RU2772234C1 - Unit for calibration and verification of gas flow measurement equipment - Google Patents

Unit for calibration and verification of gas flow measurement equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2772234C1
RU2772234C1 RU2021115808A RU2021115808A RU2772234C1 RU 2772234 C1 RU2772234 C1 RU 2772234C1 RU 2021115808 A RU2021115808 A RU 2021115808A RU 2021115808 A RU2021115808 A RU 2021115808A RU 2772234 C1 RU2772234 C1 RU 2772234C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
verification
calibration
critical
gas flow
nozzles
Prior art date
Application number
RU2021115808A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Косолапов
Original Assignee
Александр Васильевич Косолапов
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Васильевич Косолапов filed Critical Александр Васильевич Косолапов
Application granted granted Critical
Publication of RU2772234C1 publication Critical patent/RU2772234C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measurements and testing, namely, to verification units for calibration and verification of meters, flow meters, and gas flow meters on sonic nozzles. Unit for calibration and verification of gas flow measurement equipment comprises sonic nozzles with shutoff valves, a pump, a receiver, and a control module. For calibration or verification of the apparatus, verification points for gas flow are therein set in the control module, wherein for each of said points, sonic nozzles included in the flow rate formation are determined, the nominal flow rates di whereof are expressed as powers of two and represented by an n-bit binary number, wherein the total flow rate of the apparatus is formed in the form of the sum of the flow rates of the sonic nozzles with binary weights
Figure 00000014
, where ak is a coefficient with the values 0 or 1 accounting for the participation of the sonic nozzle in the flow rate formation, wherein ak=0 if the sonic nozzle is excluded from the flow rate formation (disabled), and ak=1 if the sonic nozzle is included in the flow rate formation, sensors for measuring the temperature and pressure of the verification medium in the receiver, temperature, pressure and humidity of ambient air are connected to the controller to be used for measuring the parameters of the verification medium pumped through the sonic nozzles and the environment to determine the volume of the verification medium pumped through the gas flow measurement apparatus and the relative error of the unit in the control module.
EFFECT: increase in the reliability of the unit for calibration and verification of gas flow measurement equipment.
4 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерений и испытаний, а именно к поверочным установкам для поверки и калибровки счетчиков, расходомеров и расходомеров-счетчиков газа на критических соплах [G01F 25/00].The invention relates to the field of measurement and testing, and in particular to verification facilities for verification and calibration of meters, flow meters and gas flow meters on critical nozzles [G01F 25/00].

Из уровня техники известен МЕТОД КАЛИБРОВКИ СЧЕТЧИКА С ПОМОЩЬЮ ЗВУКОВЫХ СОПЕЛ [CN 112268601 (A), опубл.: 26.01.2021], отличающийся тем, что устанавливают блок сбора данных на измерительном столе со звуковыми соплами, вводят номер счетчика через сканирующий считыватель и записывают данные счетчика в блок сбора данных, подают питание на счетчик через блок сбора данных, включают измерительный стол со звуковыми соплами и определяют данные мгновенного расхода счетчика через блок сбора данных, сравнивают его с расходом газа, фактически испускаемым звуковым соплом и получают погрешность счетчика.Known from the prior art is the METHOD FOR COUNTER CALIBRATION USING SOUND NOZZLES [CN 112268601 (A), publ.: 01/26/2021], characterized in that the data acquisition unit is installed on the measuring table with sonic nozzles, the meter number is entered through the scanning reader and the data is recorded meter to the data acquisition unit, supply power to the meter through the data acquisition unit, turn on the measuring table with sonic nozzles and determine the data of the instantaneous flow rate of the meter through the data acquisition unit, compare it with the gas flow rate actually emitted by the sonic nozzle and obtain the meter error.

Недостатком аналога является недостаточность раскрытия его сущности (существенных признаков).The disadvantage of the analog is the insufficiency of disclosing its essence (essential features).

Также известна УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ И ГРАДУИРОВКИ СЧЕТЧИКОВ ГАЗА [RU 9067 U1, опубл.: 16.01.1999], содержащая корпус, механизм подключения к измерительной линии, образцовый расходомер с соплами , размещенными на основании, ввод для потока измеряемой среды, нагнетатель, создающий разрежение, устройство поддержания требуемого расхода для каждого сопла , отличающаяся тем, что установка снабжена датчиками давления, термометром, барометром, блоками: питания, управления регистрации и расчета, при этом корпус выполнен с откидывающейся на петлях крышкой, содержащей монтажные элементы, причем механизм подключения к измерительной линии снабжен перепускным клапаном "линия-атмосфера", а основание образцового расходомера с соплами установлено герметично через подпружиненный промежуточный диск между стойками, жестко закрепленными в корпусе, при этом промежуточный диск снабжен отжимным механизмом, а ввод для потока измеряемой среды выполнен в виде прямого отрезка трубы, одним концом жестко соединенной с промежуточным диском, а другим концом соединенной подвижно с перепускным клапаном "линия-атмосфера".Also known is an INSTALLATION FOR CHECKING AND CALIBRATION OF GAS METERS [RU 9067 U1, publ.: 01/16/1999], containing a housing, a mechanism for connecting to a measuring line, an exemplary flow meter with nozzles placed on the base, an input for the flow of the measured medium, a blower that creates a vacuum , a device for maintaining the required flow rate for each nozzle, characterized in that the installation is equipped with pressure sensors, a thermometer, a barometer, units: power supply, registration and calculation control, while the body is made with a hinged lid containing mounting elements, and the mechanism for connecting to the measuring the line is equipped with a "line-atmosphere" bypass valve, and the base of the exemplary flowmeter with nozzles is installed hermetically through a spring-loaded intermediate disk between the posts rigidly fixed in the housing, while the intermediate disk is equipped with a squeezing mechanism, and the inlet for the flow of the medium being measured is made in the form of a straight pipe section , one end is rigidly connected with an intermediate disk, and at the other end movably connected to the "line-atmosphere" bypass valve.

Недостатками аналогов являются низкая надежность установки и высокие трудозатраты на ее изготовление, обусловленные наличием в составе установки эталонных измерителей расхода, которые, как вариант, представляют собой эталонные счетчики, которые усложняют и удорожают установку.The disadvantages of analogues are the low reliability of the installation and high labor costs for its manufacture, due to the presence of reference flow meters in the installation, which, as an option, are reference meters that complicate and increase the cost of the installation.

Наиболее близким по технической сущности является УСТАНОВКА ДЛЯ ПОВЕРКИ И КАЛИБРОВКИ СЧЕТЧИКОВ, РАСХОДОМЕРОВ И РАСХОДОМЕРОВ-СЧЕТЧИКОВ ГАЗА [RU 2533329, опубл.: 20.11.2014], содержащая эталонные измерители расхода - критические сопла, каждое из которых снабжено запорным клапаном, насос, ресивер (форкамеру), систему контроля и управления, содержащую блок управления запорными клапанами, отличающаяся тем, что в систему контроля и управления дополнительно введен блок формирования набора критических сопел по заданному значению расхода поверочной среды.The closest in technical essence is the INSTALLATION FOR VERIFICATION AND CALIBRATION OF COUNTERS, FLOW METER AND FLOW METER-GAS METER [RU 2533329, publ.: 20.11.2014], containing standard flow meters - critical nozzles, each of which is equipped with a shut-off valve, pump, receiver ( forechamber), a monitoring and control system containing a block for controlling shut-off valves, characterized in that a block for forming a set of critical nozzles according to a given value of the flow rate of the calibration medium is additionally introduced into the monitoring and control system.

Основной технической проблемой прототипа является непроизвольный набор критических сопел, используемый в установке, что затрудняет промышленную применимость данного технического решения, так как постоянно изменяемый набор сопел, во-первых, увеличивает материалоемкость самой установки и затрудняет ее использование во вне стационарных условиях, во-вторых, необходимость замены критических сопел влечет за собой снижение надежности установки и ее точности, в-третьих, снижение надежности установки и ее точности связано в том числе и с неконтролируемым загрязнениям критических сопел во время работы установки.The main technical problem of the prototype is an involuntary set of critical nozzles used in the installation, which complicates the industrial applicability of this technical solution, since a constantly changing set of nozzles, firstly, increases the material consumption of the installation itself and makes it difficult to use it in non-stationary conditions, and secondly, the need to replace critical nozzles entails a decrease in the reliability of the installation and its accuracy; thirdly, a decrease in the reliability of the installation and its accuracy is associated, among other things, with uncontrolled contamination of critical nozzles during operation of the installation.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности установки для калибровки и поверки устройств измерения расхода газа.The technical result of the invention is to increase the reliability of the installation for calibration and verification of gas flow measurement devices.

Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для калибровки и поверки устройств измерения расхода газа, содержащая критические сопла с запорными клапанами, насос, ресивер и модуль управления, отличающаяся тем, что для калибровки или поверки устройства в модуле управления задают поверочные точки по расходу газа, для каждой из которых определены включаемые в формирование расхода критические сопла, номинальные расходы di которых выражены как степени двойки и представлены n-разрядным двоичным числом, при этом суммарный расход устройства сформирован в виде суммы расходов критических сопел с двоичными весами

Figure 00000001
, где ak – коэффициент со значениями 0 или 1, учитывающий участие критического сопла в формировании расхода, при этом аk=0, если критическое сопло исключено из формирования расхода (выключено) и аk=1, если критическое сопло включено в формирование расхода, к контроллеру подключены датчики измерения температуры и давления поверочной среды в ресивере, температуры, давления и влажности окружающего воздуха для измерения с их помощью параметров поверочной среды, прокачиваемой через критические сопла и окружающей среды для определения в модуле управления объема поверочной среды, прокачанной через устройство измерения расхода газа и относительной погрешности установки.The specified technical result is achieved due to the fact that the installation for calibration and verification of gas flow measurement devices, containing critical nozzles with shut-off valves, a pump, a receiver and a control module, characterized in that calibration points for flow are set in the control module for calibration or verification of the device gas, for each of which the critical nozzles included in the formation of the flow rate are determined, the nominal flow rates d i of which are expressed as powers of two and represented by an n-bit binary number, while the total flow rate of the device is formed as the sum of the flow rates of critical nozzles with binary weights
Figure 00000001
, where a k is a coefficient with values of 0 or 1, taking into account the participation of the critical nozzle in flow formation, while a k = 0 if the critical nozzle is excluded from the flow formation (disabled) and a k = 1 if the critical nozzle is included in the flow formation , sensors are connected to the controller to measure the temperature and pressure of the test medium in the receiver, the temperature, pressure and humidity of the ambient air to measure the parameters of the test medium pumped through the critical nozzles and the environment to determine the volume of the test medium pumped through the measuring device in the control module gas flow rate and relative installation error.

В частности, расход каждого из критических сопел определяют как

Figure 00000002
, первое из которых выбирается из ряда 0,004, 0,008, 0,016, 0,032, 0,064 м3/час.In particular, the flow rate of each of the critical nozzles is determined as
Figure 00000002
, the first of which is selected from a range of 0.004, 0.008, 0.016, 0.032, 0.064 m 3 /hour.

В частности, объем поверочной среды определяют как

Figure 00000003
, где ΔP – перепад давлений между входом в критическое сопло и атмосферой, Pатм – атмосферное давление воздуха, измеряемое датчиком атмосферного давления, К – градуировочный коэффициент критического сопла, К – коэффициент зависимости «температура – влажность».In particular, the volume of the calibration medium is defined as
Figure 00000003
, where ΔP is the pressure difference between the inlet to the critical nozzle and the atmosphere, P atm is the atmospheric air pressure measured by the atmospheric pressure sensor, K is the calibration coefficient of the critical nozzle, K is the temperature-humidity dependence coefficient.

В частности, перепад давлений между входом в критическое сопло и атмосферой, измеряется датчиком дифференциального давления, подключенным на выходе из устройства измерения расхода газа.In particular, the pressure difference between the critical nozzle inlet and the atmosphere is measured by a differential pressure sensor connected downstream of the gas flow measurement device.

На фигуре показана структурная схема установки для калибровки и поверки устройств измерения расхода газа, на которой обозначено: 1 – критические сопла, 2 – клапаны, 3 – ресиверы, 4 – насосы, 5 – устройство измерения расхода газа, 6 – датчик абсолютного давления, 7 – датчик температуры газа, 8 – датчик дифференциального давления, 9 – контроллер, 10 – датчик температуры воздуха, 11 – датчик давления окружающего воздуха, 12 – датчик влажности воздуха, 13 – модуль управления.The figure shows a block diagram of the installation for calibration and verification of gas flow measurement devices, which indicates: 1 - critical nozzles, 2 - valves, 3 - receivers, 4 - pumps, 5 - gas flow measurement device, 6 - absolute pressure sensor, 7 – gas temperature sensor, 8 – differential pressure sensor, 9 – controller, 10 – air temperature sensor, 11 – ambient air pressure sensor, 12 – air humidity sensor, 13 – control module.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Установка для калибровки и поверки устройств измерения расхода газа содержит эталонные измерители расхода газа, выполненные в виде критических сопел 1. Принцип действия установки основан на воспроизведении и измерении скорости движения поверочной среды, например, воздуха через критические сопла 1 в критическом режиме. Скорость движения в этом режиме постоянна, поэтому при известном значении диаметра критического сопла 1 и параметров внешней среды (температура, давление, влажность) вычисляют расход воздуха, а при измеренном значении времени - объем. Вычисленные значения расхода и объема в дальнейшем используются в качестве эталонных. The installation for calibration and verification of gas flow measurement devices contains reference gas flow meters made in the form of critical nozzles 1. The principle of operation of the installation is based on reproducing and measuring the speed of movement of the calibration medium, for example, air through critical nozzles 1 in critical mode. The speed of movement in this mode is constant, therefore, with a known value of the diameter of the critical nozzle 1 and the parameters of the external environment (temperature, pressure, humidity), the air flow is calculated, and with the measured value of time, the volume is calculated. The calculated flow rate and volume values are further used as reference values.

Каждое из критических сопел 1 снабжено клапаном 2, выполненным управляемым. Критические сопла 1 с одной стороны общей магистралью подключены через ресиверы 3 к насосам 4. Насосы 4 выполнены, например, вакуумными. С другой стороны, к критическим соплам 1, по другой магистрали, подключен устройство измерения расхода газа 5, например, счетчик, или расходомер, или расходомер-счетчик и т.д.Each of the critical nozzles 1 is provided with a controllable valve 2. Critical nozzles 1 on one side are connected by a common line through receivers 3 to pumps 4. Pumps 4 are made, for example, vacuum. On the other hand, a gas flow measurement device 5, for example, a counter, or a flow meter, or a flow meter, etc., is connected to the critical nozzles 1, along another line.

В магистраль между клапанами 2 и ресиверами 3 подключен датчик абсолютного давления 6, а к одному из ресиверу 3 подключен датчик температуры газа 7.An absolute pressure sensor 6 is connected to the line between valves 2 and receivers 3, and a gas temperature sensor 7 is connected to one of the receivers 3.

В магистраль между критическими соплами 1 и устройством измерения расхода газа 5 подключен датчик дифференциального давления 8.A differential pressure sensor 8 is connected to the line between the critical nozzles 1 and the gas flow measurement device 5.

Клапаны 2, датчики абсолютного давления 6, температуры газа 7 и дифференциального давления 8 подключены к контроллеру 9. Valves 2, absolute pressure sensors 6, gas temperature 7 and differential pressure 8 are connected to the controller 9.

Ко входам контроллера 9 также подключены датчик температуры воздуха 9, датчик относительного давления 10 и датчик влажности воздуха 11.An air temperature sensor 9, a relative pressure sensor 10, and an air humidity sensor 11 are also connected to the inputs of the controller 9.

Контроллер 9 выполнен с возможностью преобразования измеренных сигналов с датчиков 6-8 и 9-11 в цифровые сигналы, вычисления расхода и объема газа, контроля критического режима работы сопел 1, управления клапанами 2 и насосами 4.The controller 9 is configured to convert the measured signals from sensors 6-8 and 9-11 into digital signals, calculate the gas flow and volume, control the critical mode of nozzles 1, control valves 2 and pumps 4.

Контроллер 9 подключен к модулю управления 13, выполненному в виде ПК, ноутбука, планшета, смартфона и т.д. с возможностью ввода/вывода информации, управления контроллером 9, выбора режимов работы и контроля за работоспособностью установки в целом. The controller 9 is connected to the control module 13, made in the form of a PC, laptop, tablet, smartphone, etc. with the ability to input / output information, control the controller 9, select operating modes and monitor the performance of the installation as a whole.

Установка осуществляет расчет объемного (массового) расхода, объема (массы) поверочной среды, прошедших через устройство измерения расхода газа 5, перерасчет к стандартным условиям в соответствии с ГОСТ Ρ 8.740-2011 и определение погрешности упомянутого устройства 5.The installation calculates the volumetric (mass) flow rate, volume (mass) of the calibration medium passed through the gas flow measurement device 5, recalculates to standard conditions in accordance with GOST Ρ 8.740-2011 and determines the error of the said device 5.

Установку для калибровки и поверки устройств измерения расхода газа используют следующим образом.The installation for calibration and verification of gas flow measurement devices is used as follows.

Перед калибровкой подключают устройство измерения расхода газа 5 на вход общей магистрали с критическими соплами 1. Before calibration, a gas flow measurement device 5 is connected to the inlet of a common line with critical nozzles 1.

Новым существенным признаком в техническом решении, обеспечивающим достижение заявленного технического результата – повышение надежности установки, является то, что набор критических сопел 1 для калибровки и поверки линейки устройств измерения расхода газа неизменен, при этом номинальные расходы критических сопел 1 выбирают как степени двойки и представляют n-разрядным двоичным числом. A new essential feature in the technical solution that ensures the achievement of the claimed technical result - an increase in the reliability of the installation, is that the set of critical nozzles 1 for calibrating and verifying a line of gas flow measurement devices is unchanged, while the nominal flow rates of the critical nozzles 1 are chosen as powers of two and represent n -bit binary number.

Расход Qi каждого из критических сопел 1 в установке определяют по формуле:The flow rate Q i of each of the critical nozzles 1 in the installation is determined by the formula:

Figure 00000002
(1),
Figure 00000002
(one),

первое из которых выбирается из ряда 0,004, 0,008, 0,016, 0,032 и 0,064 м3/час в зависимости от диапазона измерения расхода калибруемых устройств. Например, для измерения расхода в диапазоне от 0,016 до 16 м3/час установка включает 10 критических сопел 1 с расходами 0,016, 0,032, 0,064, 0,128, 0,256, 0,512, 1, 2, 4 и 8 м3/час. Любой расход в диапазоне от 0,016 до 16 м3 представляется в этом случае 10 разрядным двоичным числом. the first of which is selected from a range of 0.004, 0.008, 0.016, 0.032 and 0.064 m 3 /hour, depending on the flow measurement range of the calibrated devices. For example, for flow measurement in the range from 0.016 to 16 m 3 /h, the installation includes 10 critical nozzles 1 with flow rates of 0.016, 0.032, 0.064, 0.128, 0.256, 0.512, 1, 2, 4 and 8 m 3 /h. Any flow rate in the range from 0.016 to 16 m 3 is represented in this case by a 10-bit binary number.

Для увеличения диапазона измерения расхода увеличивают количество сопел, при этом расход каждого из добавляемых критических сопел 1 определяют также по формуле 1.To increase the flow measurement range, the number of nozzles is increased, while the flow rate of each of the added critical nozzles 1 is also determined by formula 1.

Сумма расходов формируется как сумма расходов сопел 1 с двоичными весами по формуле:The sum of the flow rates is formed as the sum of the flow rates of nozzles 1 with binary weights according to the formula:

Figure 00000001
(2)
Figure 00000001
(2)

где Q – значение расхода устройства 5, м3/час;where Q is the flow rate of device 5, m 3 /hour;

k – количество критических сопел 1;k is the number of critical nozzles 1;

d – минимальный расход критического сопла 1;d is the minimum flow rate of the critical nozzle 1;

ak – коэффициент со значениями 0 или 1, учитывающий участие критического сопла 1 в формировании расхода, аk=0, если критическое сопло 1 исключено из формирования расхода (выключено), аk=1, если включено.a k is a coefficient with values of 0 or 1, taking into account the participation of critical nozzle 1 in flow formation, and k = 0 if critical nozzle 1 is excluded from flow formation (disabled), and k = 1, if enabled.

В модуле управления 13 задают данные калибруемого устройства измерения расхода газа 5 и поверочные точки по расходу. Например, для устройства 5 типоразмером G1,6, поверочными точками по расходу будут 0,016, 1,6 и 2,5 м3/ч.In the control module 13, the data of the calibrated gas flow measurement device 5 and the calibration points for the flow are set. For example, for device 5, size G1.6, the flow test points would be 0.016, 1.6 and 2.5 m3 /h.

Определяют по формуле 2 включаемые в формирование расхода критические сопла 1, для чего зная поверочную точку по расходу Q (левая часть формулы 2) и минимальный расход критического сопла 1 в установке d (первый множитель правой части формулы 2) определяют второй множитель правой части формулы 2.The critical nozzles 1 included in the formation of the flow rate are determined by formula 2, for which, knowing the calibration point for the flow rate Q (the left side of the formula 2) and the minimum flow rate of the critical nozzle 1 in the installation d (the first multiplier of the right side of the formula 2), the second multiplier of the right side of the formula 2 is determined .

Так как первая поверочная точка Q = 0,016 м3/ч, а минимальный расход критического сопла 1 в установке также равен 0,016, то в формировании расхода будет участвовать только это критическое сопло 1.Since the first calibration point Q = 0.016 m 3 /h, and the minimum flow rate of the critical nozzle 1 in the installation is also equal to 0.016, then only this critical nozzle 1 will participate in the flow formation.

Для второй поверочной точки Q = 1,6 м3/ч второй множитель правой части формулы 2 будет равен Q/d = 1,6/0,016 = 100. Преобразуют полученное значение из десятичной системы счисления в двоичную: 1100100. Каждый из разрядов полученного кода является коэффициентом аk из формулы 2, определяющий участие критического сопла 1 в формировании расхода. Таким образом, исходя из кода в формирование расхода включают (справа налево) третье, шестое и седьмое критические сопла 1 с расходами 0,064, 0,512 и 1,024 м3/час соответственно (сумма 1,590 м3/час).For the second calibration point Q = 1.6 m 3 / h, the second multiplier on the right side of formula 2 will be equal to Q / d = 1.6 / 0.016 = 100. The resulting value is converted from decimal to binary: 1100100. Each of the digits of the received code is the coefficient a k from formula 2, which determines the participation of the critical nozzle 1 in the formation of the flow. Thus, based on the code, the flow rate includes (from right to left) the third, sixth and seventh critical nozzles 1 with flow rates of 0.064, 0.512 and 1.024 m 3 /h, respectively (sum 1.590 m 3 /h).

Для третьей поверочной точки Q = 2,5 м3/ч второй множитель правой части формулы 2 будет равен Q/d = 2,5/0,016 = 156,25. Преобразуют целое число полученного значения из десятичной системы счисления в двоичную: 10011100. Исходя из кода в формирование расхода включают (справа налево) третье, четвертое, пятое и восьмое критические сопла 1 с расходами 0,064, 0,128, 0,256, 2,048 м3/час соответственно (сумма 2,496 м3/час).For the third calibration point Q = 2.5 m 3 /h, the second multiplier on the right side of formula 2 will be equal to Q / d = 2.5 / 0.016 = 156.25. The integer number of the obtained value is converted from the decimal number system to binary: 10011100. Based on the code, the third, fourth, fifth and eighth critical nozzles 1 are included (from right to left) with flow rates of 0.064, 0.128, 0.256, 2.048 m 3 /hour, respectively ( the sum is 2.496 m 3 /hour).

Поочередно калибруют устройство измерения расхода газа 5 на каждой из заданной поверочной точке по расходу газа для чего перед началом калибровки открывают клапаны 2 сопел 1, участвующих в формировании расхода и определенных по формуле 2. После открытия клапанов 2 включают насосы 4, с помощью которых создают критический перепад давления на открытых критических соплах 1 и прокачивают в течение времени t через устройство измерения расхода газа 5 воздух.The device for measuring gas flow 5 is calibrated in turn at each of the given calibration point for gas flow, for which, before starting calibration, valves 2 of nozzles 1 are opened, participating in the formation of flow and determined by formula 2. After opening valves 2, pumps 4 are turned on, with the help of which a critical pressure drop across the open critical nozzles 1 and air is pumped for time t through the gas flow measurement device 5.

В процессе прокачки воздуха измеряют с помощью датчика температуры газа 7 температуру прокачиваемого поверочной среды в ресивере 3, температуру окружающего воздуха с помощью датчика температуры воздуха 11, относительное давление воздуха с помощью датчика атмосферного давления воздуха 11 и влажность воздуха с помощью датчика влажности 12 и передают измеренные значения в контроллер 9.In the process of pumping air, the temperature of the pumped calibration medium in the receiver 3 is measured using a gas temperature sensor 7, the ambient air temperature using an air temperature sensor 11, the relative air pressure using an atmospheric air pressure sensor 11 and the air humidity using a humidity sensor 12 and transmitting the measured values to controller 9.

Определяют в блоке управления 13 расход газа через каждое из критических сопел 1 по известной площади горловины упомянутого сопла 1 и измеренной температуре газа по формуле: The gas flow rate through each of the critical nozzles 1 is determined in the control unit 13 by the known area of the throat of said nozzle 1 and the measured gas temperature according to the formula:

Figure 00000004
, (3)
Figure 00000004
, (3)

где Q0 – объемный расход воздуха, м3/ ч;where Q 0 - volumetric air flow, m 3 / h;

К – градуировочный коэффициент критического сопла 1, м3/час (К0.5), определенный для температуры окружающего воздуха + 20 °С и влажности 60 %;K - calibration coefficient of the critical nozzle 1, m 3 / hour (K 0.5 ), determined for an ambient temperature of + 20 ° C and a humidity of 60%;

Т0 - абсолютная температура рабочей среды, К, Т0= t+273,15.T 0 - absolute temperature of the working environment, K, T 0 = t + 273.15.

При постоянной температуре рабочей среды объемный расход сохраняется постоянным, поэтому расчетный объем воздуха, пропущенный через устройство измерения расхода газа 5 за интервал времени tu, определяют по формуле:At a constant temperature of the working medium, the volume flow remains constant, therefore, the estimated volume of air passed through the gas flow measurement device 5 for the time interval t u is determined by the formula:

Figure 00000005
, (4)
Figure 00000005
, (4)

Действительное значение объема (расхода) газа зависит от соотношения «температура – влажность» и от падения давления на калибруемом устройстве измерения расхода газа 5. Эту зависимость учитывают с помощью коэффициентов К и множителя (1-ΔР/Ратм):The actual value of the volume (flow) of gas depends on the ratio "temperature - humidity" and on the pressure drop on the calibrated device for measuring gas flow 5. This dependence is taken into account using the coefficients K and the multiplier (1-ΔP / P atm ):

Figure 00000006
(5), где
Figure 00000006
(5), where

ΔP – перепад давлений между входом в критическое сопло 1 и атмосферой, измеряемый датчиком дифференциального давления 8, кПа; ΔP is the pressure difference between the inlet to critical nozzle 1 and the atmosphere, measured by differential pressure sensor 8, kPa;

Pатм – атмосферное давление воздуха, измеряемое датчиком атмосферного давления 11, кПа.P atm - atmospheric air pressure, measured by atmospheric pressure sensor 11, kPa.

Из формул 3-5 объем газа рассчитывают по формуле:From formulas 3-5, the volume of gas is calculated by the formula:

Figure 00000003
(6).
Figure 00000003
(6).

Значения К приведены в таблице.The values of K are given in the table.

ϕ, %ϕ, % Температура, °СTemperature, °C 10ten 1212 14fourteen 16sixteen 18eighteen 2020 2222 2424 2626 2828 30thirty 30thirty 1,0021.002 1,0021.002 1,0021.002 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0001,000 1,0001,000 4040 1,0021.002 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0001,000 1,0001,000 0,99880.9988 0,99950.9995 50fifty 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0001,000 1,0001,000 0,99980.9998 0,99950.9995 0,99920.9992 0,99880.9988 6060 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0011.001 1,0001,000 1,0001,000 0,99980.9998 0,99930.9993 0,99890.9989 0,99840.9984 0,99800.9980 7070 1,0011.001 1,0011.001 1,0001,000 1,0001,000 0,99990.9999 0,99960.9996 0,99930.9993 0,99880.9988 0,99830.9983 0,99780.9978 0,99730.9973 8080 1,0011.001 1,0001,000 1,0001,000 0,99990.9999 0,99950.9995 0,00920.0092 0,99880.9988 0,99830.9983 0,99780.9978 0,99720.9972 0,99650.9965 9090 1,0011.001 1,0001,000 0,99990.9999 0,99960.9996 0,99920.9992 0,99880.9988 0,99830.9983 0,99780.9978 0,99720.9972 0,99650.9965 0,99590.9959

По окончании прокачки через устройство измерения расхода газа 5 с него считывают значение расхода (объема) и сравнивают их с рассчитанными значениями, взятыми за эталонные. At the end of pumping through the gas flow measurement device 5, the flow rate (volume) is read from it and compared with the calculated values taken as reference ones.

Определяют относительную погрешность установки при воспроизведении объема и делают вывод о пригодности (непригодности) устройства для измерения расхода газа 5 к применению.The relative error of the installation is determined when reproducing the volume and a conclusion is made about the suitability (unsuitability) of the device for measuring gas flow 5 for use.

Другим новым существенным признаком в техническом решении, обеспечивающим повышение надежности установки и достижение заявленного технического результата, является то, что в процессе работы установки для калибровки и поверки устройств измерения расхода газа по мере загрязнения отверстие сопел 1 уменьшается и соответственно будет изменяться реальный расход газа. Для контроля работоспособности установки рассчитывают расход газа косвенным методом, не зависящим от значений расходов критических сопел 1 по формуле:Another new essential feature in the technical solution, which provides an increase in the reliability of the installation and the achievement of the claimed technical result, is that during the operation of the installation for calibrating and verifying gas flow measurement devices, as it gets dirty, the opening of the nozzles 1 decreases and, accordingly, the actual gas flow will change. To control the operability of the installation, the gas flow rate is calculated by an indirect method that does not depend on the flow rates of the critical nozzles 1 according to the formula:

Figure 00000007
(8),
Figure 00000007
(eight),

где Vр - общий объем ресивера 3, л;where V p is the total volume of the receiver 3, l;

tизм – время работы установки, с;t meas – installation operating time, s;

Рн – начальное давление воздуха в ресивере 3, кПа;P n – initial air pressure in receiver 3, kPa;

Рк – конечное давление воздуха в ресивере 3, кПа;Р c – final air pressure in receiver 3, kPa;

Тн – начальная температура воздуха в ресивере 3, оС; T n is the initial air temperature in the receiver 3, o C;

Тк – конечная температура воздуха в ресивере 3, оС;Tc – final air temperature in receiver 3, o C;

Ратм, Татм – давление и температура наружного воздуха соответственно;P atm , T atm - pressure and temperature of the outside air, respectively;

Рн, РК измеряют датчиком абсолютного давления 6. Тн, ТК измеряют датчиком температуры газа 7. Ратм измеряют датчиком давления окружающего воздуха 11. Татм измеряют датчиком температуры воздуха 10.R n , P K is measured by an absolute pressure sensor 6. T n , T K is measured by a gas temperature sensor 7. R atm is measured by an ambient air pressure sensor 11. T atm is measured by an air temperature sensor 10.

При значениях расхода газа, определенного по формуле 8, менее первоначального значения останавливают установку и проводят работы по ее обслуживанию.At gas flow rates determined by formula 8, less than the initial value, the installation is stopped and maintenance work is carried out.

Claims (4)

1. Установка для калибровки и поверки устройств измерения расхода газа, содержащая критические сопла с запорными клапанами, насос, ресивер и модуль управления, отличающаяся тем, что для калибровки или поверки устройства модуль управления выполнен с возможностью задания поверочных точек по расходу газа, для каждой из которых определены включаемые в формирование расхода критические сопла, номинальные расходы di которых выражены как степени двойки и представлены n-разрядным двоичным числом, при этом суммарный расход устройства сформирован в виде суммы расходов критических сопел с двоичными весами
Figure 00000008
, где ak – коэффициент со значениями 0 или 1, учитывающий участие критического сопла в формировании расхода, при этом ak=0, если критическое сопло исключено из формирования расхода (выключено) и ak=1, если критическое сопло включено в формирование расхода, к контроллеру подключены датчики измерения температуры и давления поверочной среды в ресивере, температуры, давления и влажности окружающего воздуха для измерения с их помощью параметров поверочной среды, прокачиваемой через критические сопла и окружающей среды для определения в модуле управления объема поверочной среды, прокачанной через устройство измерения расхода газа и относительной погрешности установки.
1. Installation for calibration and verification of gas flow measurement devices, containing critical nozzles with shut-off valves, a pump, a receiver and a control module, characterized in that for calibration or verification of the device, the control module is configured to set calibration points for gas flow, for each of of which the critical nozzles included in the formation of the flow rate are defined, the nominal flow rates d i of which are expressed as a power of two and are represented by an n-bit binary number, while the total flow rate of the device is formed as the sum of the flow rates of the critical nozzles with binary weights
Figure 00000008
, where a k is a coefficient with values of 0 or 1, taking into account the participation of the critical nozzle in flow formation, while a k =0, if the critical nozzle is excluded from the flow formation (disabled) and a k =1, if the critical nozzle is included in the flow formation , sensors are connected to the controller to measure the temperature and pressure of the test medium in the receiver, the temperature, pressure and humidity of the ambient air to measure the parameters of the test medium pumped through the critical nozzles and the environment to determine the volume of the test medium pumped through the measuring device in the control module gas flow rate and relative installation error.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что расход каждого из критических сопел определяют как
Figure 00000009
, первое из которых выбирается из ряда 0,004, 0,008, 0,016, 0,032, 0,064 м3/час.
2. Installation according to claim 1, characterized in that the flow rate of each of the critical nozzles is determined as
Figure 00000009
, the first of which is selected from a range of 0.004, 0.008, 0.016, 0.032, 0.064 m 3 /hour.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что объем поверочной среды определяют как
Figure 00000010
, где ΔP – перепад давлений между входом в критическое сопло и атмосферой, Pатм – атмосферное давление воздуха, измеряемое датчиком атмосферного давления, К – градуировочный коэффициент критического сопла, К – коэффициент зависимости «температура – влажность».
3. Installation according to claim 1, characterized in that the volume of the calibration medium is determined as
Figure 00000010
, where ΔP is the pressure difference between the inlet to the critical nozzle and the atmosphere, P atm is the atmospheric air pressure measured by the atmospheric pressure sensor, K is the calibration coefficient of the critical nozzle, K is the temperature-humidity dependence coefficient.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что перепад давлений между входом в критическое сопло и атмосферой, измеряется датчиком дифференциального давления, подключенным на выходе из устройства измерения расхода газа.4. Installation according to claim 1, characterized in that the pressure difference between the critical nozzle inlet and the atmosphere is measured by a differential pressure sensor connected downstream of the gas flow measurement device.
RU2021115808A 2021-06-02 Unit for calibration and verification of gas flow measurement equipment RU2772234C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2772234C1 true RU2772234C1 (en) 2022-05-18

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU9067U1 (en) * 1998-03-25 1999-01-16 Бернацкая Янина Константиновна INSTALLATION FOR CHECKING AND GRADING GAS METERS
RU79998U1 (en) * 2008-09-04 2009-01-20 Федеральное государственное учреждение "Татарстанский центр стандартизации, метрологии и сертификации" (ФГУ "Тест-Татарстан") INSTALLATION FOR VERIFICATION OF INDUSTRIAL 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
CN112268601A (en) * 2020-09-22 2021-01-26 浙江威星智能仪表股份有限公司 Base meter measurement calibration method based on sonic nozzle measurement platform

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU9067U1 (en) * 1998-03-25 1999-01-16 Бернацкая Янина Константиновна INSTALLATION FOR CHECKING AND GRADING GAS METERS
RU79998U1 (en) * 2008-09-04 2009-01-20 Федеральное государственное учреждение "Татарстанский центр стандартизации, метрологии и сертификации" (ФГУ "Тест-Татарстан") INSTALLATION FOR VERIFICATION OF INDUSTRIAL 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
CN112268601A (en) * 2020-09-22 2021-01-26 浙江威星智能仪表股份有限公司 Base meter measurement calibration method based on sonic nozzle measurement platform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI431255B (en) Mass flow verifiers capable of providing different volumes and related methods
US5975126A (en) Method and apparatus for detecting and controlling mass flow
CN102483344B (en) Upstream volume mass flow verification system and method
KR100937076B1 (en) Flow rate measurement device
CN105004479B (en) Ion gauge and mass spectrograph calibrating installation and method based on normal pressure measurement
RU2358250C2 (en) Calibration of pressure sensor during engineering process
US11920971B2 (en) Gas flowmeter having inline calibrating
CN116398421B (en) High vacuum pump pumping speed testing device and using method thereof
CN114923547A (en) Automatic evaluation device and method for uncertainty of gas meter indication value error
RU2772234C1 (en) Unit for calibration and verification of gas flow measurement equipment
US6553818B1 (en) Exhaust flow calibration apparatus and method
RU180586U1 (en) Variable Flow Meter
JP5272079B2 (en) Multi-variable process fluid flow equipment with fast response flow calculation
CN115388987A (en) Calibration device and calibration method for gas flow sensor in high-pressure environment
US20140278184A1 (en) Zero Deadband Processing for Velocity Transmitters
US5945591A (en) Digital differential pressure gage and flow meter implementing signal difference processor
RU2686451C1 (en) Method of calibrating a gas flow meter
RU2279640C2 (en) Method and device for measuring mass flow rate
CN111473833A (en) Vacuum cavity volume testing system and method by volume substitution method
RU182096U1 (en) Gas flow meter calibration device
CN117212121B (en) High vacuum pump pumping speed testing device and using method thereof
RU2305288C2 (en) Device for measuring parameters of gas flow
CN116086732A (en) High-precision leakage meter comparison system and method
CA2240484C (en) Method and apparatus for detecting and controlling mass flow
Ruis et al. Uncertainty analysis in piston prover calibration