SU756207A1 - Способ измерения расхода газа1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности , для измерения малых расходов газа в хроматографах и других приборах, применяемых в нефтепереработке, нефтехимии и других областях промышленности.

Известен способ измерения расхода газа путем перемещения под действием газового потока чувствительного элемента, частично погруженного в жидкость и фиксации расхода при отклонении чувствительного элемента от начальной отметки. О величине расхо- ю да судят по величине перемещения чувствительного элемента [1].

Недостатком указанного способа измерения расхода является его низкая точность, объясняемая тем, что о расходе судят по пере- ¹⁵ мещению чувствительного элемента, достигающему значительной величины (100—

150 мм — величина, необходимая для обеспечения достоверности результатов измерения). ₂₀

Однако на указанной длине трудно достичь высокой точности изготовления внутренней поверхности трубки, точности выдержки заданных расчетных размеров и частоты

2

поверхности, предназначенных для измерения малых расходов газа. В результате на внутренней поверхности трубки после ее изготовления имеются выпуклости и впадины, создающие случайные местные сужения и расширения кольцевого зазора между чувствительными элементами и трубкой, что приводит чувствительный элемент к неустойчивому состоянию при его движении в трубке,особенно в ее нижней части, при самых малых расходах. Возникающая при малых расходах газа вибрация чувствительного элемента достигает значительной величины (до 10—15°/о) от измеряемого диапазона и вносит существенную погрешность в результат измерения. Ввиду случайного характера указанной ошибки, последняя не может быть учтена при настройке. По той же причине в известном способе измерения малых расходов невозможно обеспечить линейность выходной характеристики «расходперемещение».

Цель изобретения — устранение указанного недостатка.

Цель достигается тем, что в известном

способе измерения расхода газа изменяют

глубину погружения чувствительного эле756207

мента в рабочую жидкость до достижения

им начальной отметки, а о величине расхода

судят по глубине погружения чувствительного элемента.

На фиг. 1 изображено устройство при максимальном расходе газового потока; на фиг. 2 — то же, при минимальном расходе газового потока; на фиг. 3 — чувствительный элемент устройства.

Устройство содержит чувствительный элемент, состоящий из поплавка 1 и связанного с ним хвостовика 2, расположенного в стеклянной трубе 3, с цилиндрической внутренней поверхностью. Нижняя часть хвостовика 2 погружена в рабочую жидкость (например в чистое трансформаторное масло), размещенную в сосуде 4, а поплавок ί расположен в отсеке 5 трубы 3, ограниченном снизу перегородкой 6 с центральными отверстиями для прохода хвостовика 2, а сверху — крышкой 7. На наружной поверхности отсека 5 нанесена риска «0» (начальная отметка). Сосуд 4 с жидкостью установлен с возможностью перемещения относительно трубы 3, при этом с помощью уплотнительного кольца 8 обеспечивается герметичность сосуда 4. Дно сосуда 4 снабжено конусным указателем 9, примыкающим к делениям измерительной шкалы 10, градуированной в единицах расхода. Шкала 10 может перемещаться вдоль сосуда 4. Измеряемый газ подводится к трубе 3 под перегородкой 6, а выход его осуществляется через отверстие в крышке 7.

Способ измерения расхода газа осуществляется следующим образом.

Перед началом измерения производится настройка устройства, заключающаяся в следующем. До подачи в устройство измеряемого газа чувствительный элемент под действием собственного веса лежит на упоре перегородки 6 и хвостовик 2 частично погружен в рабочую жидкость в сосуде 4. При этом вес чувствительного элемента равен его собственному весу за вычетом выталкивающей силы, образованной погруженной частью хвостовика 2. При подаче в трубу 3 измеряемого потока газа с расходом, соответствующим начальному расходу С^нач (расход, равный С) минимальноу расходу, т. е. С)нлч = ^<3пъп)·)^на поплавке формируется перепад давлений, образующий подъемную силу. Величина (Зщ,ч при этом фиксируется по эталонному измерителю расхода газа (на чертеже не показан). Регулированием положения сосуда 4 относительно трубы 3 изменяют степень погружения хвостовика 2 в рабочую жидкость, регулируя тем самым вес чувствительного элемента. В результате под действием перепада давлений на поплавке 1 создается усилие, превышающее вес чувствительного элемента, и последний перемещается . При совмещении нижней плоскости поплавка 1 с отметкой «0» на сосуде 4, регулировку положения сосуда 4 прекращают, а шкалу 10 перемещают до совмещения отметки С? „„и этой ш, . ы с указателем 9, после "его шкалу 10 закрепляют. На этом настройка прибора заканчивается.

При увеличении расхода нарушается равновесие (увствительного элемента, так как пс \оемная сила потока газа превышает вес чувствительного элемента, и последний поднимается до отметки «0». После этого уменьшают глубину погружения чувствительного элемента в жидкость путем плавного перемещения сосуда 4 вниз. При уменьшении степени погружения хвостовика 2 в жидкость чувствительный элемент утяжеляется и перемещается вниз. При достижении нижней плоскостью поплавка 1 отметки «0» перемещение сосуда 4 прекращают.

При достижении максимального расхода (Ωπιαχ ) для установки нижней плоскости поплавка 1 против отметки «0» необходимо опустить сосуд 4 до значения (^тж по шкале 10. При этом хвостовик 2 максимально извлекается из жидкости, и вес чувствительного элемента становится максимальным (см. фиг. 1).

При уменьшении расхода чувствительный элемент опускается ниже начальной отметки «0», после чего увеличивают глубину погружения чувствительного элемента перемещением сосуда 4 с жидкостью вверх до достижения нижней плоскостью поплавка 1 отметки «0». При минимальном расходе (Ртй, когда нижняя плоскость поплавка 1 установлена против отметки «0», сосуд 4 занимает в соответствии с первоначальной настройкой положение, соответствующее отметке СЗтиг ^πθ шкале 10. При этом хвостовик 2 чувствительного элемента максимально погружен в жидкость и вес чувствительного элемента становится минимальным (см. фиг. 2).

Таким образом, по перемещению указателя 9, равному глубине погружения хвостовика 2 в жидкость, по шкале 10 судят о величине расхода. Функциональная зависимость степени погружения от расхода при постоянном давлении измеряемого газа выражается формулой

^пог ⁼ У™** СС)², (1)

где С — постоянный коэффициент, зависящий от площади кольцевого зазора между поплавком 1 и трубкой 4, от удельного веса жидкости, от сечения поплавка 1, воспринимающего напор измеряемого потока;

ν_Πορ — объем погруженной части чувствительного элемента;

Улмх — максимальный объем погружения.

Поскольку формула 1 выражает квадратичную зависимость объема погружения чувствительного элемента οί'расхода С),то для

756207

6

5

достижения линейности шкалы 10 (линейная зависимость: глубина погружения от расхода) погруженную часть хвостовика 2 необходимо выполнить в форме клина (см. фиг. 3). Это объясняется тем, что клиновидная форма хвостовика обеспечивает квадратичную зависимость между глубиной погружения Ьпег чувствительного элемента и объемом погружения Упог

У(К>Г — Увм» —^к(Ьпм»-Ьоог)², (2)

где Ь пм*— максимальная глубина погружения

хвостовика 2.

Приравнивая правые части уравнений 1 и 2,получаем линейную зависимость глубины погружения от расхода С?

Ьпог = Ьтм — т<э (3)

гдеЬпвд — максимальная высота хвостовика 2;

т — постоянный коэффициент, равный уг.

Таким образом, осуществляется «нулевая» компенсация перемещения чувствительного элемента, заключающаяся в том, что измерение расхода газа производится всегда при одном и том же, соответствующем начальному расходу, положении чувствительного элемента. При этом значительно повышается точность измерения малых расходов газа, так как на результаты измерения не влияют изъяны, имеющиеся на трубке в зонах^выше и ниже нулевой отметки, соответствующей

начальному расходу. Изъяны же в плоскости нулевой отметки вносят только систематическую погрешность, которая учитывается при градуировке прибора.

Ввиду того, что наружная поверхность 5 хвостовика чувствительного элемента может быть изготовлена с очень высокой точностью (например, путем шлифования), то, подбирая необходимую форму поверхности хвостовика, можно обеспечить линейность характеристик «расход-перемещение».

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ измерения расхода газа путем и перемещения потоком газа чувствительного элемента, частично погруженного в рабочую жидкость, и фиксации расхода при отклонении чувствительного элемента от начальной отметки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, изменяют ²® глубину погружения чувствительного элемента в рабочую жидкость до достижения им начальной отметки, а о величине расхода судят по глубине погружения чувствительного элемента.