Устройство для регулирования и контроля расхода
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения расхода в трубопроводах проточной среды, в частности при автоматизации производственных процессов при обогащении в металлургии, в химии, в строительстве. Устройство контроля и регулирования расхода, содержащее трубопровод, регулирующий клапан с поворотным запорным органом, соединенным с приводом запорного органа, линии отбора давления, датчики давления среды; - первая и вторая линии отбора давления, расположены соответственно в первой и второй измерительных секциях, которые расположены со сторон входного и выходного отверстий регулирующего клапана, образующих единый комплекс трубопровода; введен управляемый электрический привод запорного органа, которым управляет вычислительно-управляющее устройство, связанное электрическими связями с задатчиком угла поворота запорного органа, с первым и вторым датчиками давления и устройством индикации угла поворота запорного органа и рассчитанного расхода проточной среды. 1 н.з.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы.,1 илл.
Полезная модель относится к области измерительной техники для измерения расхода и регулирования, может быть использована в системах автоматического управления технологическими процессами в металлургии, в химии, в строительстве и др.
Известен расходомер с клапаном подачи жидкости Л.1. (патент РФ №1106990 з№3411393/18-10 Gо 1 F 3/20, приор. 16.03.82, опубл. 07.08.84 БИ №29).
Расходомер содержит измерительную камеру, разделенную на две полости подвижной перегородкой, связанной посредством штока с счетчиком количества жидкости и с рычажно-пружинным механизмом переключения двух-позиционного клапана подачи жидкости, причем рычажно-пружинный механизм переключения содержит элементы переключения этого клапана, корпус.
Устройство выполняет функцию расходомера и включения-выключения потока без регулирования потока среды.
Известен расходомер, который содержит диафрагму - сужающее устройство, имеющее корпус с входным и выходным отверстиями, обтекатель с полусферическим торцом, внутри которого расположен регулировочный шток, имеющий для регулирования положения обтекателя резьбовые соединения и кольцевое уплотнение с кронштейном, закрепленным на корпусе, который имеет два клапана, расположенные по обе стороны обтекателя, для передачи давления через вентильный узел к чувствительному элементу, конструктивно и электрически связанному с
вычислителем. Л.2 (патент ПМ РФ №36728 з№2003134482/20 G 01 F 1/00, приор. 28.11.2003, опубл. 20.03.2004 БИ №8).
Устройство выполняет только функцию расходомера.
Известно устройство для измерения Л.3
(патент РФ №1454041 G01F1/34, з№3905220/10 приор. от 22.04.85, БИ №16-090695) расхода, содержащее корпус с щелевидным окном, шаровой затвор с измерительной диафрагмой, поворотный шток, герметически соединенный с шаровым затвором, каналы отбора давления, размещенные в теле шарового затвора, отличающееся тем, что с целью повышения точности, диафрагма размещена в введенном в устройство опорном элементе, герметически установленном в проходном канале, штуцера отбора давлений расположены на поворотном штоке и герметично соединены с каналами отбора давлений, а щелевидное окно выполнено в стенке корпуса параллельно оси поворота шарового затвора.
Недостатки - усложненная конструкция, требующая повышенной требовательности при изготовлении.
(Патент РФ №2215265, з№2001114681/28, пр. 280501, БИ №30 от 27.10.03 г.(G 01 F 1/28, 15/06.)
Известен измеритель расхода воздуха Л.4.
Устройство содержит подвижную заслонку, к оси которой жестко прикреплены возвратная пружина и токосъемник потенциометра с емкостным съемом информации. К выводам потенциометра подключен делитель напряжения состоящий из опорного резистора и резистивного датчика температуры, поступающего воздуха. Измерительный преобразователь, содержащий компаратор и неинвертирующий интегратор, поочередно через переключатель преобразует расход и температуру в частотно-временной сигнал.
Известно устройство для определения расхода газа через трубопровод Л.5 (з№2129947 Великобритании G01F1/34, опубл. 23.05.84г, №4969), в котором расход определяют измеряя перепад давления на отверстии,
образованном внутри трубопровода. Отверстие, расположенное в центре секции трубопровода образовано плоским круговым диском, размещенном перпендикулярно продольной оси этой секции. По обеим сторонам диска установлены два блока для измерения давления. Внутренние камеры блока давления связаны с зонами секции трубопровода близкими к диску. Устройство выполняет только одну функцию - измерение расхода газа через трубопровод.
Данное изобретение принимаем за прототип для предлагаемого технического решения.
Цель предлагаемого полезной модели совместить функции определения расхода и регулирования величины потока среды через трубопровод.
Предлагаемое устройство выполнено таким образом, что подводящий и отводящий участки трубопровода, первая и вторая измерительные секции, клапан образуют единый канал для перемещаемой среды. На каждой измерительной секции выполнены линии отбора давления до и после запорного органа клапана, выполняющего еще и функцию диафрагмы, хотя и с переменной величиной проходного сечения. Вычислительное-управляющее устройство выполняет функции управления углом поворотом запорного органа и функции расчета величины расхода среды через клапан с учетом переменной величины поперечного сечения и температуры среды.
Расположение запорного органа клапана таково, что расстояние от линий отбора давления среды в измерительных секциях и внутренний диметр трубопровода связаны соотношением L=0,9-1,1 Dвн.
В качестве клапана, управляемого от вычислительно-управляющего устройства, можно использовать выпускаемый, ОАО СЦМА сегментный регулирующий клапан КСР Л.6, в качестве системы управления поворотом запорного органа клапана систему сервопривода по Л.7
Предлагаемое устройство представлено на рис. 1, где:
1 - трубопровод
2 - первая и вторая измерительные секции трубопровода
3 - фланцы секций и участков трубопровода
4 - регулирующий клапан с подвижным запорным органом
5 - первая и вторая линии отбора давления из измерительных секций
6 - первый датчик давления среды до регулирующего клапана
7 - второй датчик давления среды после регулирующего клапана
8, 9 - электрические связи первого и второго датчиков давления с вычислительным
управляющим устройством (микроконтроллером)
10 - управляемый привод клапана (сервопривод)
11, 12 - электрические связи управления электроприводом клапана с вычислительным -
управляющим устройством
13 - вычислительно -управляющее устройство
14 - задатчики угла поворота, расхода среды
15 - индикация расхода среды и угла поворота запорного органа
16 - датчики температуры среды
17 - стяжные болты измерительных секций
18 - электросвязи датчиков температуры с вычислительно-управляющим устройством.
Участки трубопровода перемещаемой среды 1 через первую 2 и вторую 2 измерительные секции и регулирующий клапан 4 последовательно сочлены через фланцы 3 и стяжные болты 17 в единый комплекс.
На каждой измерительной секции 2 имеется линии отбора давления 5 среды, которые подсоединены к первому 6 и второму 7 датчикам давления, которые электрическими связями 8 и 9 соединены с управляющим вычислительным устройством 13.
Запорный орган клапана 4 соединен с управляющим приводом клапана 10, который с одной стороны по эл. связи 11 получает задание на определенный угол поворота запорного органа, с другой стороны по эл .связи
12 передает информацию об угле поворота запорного органа клапана на управляющее вычислительное устройство 13. Заданный угол поворота запорного органа клапана 4 задается через эл. задатчик 14 и из УВУ 13 посредством устройства индикации индицирует угол и расход среды через клапан и соответственно трубопровод.
Кроме того, на каждой из измерительных секций 2 возможна установка датчиков температуры среды 16, которые выходные электрические сигналы 18 о температуре среды направляют информацию на управляющее вычислительное устройство 13. При значительном влиянии температуры среды на величину расхода среды УВУ 13 корректирует показания расхода среды на устройстве индикации 15.
При протекании среды прокачивается через трубопровод 1, две измерительные секции 2 и регулирующий клапан 4, который имеет заданный 14 угол поворота к образующей трубопровода отработанный УВУ 13 и электроприводом 10. [Л.7]. Давление протекающей среды через 5 и первый 6 и второй 7 датчики давления по эл. связям 8 и 9 поступает в вычислительное - управляющее устройство 13, где производится расчет для заданного сечения трубопровода величины расхода среды через клапан 4 и которая индицируется устройством 15. При необходимости УВУ 13 рассчитывает коррекцию расхода с учетом температуры среды, которая поступает через датчики 16 и связи 18.
Предложенное устройство позволяет выполнить одновременно две функции регулирования расхода среды по трубопроводу и индицировать рассчитанную величину расхода среды.
Предложенное устройство является новым по конструкции, так как добавлены элементы 2, 10, 13, 14, 15 и связи между ними.
Предложенное устройство может быть применено для регулирования и определения расхода среды в автоматических технологических системах в металлургии, сократив количество единиц оборудования систем.
Литература
1. А.с. РФ №1106990 з№3411393/18-10 G 01 F 3/20,, приор. 16.03.82, опубл. 07.08.84 БИ №29 - 84 г.
2. ПМ РФ №36728 з№2003134482/20 G 01 F 1/00, приор. 28.11.2003, опубл. 20.03.2004 БИ №8 - 04 г.
3. Патент РФ №1454041 01 1/34, з№3905220/10 G 01 F 1/34, приор. от 22.04.85, опубл. БИ №16-090695
4. Патент РФ №2215265, з№2001114681/28, G 01 F 1/28, пp.28.05.01, опубл. БИ №30 от 27.10.03 г.
5. Заявка №2129947 Великобритании G 01 F 1/34, приор. 22.04.83, опубл. 23.05.84 г.
6.Патент РФ ПМ №19113 з.2001106097/20 F 16 К 13/02, приор. 14.03.01, опубл. БИ №22 от 10.08.01г.
7. Журнал «Индустрия» №4 (42)/2005 г. стр.29-31.
1. Устройство контроля и регулирования расхода, содержащее трубопровод, регулирующий клапан с поворотным запорным органом, соединенным с приводом запорного органа, линии отбора давления, датчики давления среды, отличающееся тем, что первая и вторая линии отбора давления расположены соответственно в первой и второй измерительных секциях, которые расположены со сторон входного и выходного отверстий регулирующего клапана, образующих единый комплекс трубопровода, введен управляемый электрический привод запорного органа, которым управляет вычислительно-управляющее устройство, связанное электрическими связями с задатчиком угла поворота запорного органа, с первым и вторым датчиками давления и устройством индикации угла поворота запорного органа и рассчитанного расхода проточной среды.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в измерительных секциях трубопровода размещены датчики температуры проточной среды, выходные сигналы которых введены в управляющее вычислительное устройство, которое корректирует расчетные значения расхода среды в зависимости от температуры среды.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линии отбора давления в измерительных секциях трубопровода выполнены так, что расстояние L от линии отбора давления до запорного органа диаметром трубопровода Двн составляет соотношение L=(0,9:1,1)Двн.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что установленный клапан выполнен, как сегментный регулирующий клапан КСР.
