RU2654934C1 - Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle - Google Patents

Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle Download PDF

Info

Publication number
RU2654934C1
RU2654934C1 RU2017125686A RU2017125686A RU2654934C1 RU 2654934 C1 RU2654934 C1 RU 2654934C1 RU 2017125686 A RU2017125686 A RU 2017125686A RU 2017125686 A RU2017125686 A RU 2017125686A RU 2654934 C1 RU2654934 C1 RU 2654934C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
comparator
calibrated
nozzle
flow
flow rate
Prior art date
Application number
RU2017125686A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Горчев
Айдар Вилорович Мингалеев
Игорь Александрович Быков
Дмитрий Вячеславович Кратиров
Николай Иванович Михеев
Original Assignee
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт)
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 агентство по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт) filed Critical Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт)
Priority to RU2017125686A priority Critical patent/RU2654934C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2654934C1 publication Critical patent/RU2654934C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Details Of Flowmeters (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of flow measuring technology and is intended for transferring a unit of gas volume flow from the reference nozzle to a calibrated with minimal influence of the transfer function of the comparator on the final transmitted unit of flow. In the method for critical nozzle calibrating, through which gas is passed through the calibrated reference nozzles and the calibrated nozzle in a critical mode and the gas flow rate is measured, according to the invention, two gas flow rates are formed from at least two sets of parallel and previously calibrated reference nozzles, greater and smaller than the estimated flow rate of the calibrated nozzle, alternately connect to a flow indicator – a comparator – a calibrated nozzle and each set of calibrated reference nozzles, the gas is passed in a critical mode and accordingly the pressure drop across the comparator is measured when each set of calibrated reference nozzles is connected and the pressure drop across the comparator is connected when the calibrated nozzle is connected, and the flow rate of the calibrated nozzle is determined from the expression:
Figure 00000008
where Q1, Q2 – expenses of reference nozzles (less and more than verified), ΔP1, ΔP2 – pressure drops on the comparator when working reference nozzles, ΔP is the pressure drop across the comparator when the calibrated nozzle is being operated, and the pressure difference at the comparator is measured at a portion of the developed laminar flow.
EFFECT: increase in the accuracy of transmission of the unit of flow, stability of the readings in time and independence of mechanical resistance, as well as reducing the influence of the comparator on the accuracy of the result.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области расходоизмерительной техники и предназначено для передачи единицы объемного расхода газа от опорного критического сопла к калибруемому с минимальным влиянием передаточной функции компаратора на конечную переданную единицу расхода.The invention relates to the field of flow measuring equipment and is intended to transfer a unit of volumetric gas flow from a critical critical nozzle to a calibrated one with minimal influence of the transfer function of the comparator on the final transferred flow rate unit.

Известен метод определения критического расхода в сопле (патент US 6,601,460 В1, МПК G01F 1/40, опубл. 05.08.2003. «Flowmeter based on pressure drop across parallel geometry using Boundary layer flow including Reynolds numbers above the Laminar range»), в котором поток газа, проходящий через тонкие продольные пластины, вызывает местное сопротивление. Данное сопротивление регистрируется датчиком давления и преобразуется в электрический импульс, пропорциональный величине объемного расхода.A known method for determining the critical flow rate in the nozzle (US patent 6,601,460 B1, IPC G01F 1/40, published 05.08.2003. "Flowmeter based on pressure drop across parallel geometry using Boundary layer flow including Reynolds numbers above the Laminar range"), in which the gas flow passing through the thin longitudinal plates causes local resistance. This resistance is recorded by the pressure sensor and converted into an electrical impulse proportional to the volumetric flow rate.

Известен метод определения критического расхода в сопле с помощью преобразователей температуры. Данные сенсоры установлены в критическом сечении и на некотором расстоянии ниже по потоку (патент US 4,753,114, МПК G01F 1/36, G01F 1/42, опубл. 28.06.1988. «Critical flow detection»).A known method for determining the critical flow rate in the nozzle using temperature converters. These sensors are installed in a critical section and at a certain distance downstream (patent US 4,753,114, IPC G01F 1/36, G01F 1/42, publ. 06/28/1988. "Critical flow detection").

Известен метод калибровки критических сопел путем измерения и сравнения давления на входе и выходе сопел (патент JPH08247827 (А) МПК В05В 1/00, В05В 9/01, опубл. 30.01.1996. «Convenient calibration device for critical nozzle and method thereof»).A known method for calibrating critical nozzles by measuring and comparing the pressure at the inlet and outlet of the nozzles (patent JPH08247827 (A) IPC B05B 1/00, B05B 9/01, publ. 30.01.1996. "Convenient calibration device for critical nozzle and method this") .

Известен принцип работы компаратора объема газа, описанный в работе «Double piston prover usable as Flowrate comparator for various gases». XVIII IMEKO WORLD CONGRESS Metrology for a Sustainable Development, September, 17-22, 2006, Rio de Janeiro, Brazil.The principle of operation of the gas volume comparator is described, described in the work “Double piston prover usable as Flowrate comparator for various gases”. XVIII IMEKO WORLD CONGRESS Metrology for a Sustainable Development, September, 17-22, 2006, Rio de Janeiro, Brazil.

Известна установка для поверки и калибровки счетчиков, расходомеров и расходомеров-счетчиков газа (патент на полезную модель №135705, МПК G01F D 25/00, опубл. 20.12.2013), содержащая эталонные измерители расхода - критические сопла, каждое из которых снабжено запорным клапаном, насос, ресивер (форкамеру), систему контроля и управления, содержащую блок управления запорными клапанами, в систему контроля и управления дополнительно введен блок формирования набора критических сопел по заданному значению расхода поверочной среды, выполненный в виде программного модуля.A known installation for checking and calibrating meters, flow meters and flow meters, gas meters (patent for utility model No. 135705, IPC G01F D 25/00, publ. 12/20/2013), containing reference flow meters - critical nozzles, each of which is equipped with a shut-off valve , a pump, a receiver (prechamber), a monitoring and control system comprising a shut-off valve control unit, an additional block for generating a set of critical nozzles for a given value of the calibration medium flow rate, made in the form of a program Many modules.

Известен способ калибровки критических сопел и устройство для его реализации, наиболее близкий к заявляемому и принятый за прототип (заявка №2001121223/28, МПК G01F 25/00, опубл. 20.06.2003), по которому через сопло пропускают газ в критическом режиме и измеряют величину расхода газа, из набора параллельно подключенных и ранее откалиброванных сопел формируют величину расхода газа, близкую по значению расчетному расходу калибруемого сопла, и, используя метод замещения, подключают поочередно к индикатору расхода калибруемое сопло и выбранный набор откалиброванных сопел, определяют величину расхода из математического выражения. Устройство для калибровки критических сопел (заявка №2001121223/28, МПК G01F 25/00, опубл. 20.06.2003), ближайшее по технической сущности к заявляемому и принятое за прототип устройства содержит измерительные приборы, источник вакуума и участок для установки калибруемого сопла, подключенный между источником вакуума и индикатором расхода, параллельно участку для установки калибруемого сопла подключен набор ранее откалиброванных сопел, выходы которых через свою запорную арматуру соединены с источником вакуума, а входы через индикатор расхода - с атмосферой. Однако известные способ и устройство не обеспечивают достаточной точности передачи единицы расхода, стабильности показаний во времени. Связь выходного сигнала реальных индикаторов расхода с величиной расхода всегда отличается от прямо пропорциональной, на которой основан способ калибровки в прототипе. По этой причине известные способ и устройство могут применяться только при очень близких расходах эталонного и поверяемого сопел, что требует иметь необычайно большой набор эталонных сопел.A known method for calibrating critical nozzles and a device for its implementation, which is closest to the claimed one and adopted as a prototype (application No. 2001121223/28, IPC G01F 25/00, publ. 06/20/2003), by which gas is passed through the nozzle in critical mode and measured gas flow rate, from a set of parallel-connected and previously calibrated nozzles form a gas flow rate close to the calculated flow rate of the calibrated nozzle, and using the substitution method, connect the calibrated nozzle and the selected set of failures alternately to the flow indicator brovannyh nozzles, the flow rate is determined from the mathematical expression. A device for calibrating critical nozzles (application No. 2001121223/28, IPC G01F 25/00, published on 06/20/2003), the closest in technical essence to the claimed one and taken as a prototype of the device contains measuring instruments, a vacuum source and a section for installing a calibrated nozzle connected between the vacuum source and the flow indicator, parallel to the site for installing the calibrated nozzle, a set of previously calibrated nozzles is connected, the outputs of which are connected to the vacuum source through their shutoff valves, and the inputs through the flow indicator to the atmosphere yep. However, the known method and device do not provide sufficient accuracy of the transmission of the unit flow rate, stability of readings over time. The relationship of the output signal of real flow indicators with the flow rate always differs from directly proportional, on which the calibration method in the prototype is based. For this reason, the known method and device can be used only at very close costs of the reference and verified nozzles, which requires an unusually large set of reference nozzles.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание эффективной системы передачи единицы расхода от исходной эталонной установки единиц объемного и массового расхода газа к ее рабочим элементам (установкам ЭУ-2, ЭУ-3, ЭУ-4).The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the creation of an effective system for transferring a flow rate unit from an initial reference installation of volumetric and mass flow rate units of gas to its working elements (installations EU-2, EU-3, EU-4).

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение заключается в повышении точности передачи единицы расхода, стабильности показаний во времени и независимости от механических сопротивлений, а также уменьшение влияния компаратора на точность результата.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to increase the accuracy of transmission of a flow unit, the stability of readings over time and independence from mechanical resistance, as well as reducing the influence of the comparator on the accuracy of the result.

Технический результат достигается тем, что в способе калибровки критических сопел, по которому через калибруемое сопло с расчетной величиной расхода пропускают газ в критическом режиме и измеряют величину расхода газа, новым является то, что формируют две величины расхода газа - меньшую и большую относительно расчетного расхода калибруемого сопла соответственно на двух параллельно подключенных участках с ранее откалиброванными эталонными соплами, поочередно подключают к индикатору расхода – компаратору - участок с калибруемым соплом и каждый участок с откалиброванными эталонными соплами, пропускают газ в критическом режиме и соответственно измеряют перепад давления на компараторе при подключении каждого участка с откалиброванными эталонными соплами и перепад давления на компараторе при подключении участка с калибруемым соплом, а величину расхода калибруемого сопла определяют из выражения:The technical result is achieved by the fact that in the method for calibrating critical nozzles, according to which a gas is passed through the calibrated nozzle with the calculated flow rate in the critical mode and the gas flow rate is measured, it is new that two gas flow rates are formed - smaller and larger relative to the calculated flow rate of the calibrated nozzles, respectively, in two parallel-connected sections with previously calibrated reference nozzles, are alternately connected to a flow indicator - a comparator - a section with a calibrated nozzle and each portion with the reference calibrated nozzles, the gas is passed in a critical mode, and respectively measure the pressure drop across the comparator by connecting each section with reference calibrated nozzles and the pressure drop across the comparator connecting portion with calibrated nozzle, a value calibrated nozzle flow is determined from the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Q1, Q2 - расходы эталонных сопел (соответственно меньше и больше расчетного расхода калибруемого сопла); ΔP1, ΔР2 - перепады давления на компараторе при подключении эталонных сопел; ΔР - перепад давления на компараторе при подключении калибруемого сопла.where Q1, Q2 are the costs of the reference nozzles (respectively, less and more than the calculated flow rate of the calibrated nozzle); ΔP1, ΔP2 - pressure drops on the comparator when connecting the reference nozzles; ΔР is the pressure drop across the comparator when connecting a calibrated nozzle.

Каждый из двух параллельно подключенных участков с ранее откалиброванными эталонными соплами включает по меньшей мере одно или несколько сопел с суммарным расходом, соответственно меньшим и большим расхода калибруемого сопла.Each of the two parallel-connected sections with previously calibrated reference nozzles includes at least one or more nozzles with a total flow rate correspondingly lower and higher than the flow rate of the calibrated nozzle.

Индикатором расхода служит перепад давления на компараторе, который измеряют на участке развитого ламинарного течения на расстоянии, определяемом из отношения: lнач/d=0,029Re, где lнач - начальный участок канала до начала развитого ламинарного течения; d - диаметр канала; Re - число Рейнольдса.The flow indicator is the pressure drop across the comparator, which is measured in the developed laminar flow area at a distance determined from the relationship: l beg / d = 0.029Re, where l beg is the initial channel section before the developed laminar flow begins; d is the diameter of the channel; Re is the Reynolds number.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для калибровки критических сопел, содержащем компаратор, вход которого сообщен с атмосферой, датчик давления, участок для установки калибруемого сопла со своей запорной арматурой, выход которого соединен с вакуумным насосом, а вход с компаратором, новым является то, что параллельно участку для установки калибруемого сопла между компаратором и вакуумным насосом подключены два участка, в каждом из них имеется по меньшей мере одно ранее откалиброванное эталонное сопло с расходом в каждом участке, соответственно меньшим и большим расхода калибруемого сопла, входы участков через свою запорную арматуру соединены с компаратором, а их выходы соединены с вакуумным насосом, компаратор выполнен из набора ламинарных каналов.The technical result is achieved in that in a device for calibrating critical nozzles containing a comparator, the input of which is connected to the atmosphere, a pressure sensor, a section for installing a calibrated nozzle with its valves, the output of which is connected to a vacuum pump, and the input with a comparator, is new so that parallel to the site for installing the calibrated nozzle, two sections are connected between the comparator and the vacuum pump, each of them has at least one previously calibrated reference nozzle with a flow rate of ka house portion respectively smaller and larger flow calibrated nozzle portions inputs through its shut-off valve connected to the comparator, and their outputs are connected to a vacuum pump, a comparator formed from a set of laminar flow channels.

Набор ламинарных каналов компаратора образован плоскими параллельными пластинами, расположенными на одинаковых расстояниях между собой и общими боковыми стенками.The set of laminar channels of the comparator is formed by flat parallel plates located at equal distances between each other and the common side walls.

Датчик давления подключен к компаратору на расстоянии lнач=d×0,029Re, где lнач - начальный участок канала до начала развитого ламинарного течения; d - диаметр канала; Re - число Рейнольдса.The pressure sensor is connected to the comparator at a distance l beg = d × 0,029Re, where l beg is the initial section of the channel before the developed laminar flow; d is the diameter of the channel; Re is the Reynolds number.

На чертеже представлен общий вид установки для калибровки критических сопел, гдеThe drawing shows a General view of the installation for calibration of critical nozzles, where

1 - компаратор;1 - comparator;

2 - датчик давления;2 - pressure sensor;

3 - кран на участке с откалиброванным эталонным соплом меньшего расхода;3 - crane in the area with a calibrated reference nozzle of lower consumption;

4 - эталонное откалиброванное сопло с меньшим расходом;4 - reference calibrated nozzle with a lower flow rate;

5 - кран на участке с откалиброванным эталонным соплом большего расхода;5 - crane in the area with a calibrated reference nozzle of greater flow rate;

6 - эталонное откалиброванное сопло большего расхода;6 - reference calibrated nozzle higher flow rate;

7 - краново-сопловой блок эталонных откалиброванных сопел;7 - faucet-nozzle block reference calibrated nozzles;

8 - кран на участке с калибруемым критическим соплом;8 - crane in the area with calibrated critical nozzle;

9 - калибруемое критическое сопло;9 - calibrated critical nozzle;

10 - краново-сопловой блок калибруемого критического сопла;10 - faucet-nozzle block calibrated critical nozzle;

11 - вакуумный насос;11 - a vacuum pump;

12 - ламинарные каналы компаратора.12 - laminar channels of the comparator.

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

Предложенный способ допускает линейное изменение

Figure 00000002
или параболическую зависимость Q(ΔP), что многократно расширяет диапазон допустимых отличий между расходами поверяемого и эталонных сопел. Допустимые отличия между расходами поверяемого и эталонных сопел зависят от степени нелинейности зависимости расхода с выходным сигналом компаратора. Теоретически строго прямо пропорциональной является связь перепада давления с расходом несжимаемой жидкости на участке развитого ламинарного течения в канале. Для газов из-за изменения плотности газа в зависимости от давления эта прямая пропорциональность нарушается, появляется квадратичный член в зависимости между расходом и перепадом давления, однако этот член пропорционален отношению перепада давления на участке канала к абсолютному давлению. При ΔР/Р<0,01 нелинейность зависимости невелика. Именно поэтому использование перепада давления на участке развитого ламинарного течения в ламинарных каналах в качестве индикатора расхода позволяет существенно увеличить допустимые отличия между расходами поверяемого сопла и эталонных сопел.The proposed method allows a linear change
Figure 00000002
or the parabolic dependence Q (ΔP), which greatly expands the range of permissible differences between the flow rates of the calibrated and the reference nozzles. Permissible differences between the flow rates of the calibrated and the reference nozzles depend on the degree of non-linearity of the flow dependence with the output signal of the comparator. Theoretically strictly directly proportional is the relationship between the pressure drop and the flow rate of an incompressible fluid in the developed laminar flow section in the channel. For gases, due to a change in gas density depending on pressure, this direct proportionality is violated, a quadratic term appears between the flow rate and the pressure drop, however this term is proportional to the ratio of the pressure drop in the channel section to the absolute pressure. At ΔР / Р <0.01, the nonlinearity of the dependence is small. That is why the use of a pressure drop in the developed laminar flow section in the laminar channels as an indicator of flow rate can significantly increase the allowable differences between the flow rates of the calibrated nozzle and the reference nozzle.

Устройство для калибровки критических сопел содержит компаратор 1, вход которого сообщен с атмосферой, датчик давления 2, участок для установки калибруемого сопла 9 со своей запорной арматурой - краном 8, с образованием краново-соплового блока 10, выход которого соединен с вакуумным насосом 11, а вход с компаратором 1. Параллельно участку для установки калибруемого сопла 9 между компаратором 1 и вакуумным насосом 11 подключены два участка, с ранее откалиброванными эталонными соплами соответственно 4 и 6 с расходом в каждом участке, соответственно меньшим и большим расхода калибруемого сопла 9. Входы участков с откалиброванными эталонными соплами 4 и 6 через свою запорную арматуру - краны 3 и 5 - соединены с компаратором 1, а выходы с вакуумным насосом 11. Участки с соплами 4 и 6 с кранами 3 и 5 образуют краново-сопловой блок 7. В каждом участке имеется одно или набор ранее откалиброванных эталонных сопел 4 и 6 с суммарным расходом, соответственно меньшим и большим расхода калибруемого сопла 9.A device for calibrating critical nozzles contains a comparator 1, the input of which is connected to the atmosphere, a pressure sensor 2, a section for installing a calibrated nozzle 9 with its shut-off valve - valve 8, with the formation of a crane-nozzle block 10, the output of which is connected to a vacuum pump 11, and inlet with comparator 1. Parallel to the section for installing the calibrated nozzle 9, two sections are connected between the comparator 1 and the vacuum pump 11, with previously calibrated reference nozzles 4 and 6, respectively, with a flow rate in each section, respectively smaller and larger flow rates of the calibrated nozzle 9. The inputs of the sections with calibrated reference nozzles 4 and 6 through their shutoff valves - taps 3 and 5 - are connected to the comparator 1, and the outputs with a vacuum pump 11. The sections with nozzles 4 and 6 with taps 3 and 5 form a crane-nozzle block 7. In each section there is one or a set of previously calibrated reference nozzles 4 and 6 with a total flow rate correspondingly lower and higher than the flow rate of the calibrated nozzle 9.

Компаратор 1 выполнен из набора ламинарных каналов 12, при этом перепад давления на компараторе является индикатором расхода. Компаратор 1 представляет собой устройство, чувствительное к передаваемой величине с известной формой передаточной функции. В силу того, что решается задача передачи единицы расхода, требования к точности выяснения формы передаточной функции самые высокие. Для компаратора 1 важна именно форма передаточной функции, а не ее реальные градуировочные значения. Поэтому требования по точности, удовлетворяющие передаче единицы расхода, целесообразно обеспечивать с помощью хорошо известного, теоретически и экспериментально обоснованного физического принципа. Набор ламинарных каналов 12 компаратора 1 образован плоскими параллельными пластинами, расположенными на одинаковых расстояниях между собой и общими боковыми стенками.The comparator 1 is made of a set of laminar channels 12, while the pressure drop across the comparator is an indicator of flow. Comparator 1 is a device that is sensitive to the transmitted value with a known form of the transfer function. Due to the fact that the problem of transferring the flow rate unit is solved, the requirements for the accuracy of determining the shape of the transfer function are the highest. For comparator 1, it is the form of the transfer function that is important, and not its actual calibration values. Therefore, it is advisable to ensure accuracy requirements that satisfy the transfer of a flow rate unit using a well-known, theoretically and experimentally sound physical principle. The set of laminar channels 12 of the comparator 1 is formed by flat parallel plates located at equal distances between themselves and the common side walls.

Датчик давления 2 подключен к компаратору 1 на расстоянии lнач=d×0,029Re, где lнач - начальный участок канала до начала развитого ламинарного течения; d - диаметр канала; Re - число Рейнольдса. На начальном участке течения lнач от начала трубы формируется (стабилизируется) параболический профиль скоростей. За пределами этого участка имеем стабилизированное ламинарное течение, параболический профиль скоростей остается неизменным, независимо от длины трубы при условии сохранения ее прямолинейности и постоянства сечения. Перепад давления на компараторе 1 измеряют на участке развитого ламинарного течения. Для определения длины начального участка можно пользоваться приближенной формулой Шиллера, выражающей эту длину, отнесенную к диаметру трубы, как функцию числа Re.The pressure sensor 2 is connected to the comparator 1 at a distance l beg = d × 0,029Re, where l beg is the initial section of the channel before the developed laminar flow; d is the diameter of the channel; Re is the Reynolds number. In the initial section of the flow l beginning from the beginning of the pipe, a parabolic velocity profile is formed (stabilized). Outside of this section, we have a stabilized laminar flow, the parabolic velocity profile remains unchanged, regardless of the length of the pipe, provided that it is straightforward and the cross section is constant. The pressure drop on the comparator 1 is measured in the developed laminar flow area. To determine the length of the initial section, you can use the approximate Schiller formula expressing this length, referred to the diameter of the pipe, as a function of the number Re.

Способ калибровки критических сопел осуществляется следующим образом.A method for calibrating critical nozzles is as follows.

Поток воздуха организуется с помощью компрессорной станции, работающей на всасывание. Рабочая среда (газ) последовательно проходит через компаратор 1 и критические сопла 4, 6 и калибруемое сопло 9.The air flow is organized by a suction compressor station. The working medium (gas) passes sequentially through the comparator 1 and the critical nozzles 4, 6 and the calibrated nozzle 9.

Процедура сличения с помощью компаратора 1 заключается в следующем.The comparison procedure using comparator 1 is as follows.

На первом этапе вакуумным насосом 11 обеспечивается расход газа, последовательно проходящий через компаратор 1 и через участки с эталонными критическими соплами 4 и 6. Последовательно контролируются параметры для сохранения критического режима течения в соплах 4 и 6 и фиксируются выходные сигналы компаратора 1 датчиком давления 2. Затем создается поток газа, проходящий через компаратор 1 и калибруемое сопло 9. Снова контролируются параметры для сохранения критического режима течения и фиксируются выходные сигналы компаратора 1 датчиком давления 2. Используя известную форму передаточной функции компаратора 1, определяют коэффициент расхода неизвестного калибруемого сопла. Перепад давления на компараторе измеряют на участке развитого ламинарного течения.At the first stage, the vacuum pump 11 provides a gas flow sequentially passing through the comparator 1 and through the sections with the reference critical nozzles 4 and 6. The parameters for maintaining the critical flow regime in the nozzles 4 and 6 are sequentially controlled and the output signals of the comparator 1 are recorded by the pressure sensor 2. Then a gas flow is created, passing through the comparator 1 and the calibrated nozzle 9. Again, the parameters for maintaining the critical flow mode are monitored and the output signals of the comparator 1 are recorded by the pressure sensor 2. Using the known form of the transfer function of the comparator 1, the flow coefficient of the unknown calibrated nozzle is determined. The pressure drop across the comparator is measured in the developed laminar flow area.

Величину расхода калибруемого сопла определяют из выражения:The flow rate of the calibrated nozzle is determined from the expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Q1, Q2 - расходы эталонных сопел (меньше и больше поверяемого), ΔP1, ΔР2 - перепады давления на компараторе при работе эталонных сопел, ΔР - перепад давления на компараторе при работе калибруемого сопла.where Q1, Q2 are the costs of the reference nozzles (less and more than the calibrated), ΔP1, ΔP2 are the pressure drops across the comparator during the operation of the reference nozzles, ΔP is the pressure drops across the comparator during the operation of the calibrated nozzle.

Таким образом, использование перепада давления на участке развитого ламинарного течения в ламинарных каналах в качестве индикатора расхода позволяет существенно увеличить допустимые отличия между расходами поверяемого сопла и эталонных сопел, что приводит к повышению точности передачи единицы расхода, стабильности показаний во времени и независимости от механических сопротивлений, а также уменьшению влияния компаратора на точность результата.Thus, the use of a pressure drop in a developed laminar flow section in laminar channels as a flow indicator can significantly increase the allowable differences between the flow rates of a verified nozzle and reference nozzles, which leads to an increase in the accuracy of transmission of a flow unit, stability of readings over time and independence from mechanical resistance, as well as reducing the influence of the comparator on the accuracy of the result.

Claims (8)

1. Способ калибровки критических сопел, по которому через калибруемое сопло с расчетной величиной расхода пропускают газ в критическом режиме и измеряют величину расхода газа, отличающийся тем, что формируют две величины расхода газа - меньшую и большую относительно расчетного расхода калибруемого сопла соответственно на двух параллельно подключенных участках с ранее откалиброванными эталонными соплами, поочередно подключают к индикатору расхода – компаратору - участок с калибруемым соплом и каждый участок с откалиброванными эталонными соплами, пропускают газ в критическом режиме и, соответственно, измеряют перепад давления на компараторе при подключении каждого участка с откалиброванными эталонными соплами и перепад давления на компараторе при подключении участка с калибруемым соплом, а величину расхода калибруемого сопла определяют из выражения:1. A method for calibrating critical nozzles, according to which gas is passed through a calibrated nozzle with a calculated flow rate in a critical mode and a gas flow rate is measured, characterized in that two gas flow rates are formed - smaller and larger relative to the calculated flow rate of the calibrated nozzle, respectively, on two parallel connected sections with previously calibrated reference nozzles, are alternately connected to a flow indicator - comparator - a section with a calibrated nozzle and each section with a calibrated reference nozzles, let gas pass in critical mode and, accordingly, measure the pressure drop across the comparator when connecting each section with calibrated reference nozzles and the pressure drop across the comparator when connecting the section with the calibrated nozzle, and the flow rate of the calibrated nozzle is determined from the expression:
Figure 00000004
Figure 00000004
где Q1, Q2 - расходы эталонных сопел (соответственно меньше и больше расчетного расхода калибруемого сопла); ΔP1, ΔР2 - перепады давления на компараторе при подключении эталонных сопел; ΔР - перепад давления на компараторе при подключении калибруемого сопла.where Q1, Q2 are the costs of the reference nozzles (respectively, less and more than the calculated flow rate of the calibrated nozzle); ΔP1, ΔP2 - pressure drops on the comparator when connecting the reference nozzles; ΔР is the pressure drop across the comparator when connecting a calibrated nozzle. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждый из двух параллельно подключенных участков с ранее откалиброванными эталонными соплами включает по меньшей мере одно или несколько сопел с суммарным расходом, соответственно меньшим и большим расхода калибруемого сопла.2. The method according to p. 1, characterized in that each of two parallel-connected sections with previously calibrated reference nozzles includes at least one or more nozzles with a total flow rate, respectively, lower and higher than the flow rate of the calibrated nozzle. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что индикатором расхода служит перепад давления на компараторе, который измеряют на участке развитого ламинарного течения на расстоянии, определяемом из отношения: lнач/d=0,029Re, где lнач - начальный участок канала до начала развитого ламинарного течения; d - диаметр канала; Re - число Рейнольдса.3. The method according to p. 1, characterized in that the flow indicator is the pressure drop across the comparator, which is measured in the developed laminar flow area at a distance determined from the relation: l beg / d = 0,029Re, where l beg is the initial section of the channel to the beginning of a developed laminar flow; d is the diameter of the channel; Re is the Reynolds number. 4. Устройство для калибровки критических сопел, содержащее компаратор, вход которого сообщен с атмосферой, датчик давления, участок для установки калибруемого сопла со своей запорной арматурой, выход которого соединен с вакуумным насосом, а вход с компаратором, отличающееся тем, что параллельно участку для установки калибруемого сопла между компаратором и вакуумным насосом подключены два участка, в каждом из них имеется по меньшей мере одно ранее откалиброванное эталонное сопло с расходом в каждом участке, соответственно меньшим и большим расхода калибруемого сопла, входы участков через свою запорную арматуру соединены с компаратором, а их выходы соединены с вакуумным насосом, компаратор выполнен из набора ламинарных каналов.4. A device for calibrating critical nozzles, comprising a comparator whose inlet is connected to the atmosphere, a pressure sensor, a section for installing a calibrated nozzle with its valves, the outlet of which is connected to a vacuum pump, and an input with a comparator, characterized in that it is parallel to the installation section two sections are connected between the comparator and the vacuum pump, each of them has at least one previously calibrated reference nozzle with a flow rate in each section, respectively, smaller and larger the flow rate of the calibrated nozzle, the inputs of the sections through their valves are connected to the comparator, and their outputs are connected to a vacuum pump, the comparator is made of a set of laminar channels. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что набор ламинарных каналов компаратора образован плоскими параллельными пластинами, расположенными на одинаковых расстояниях между собой и общими боковыми стенками.5. The device according to claim 4, characterized in that the set of laminar channels of the comparator is formed by flat parallel plates located at equal distances between themselves and the common side walls. 6. Устройство по п. 4, или 5, отличающееся тем, что датчик давления на компараторе подключен на расстоянии lнач=d×0,029Re, где lнач - начальный участок канала до начала развитого ламинарного течения; d - диаметр канала; Re - число Рейнольдса.6. The device according to p. 4, or 5, characterized in that the pressure sensor on the comparator is connected at a distance l beg = d × 0,029Re, where l beg is the initial section of the channel before the developed laminar flow; d is the diameter of the channel; Re is the Reynolds number.
RU2017125686A 2017-07-17 2017-07-17 Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle RU2654934C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125686A RU2654934C1 (en) 2017-07-17 2017-07-17 Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125686A RU2654934C1 (en) 2017-07-17 2017-07-17 Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2654934C1 true RU2654934C1 (en) 2018-05-23

Family

ID=62202425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017125686A RU2654934C1 (en) 2017-07-17 2017-07-17 Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2654934C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08247827A (en) * 1995-03-09 1996-09-27 Agency Of Ind Science & Technol Convenient calibration device for critical nozzle and method thereof
RU2001121223A (en) * 2001-07-27 2003-06-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method for calibrating critical nozzles and device for its implementation
UA61881U (en) * 2011-04-19 2011-07-25 Игорь Степанович Петришин Device for calibration, metrological attestation and calibration testing of jet pipes for critical outflow
RU135795U1 (en) * 2013-08-15 2013-12-20 Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" INSTALLATION FOR VERIFICATION AND CALIBRATION OF METERS, FLOW METERS AND FLOW METERS-GAS METERS
RU2533329C1 (en) * 2013-08-12 2014-11-20 Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" Verification and calibration unit of gas meters, flow meters and volumeters
JP2017181213A (en) * 2016-03-29 2017-10-05 岩谷産業株式会社 Critical flow nozzle type gas flowmeter and adjustment method of gas flowmeter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08247827A (en) * 1995-03-09 1996-09-27 Agency Of Ind Science & Technol Convenient calibration device for critical nozzle and method thereof
RU2001121223A (en) * 2001-07-27 2003-06-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method for calibrating critical nozzles and device for its implementation
UA61881U (en) * 2011-04-19 2011-07-25 Игорь Степанович Петришин Device for calibration, metrological attestation and calibration testing of jet pipes for critical outflow
RU2533329C1 (en) * 2013-08-12 2014-11-20 Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" Verification and calibration unit of gas meters, flow meters and volumeters
RU135795U1 (en) * 2013-08-15 2013-12-20 Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" INSTALLATION FOR VERIFICATION AND CALIBRATION OF METERS, FLOW METERS AND FLOW METERS-GAS METERS
JP2017181213A (en) * 2016-03-29 2017-10-05 岩谷産業株式会社 Critical flow nozzle type gas flowmeter and adjustment method of gas flowmeter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2897850C (en) Flowmeter primary element with sensors
US7770459B2 (en) Differential pressure diagnostic for process fluid pulsations
CN103282748A (en) Flow rate measurement device and flow rate measurement method of flow rate controller for gas feeder
US11150121B2 (en) Monitoring of fluid flow
CN104729637A (en) Turbine flowmeter online calibration system and method
CN109738030B (en) Pressure potential difference type laminar flow measuring method and device
CN1963402A (en) A differential pressure type flow measuring method and flow apparatus thereof
KR101178038B1 (en) Differential pressure-type mass flow meter with double nozzles
CN101393043A (en) High frequency response flowmeter and measurement method thereof
CN101750470A (en) Natural gas line drag reducer capability test device
CN111323338B (en) Gas flow online calibration system and method
RU2654934C1 (en) Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle
RU180586U1 (en) Variable Flow Meter
CN113494946B (en) SF based on shunt method 6 Gas recovery device for gas chamber
RU2571303C1 (en) Test plant for flow meters-gas counters
CN107255501B (en) Gas-liquid mixed flow type vortex shedding flowmeter calibration detection device system and control method
RU141798U1 (en) INSTALLATION FOR CALIBRATION OF BOREHOLD GAS FLOW METERS
Sârbu Modern water flowmeters: Differential pressure flowmeters
RU2259543C2 (en) Method for applying grid to flow meters
Harrouz et al. Control information and analyzing of metering gas system based of orifice plate
US11815524B2 (en) Volume fraction meter for multiphase fluid flow
RU166713U1 (en) THROTTLE FLOW METER
Wenzhao et al. A liquid DP flow sensor on straight pipe
CN214465267U (en) Non-intrusive hydraulic system flow detection device
RU2641505C1 (en) Information and measuring system for measurement of flow and quantity of gas