычислителя расхода 12 выводят текущие измеренные параметры, результаты диагностики и содержимое архивных журналов. Для управления данными, отображаемыми в блоке индикации 53, используют устройство ввода 47, например стилус и элементы управления 48, например, клавиатуру. Через блок связи и питания 51 обеспечивают связь с расходомерным шкафом 14 и питание расходомера 3. Архив данных из блока архива 52 вычислителя расхода 12 далее передают в панельный компьютер 55 или регистратор 71. С помощью программного обеспечения, установленного в панельном компьютере 55 или регистраторе 71 расходомерного шкафа 14 сохраняют данные и организуют структуру базы хранящихся в них архивных данных. Например, при обратных потоках показания по расходу газа и скорости потока будут отрицательными. При этом, накопленный реверсивный объем газа фиксируют в ячейках архива для реверсивного расхода. Изменение направления потока с прямого на обратный и наоборот фиксируют в архиве событий с указанием даты, времени и направления потока. При формировании суточных и месячных отчетов по архиву учтенных объемов газа дополнительно вычисляют разностный объем. Разностный объем представляет собой разность прямого и обратного объемов газа за отчетный период. С помощью блока питания 50, установленного в расходомерном шкафу 14, поддерживают питание электронного блока 11, вычислителя расхода 12 и ультразвукового преобразователя расхода 10 в расходомере 3, в том числе и в режиме автономного питания не менее 48 часов. Посредством интерфейса связи 58, обеспечивают обмен данными между электронным блоком 11 и блоком связи и питания 51, например, по протоколу RS485 ModBusRTU, а также связь с внешними периферийными устройствами с целью интегрирования в автоматизированные системы управления технологическими процессами верхнего уровня.An
Методика измерения объемного расхода газа, как показано на фиг. 20, состоит в умножении средней скорости потока в прямом и обратном направлении на площадь поперечного сечения D измерительного отрезка трубы 16. Оценку направления и скорости потока производят по времени распространения звуковых волн в текущей среде по потоку и против него. С помощью ультразвуковых приемопередатчиков 17 передают ультразвуковые импульсы в пределах такого короткого интервала, что скорость звука (СЗ) идентична для обоих измерений, причем измеряют время прохождения этих импульсов. В условиях отсутствия потока время прохождения звукового импульса tAB по паре приемопередатчиков от А к В равно времени tBA прохождения звукового импульса от В к А. Однако если поток присутствует, время прохождения звукового импульса от А до В уменьшается, а от В к А - соответственно увеличивается. При перемене направления потока соответственно время от прохождения звукового импульса от А до В увеличится, а от В к А уменьшится. Таким образом, базисные формулы метода измерения объемного расхода представляют собой:A method for measuring a gas volumetric flow rate as shown in FIG. 20, consists in multiplying the average flow velocity in the forward and reverse direction by the cross-sectional area D of the measuring section of the
иand
где:Where:
lр – длина луча;l p - the length of the beam;
с – скорость звука;c is the speed of sound;
v – средняя скорость;v is the average speed;
ϕ – угол наклона луча;ϕ is the angle of the beam;
tAB, tBA – время прохождения звукового импульса.t AB , t BA - transit time of the sound pulse.
Уравнение (3) для измеренной скорости потока может быть выведено при вычитании Уравнения (2) из Уравнения (1):Equation (3) for the measured flow rate can be derived by subtracting Equation (2) from Equation (1):
Необходимо обратить внимание, что параметр скорости звука в газе сокращается из Уравнения (3). Это означает, что измерение скорости газа не зависит от свойств газа, например, давления, температуры и газового состава.It should be noted that the parameter of the speed of sound in a gas is reduced from Equation (3). This means that the measurement of gas velocity is independent of the properties of the gas, for example, pressure, temperature and gas composition.
Подобным способом скорость звука может быть получена, при добавлении Уравнений (1) и (2) и перестановки слагаемых:In a similar way, the speed of sound can be obtained by adding Equations (1) and (2) and permuting the terms:
Отдельные измерения скорости по всем траекториям лучей объединяются математической функцией, что дает возможность оценки средней скорости:Individual velocity measurements along all ray paths are combined by a mathematical function, which makes it possible to estimate the average velocity:
где n - общее количество лучей.where n is the total number of rays.
Чтобы получить объемный расход газа при рабочих условиях, QV, умножают оценку средней скорости v потока на площадь S поперечного сечения измерительного отрезка трубы 16, следующим образом:To obtain a volumetric gas flow rate under operating conditions, Q V , multiply the estimate of the average flow rate v by the cross-sectional area S of the measuring section of the
Объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям вычисляют по формуле:The volumetric gas flow reduced to standard conditions is calculated by the formula:
где Kс - коэффициент приведения к стандартным условиям;where K with - coefficient of reduction to standard conditions;
ρ - плотность газа при рабочих условиях, кг/м3;ρ is the gas density under operating conditions, kg / m 3 ;
ρс - плотность газа при стандартных условиях;ρ c is the gas density under standard conditions;
Р - абсолютное давление газа, МПа;P is the absolute gas pressure, MPa;
Рс - стандартное давление газа, 0,1013 МПа;P s - standard gas pressure, 0.1013 MPa;
Т - температура газа, K;T is the gas temperature, K;
Тс - стандартная температура газа, 293,15 K;T s - standard gas temperature, 293.15 K;
K - коэффициент сжимаемости газа.K is the gas compressibility coefficient.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125025A RU2623833C1 (en) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | Measuring system for gas acceptance, supplied to agfcs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125025A RU2623833C1 (en) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | Measuring system for gas acceptance, supplied to agfcs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623833C1 true RU2623833C1 (en) | 2017-06-29 |
Family
ID=59312223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016125025A RU2623833C1 (en) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | Measuring system for gas acceptance, supplied to agfcs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623833C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113932857A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-14 | 海默科技（集团）股份有限公司 | Multiphase flow flowmeter based on gamma rays |
| RU2780963C1 (en) * | 2022-01-21 | 2022-10-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация "СпектрАкустика" | Ultrasonic gas flow meter |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA20196C2 (en) * | 1995-04-14 | 2001-06-15 | Научно-Проізводствєнноє Общєство С Огранічєнной Отвєтствєнностью "Ультрасонікс" | Ultra-sonic frequency-time flow rate meter |
| DE10352652A1 (en) * | 2003-11-12 | 2005-06-30 | Dräger Medical AG & Co. KGaA | Breathing apparatus breath flow volume sensor has bidirectional ultrasonic sensor in fY piece flow chamber |
| RU2336499C1 (en) * | 2007-03-21 | 2008-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Ultrasonic gas flow meter-counter |
| DE202010004669U1 (en) * | 2010-04-01 | 2010-08-05 | SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer und Münch OHG | Ultrasonic flow meter, in particular for flow measurement of fluids in small-volume pipes |
| RU154441U1 (en) * | 2014-12-16 | 2015-08-27 | Вакиф Карамович Хамидуллин | SENSOR FOR ULTRASONIC FLOW METER |
| RU2579636C2 (en) * | 2011-09-23 | 2016-04-10 | ДЭНИЭЛ МЕЖЕМЕНТ энд КОНТРОЛ, ИНК. | System and method to combine flow meters located next to each other |
-
2016
- 2016-06-22 RU RU2016125025A patent/RU2623833C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA20196C2 (en) * | 1995-04-14 | 2001-06-15 | Научно-Проізводствєнноє Общєство С Огранічєнной Отвєтствєнностью "Ультрасонікс" | Ultra-sonic frequency-time flow rate meter |
| DE10352652A1 (en) * | 2003-11-12 | 2005-06-30 | Dräger Medical AG & Co. KGaA | Breathing apparatus breath flow volume sensor has bidirectional ultrasonic sensor in fY piece flow chamber |
| RU2336499C1 (en) * | 2007-03-21 | 2008-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Ultrasonic gas flow meter-counter |
| DE202010004669U1 (en) * | 2010-04-01 | 2010-08-05 | SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer und Münch OHG | Ultrasonic flow meter, in particular for flow measurement of fluids in small-volume pipes |
| RU2579636C2 (en) * | 2011-09-23 | 2016-04-10 | ДЭНИЭЛ МЕЖЕМЕНТ энд КОНТРОЛ, ИНК. | System and method to combine flow meters located next to each other |
| RU154441U1 (en) * | 2014-12-16 | 2015-08-27 | Вакиф Карамович Хамидуллин | SENSOR FOR ULTRASONIC FLOW METER |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113932857A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-14 | 海默科技（集团）股份有限公司 | Multiphase flow flowmeter based on gamma rays |
| CN113932857B (en) * | 2021-11-10 | 2024-04-05 | 海默科技（集团）股份有限公司 | Multiphase flow flowmeter based on gamma rays |
| RU2780963C1 (en) * | 2022-01-21 | 2022-10-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация "СпектрАкустика" | Ultrasonic gas flow meter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108036201B (en) | A kind of Leak Detection in Oil Pipeline Using method based on negative pressure wave method and traffic trends method | |
| US7770459B2 (en) | Differential pressure diagnostic for process fluid pulsations | |
| RU2143665C1 (en) | Plant with two twin transducers to measure differential pressure | |
| EP2176470B1 (en) | Differential pressure diagnostic for process fluid pulsations | |
| US5495769A (en) | Multivariable transmitter | |
| US6182019B1 (en) | Transmitter for providing a signal indicative of flow through a differential producer using a simplified process | |
| CN102027333B (en) | Multivariable process fluid flow device with energy flow calculation | |
| CN104197984A (en) | Fuel gas energy metering method | |
| EP3516344B1 (en) | Efficient battery-powered modular meter | |
| CN205091010U (en) | Supersound water gauge | |
| RU2623833C1 (en) | Measuring system for gas acceptance, supplied to agfcs | |
| EP0393859B1 (en) | Turbine gas flow meter | |
| CN114563052A (en) | Gas ultrasonic flowmeter | |
| CN201548279U (en) | Low power consumption flow rate and pressure real-time monitoring system | |
| RU187822U1 (en) | Gas meter with remote control function based on LoRa technology | |
| CN209945588U (en) | Internet of things heat meter | |
| CN105046926A (en) | Water supply pipeline monitoring system based on ZigBee wireless sensor network | |
| CN210166007U (en) | Gas ultrasonic flowmeter with wide flow range | |
| CN101504300A (en) | Differential pressure type flowmeter | |
| CN201368751Y (en) | Differential pressure flowmeter | |
| CN205209564U (en) | Ultrasonic flow meter | |
| GB2359140A (en) | Gas meter | |
| CN211978004U (en) | Precession vortex flowmeter | |
| CN210036838U (en) | Microwave gas-solid two-phase flowmeter | |
| Velichko et al. | The use of modern highly precise ultrasonic gas flowmeters and etalon stands to enlarge industrial resource efficiency |