1
Изобретение относится к измерительной
технике, а более конкретно к устройствам для градуировки расходомеров жидкости и может быть использовано
в приборостроительной, химич1еской , нефтяной, автомобильной промышленностях , в системах водоснабжения
и водоочистки. Преимущественно данное изобретение предназначено для градуировки расходомеров жидкости
при выпуске их из производства и при входном контроле перед установкой
на объекте или в технологической линии .,
Известны устройства для градуиров- ,
ки расходомеров и скоростемеров (термоанемометров), в которых осуществляется плавное вращение резервуара
с жидкостью относительно его вертикальной оси. При этом датчик испыты-Г JQ
ваемого расходомера или скоростемера помещен в жидкость и жестко закреплен
на неподвижной опоре, не связанной с резервуаром 111.
В-процессе градуировки жидкость, вращаясь вместе с резервуаром, набегает
на неподвижный датчик и протекает через него, вырабатывая выходной сигнал, пропорциональный средней
линейности скорости W перемещения резервуара с жидкостью в месте установки
датчика. Объемный расход Qy определяется как произведение измеренной линейной скорости W на площадь
сечения датчика S, т.е. Qy WS, причем линейная скорость измеряется косвенным методом, как ,
где U)- угловая скорость вращения резервуара, -измеряемая с помощью тахометра
, г - расстояние по горизонтам от оси вращения резервуара до
центра сечения датчика. В таких устройствах имеет место асимметрия эпюры
скоростей (распределения скоростей по сечению датчика W(S)), вызывающая дополнительную погрешность
AQy S W(S)dS - WS. Асимметрия обусловлена случайными локальными де392 формациями потока в месте обтекания датчика и захвата, которые обычно
имеют несимметричную плохообтекаемую форму. Другой причиной асимметрии носящей уже систематический характер
, является .наличие радиальной составляющей скорости, появление которой обусловлено центробежными силами
, возникающими при вращении жидкости вместе срезервуаром. Величина радиальной составляющей
скорости жидкости, а следовательно, и асимметрии эпюры скоростей зависит
от угловой скорости вращения резервуара , расстояния от оси вращения до датчика, общей массы жидкости в
резервуаре. Другим недостатком таких устройств является высокое энергопотреблениё
, обусловленное необходимостью перемещения резервуара с жидкостью.
Указанные недостатки частично устранены в устройствах, гдеперемещение резервуара с жидкостью заменен
перемещением датчика испытываемого расходомера относительно неподвижной жидкости.
Известно устройство для градуиров ки термоанемометров и расходомеров, содержащее траверсу, выполненную с
возможностью перемещения в горизонтальной плоскости над уровнем жидкости , кронштейны по числу датчиков
испытываемых расходомеров (или ско ростемеров) , закрепленные .на траверсе
и снабженные захватами, систему измерения скорости перемещения траверсы
и регистратор сигналов испытываемых расходомеров. Датчик при градуировке перемещается через неподвижную
жидкость со скоростью W U)r, где U) - угловая скорость враще ния траверсы. Расход определяется
как Qу WS и сопоставляется со сред ней величиной выходного сигнала ;.Ix(t)dt,
интервал времени осредне ния; текущее значение времени
изменение выходного си1- нала во времени. Вследствие перемещения датчика,
не резервуара с жидкостью, радиальная составляющая скорости в таких установках минимизирована. По этой
же причине несколько снижается потребляемая мощность привода 12. Недостатком данных установок явяется низкая точность градуировки,
то обусловлено нарушением симметичности эпюры скоростей на входе в атчик испытываемого расходомера.
ричиной этих нарушений является возикновение при обтекании датмика и
ахвата, помещенных в жидкость и обадающих , чаще всего, плохообтекаеой
формой по внешнему контуру, заихрений , обратного и радикального ока жидкости. Эти гидродинамичесие
явления носят нестабильный, слуайный характер и вносят.дополниельную погрешность воспроизведения
асхода из-за различия измеренной редней скорости W и действительной реднеинтегральной скорости
w I w(s)ds. Другими недостатками этих установок является пониженная надежность и
повышенное энергопотребление. Снижение надежности обусловлено необходимостью
герметизации кабельных выводов , служащих для передачи выходного сигнала датчика на регистратор.
Повышенное энергопотребление вызвано сопротивлением движению датчика с захватом
со стороны жидкости, что требует повышение потребной мощности привада.
Цель изобретения - повышение точности градуировки расходомеров жидт кости.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем резервуар
с жидкостью, испытательные участки трубопровода и средства крепления
и перемещения испытательных участков относительно жидкости, испытательные
участки трубопроводов выполнены из трех участков, два из которых горизонтальные
, причем один из них выполнен хорошо обтекаемым по внешнему контуру и расположен в жидкости, второй
расположен над уровнем жидкости и в нем установлена подпорная диафрагма , а третий участок расположен
между ними под острым углом к поверхности жидкости. На чертеже приведена схема предлагаемого
устройства. Над уровнем покоющейся жидкости 1 размещена траверса 2, выполненная с
возможностью перемещения относительно жидкости в горизонтальной плоскости. 5 На траверсе 2 жестко закреплены кро штейны 3| снабженные захватами J, В
каждом захвате i жестко крепится тр ба 5, в пределах верхнего горизонтального
участка 6, в которой установлен датчик 7 испытываемого расхо домера. Захват i, горизонтальный уча
ток 6 и датчик 7 расположены выше уровня жидкости 1. Нижний горизонтальный участок 8
помещен в жидкость I и выполнен хор шо обтекаемым, коническим или капле
образным по внешнему контуру. Горизонтальные участки 6 и 8 соединены наклонным участком 9, угол наклона
которого к поверхности жидкости I выбирается в соответствии с допуска емой потерей напора. Участки 8, 9
И 6 сопряжены между собой плавными радиусами. В горизонтальном участке
за датчиком 7 установлена подпорная диафрагма 10. Датчик 7 кабельной линией
1 1 соединён с измерителем 12 вы ходного сигнала. Измеритель 12 управляется
двумя фотооптическими сигнализаторами , состоящими из источника 13 света и фотореле 1. Сигнализаторы
размещены на фиксированном расстоянии L друг от друга и фору|ируют команды на включение и выклюиение
прибора 15, измеряющего скорость движения траверсы 2 как W i где f - время движения траверсы 2
на участке L. Метки времени задаются генератором 16.
Пара фотооптических сигнализаторов , состоящих из источников 13 света и фотореле I, измерительный прибор
15 и генератор 16 меток времени в совокупности составляют систему
измерения скорости перемещения траверсы 2. Устройство работает следующим образом
. I На траверсе 2 крепятся в фиксиро|ванном положении кронштейны 3, а в
jero захвате - труба 5- Нижний учас ток 8 трубы 5 погружен в жидкость 1.
В верхнем участке 6 монтируется датчик 7 и диафрагма 10. Датчик 7 кабельной
линией 11 подключается к измерителю 12. Включается привод и траверса 2 разгоняется до скорости W.
При движении траверсы 2 жидкость 1 расходом QV Й5 поступает через участок 8 в трубу 5, воздействует
на чувствительный элемент датчика 7 916
вырабатывая выходной сигнал. Жидкость 1 выливается через выходное от- ;
верстие участка 6. Диафрагма 10 выполнена сменной и обеспечивает под-
бор, необходимый для заполнения сечения датчика 1, При движении траверса
2 пересекает луч света, идущий от первого источника 13 на фотореле I.
В этот момент включаются измеритель 12 и прибор 15 на который непрерывно
поступают метки времени с генератора 16. По прохождении траверсой 2
второго источника света 13 срабатывает второе фотореле 1, выключая
измеритель 12 и прибор 15. В результате фиксируются: интегральная величина
выходного сигнала х.,и время Т прохождения траверсой 2 расстояния L,. Вычисляются: расход QV S-pняя
велимийа выходного Отбор жидкости через хорошо обтекаемый насадок 6 симметричной формы
с хорошо организованным входом жидкости обеспечивает симметричную, эпюру
скоростей в трубе 5. Эпюра дополнительно стабилизируется относительно
длинным прямым участкам 6 на входе датчика 7. Погрешность воспроизведения
расхода, по сравнению с погрешностью установок, в которых в жидкость 1 погружен датчик 7, уменьшается
на величину О,(-0,6% при уровне погрешности 1-1,5. Гидравлические потери напора в трубе 5 равные
евх , w где коэффициент сопротивления входа; коэффициент
сопротивления трения жидкости о стенки трубы 5; длина входного участка трубы 5; d - внутренний
диаметр трубы 5 Н - расстояние между осями участков 6 и 8 по вертикали , составляют около 30-50 от
потерь, вызванных сопротивлением движению погруженных в жидкость 1 датчика
7 и захвата k. Потребная энергия привода на перемещение траверсы 2 со скоростью W 5-10 м/с по
кспериментальным данным составляет 0-80% от энергии, затрачиваемой на
еремещение той же траверсы 2 с поруженными а жидкость 1 датчиком 7
захватом 4. Отказы системы измереий из-за попадания жидкости в кабельые
разъемы практически исключены. 7
Формула изобретения Устройство для градуировки расходомеров , содержащее резервуар с жидкистью
, испытательные участки трубопровода и средства крепления и перемещения испытательных участков трубо
провода, включающие в себя траверсу, расположенную над уровнем жидкости в
резервуаре, кронштейны с захватами, укрепленные на траверсе, систему измерения
скорости перемещения траверсы и измеритель сигналов, о т личающееся тем, что, с
целью повышения точности градуировки , испытательные участки трубопроводов выполнены из трех участков, дв
из которых горизонтальные, примем 9 18
одни из них выполнен хорошо обтекаемым по внешнему контуру и расположен
в жидкости, второй расположен над уровнем жидкости и в нем установлена
подпорная диафрагма, а третий участок расположен между ними под острым углом к поверхности жидкости.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Oring R.P., Gebhart-В. Hotwire
Anemometr Calibration for measurements at Very low Velocity, Paper. Amer. Soc. Mech.Eng, 1969, № 1 HT-A)
2.Ensmann S., Kongeter I. Geschwindig-Reits-E Chan 1 age fur Thermlstersonder . Fortschr - Ber. VDIZ,
1975. Ke I he 8. № 18, (прототип)
