Способ поверки расходомеров

 

Использование: в метрологии. Сущность изобретения: подачу жидкости через поверяемый расходометр осуществляют поршнем, перемещаемым с переменной скоростью вдоль калиброванного участка трубопровода. Предварительно определяют зависимость изменения площадей проходных сечений по длине калиброванного участка трубопровода. Скорость перемещения поршня изменяют обратно пропорционально изменению площади проходных сечений трубопровода в направлении движения поршня. 1 ил.

Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к способам градуировки и поверки расходомеров и к поверочным расходомерным установкам.

Известен способ поверки и тарировки расходомеров жидкости, предусматривающий протекание жидкости через поверяемый расходомер, согласно которому скорость протекания жидкости через поверяемый прибор изменяется по заданному закону (см., например, а.с. СССР 163378, 1863).

Недостатком способа является то, что в нем, при задании скорости протекания жидкости через поверяемый расходомер, не учитывается погрешность исполнения отдельных звеньев устройства для осуществления способа (например, кулисного механизма, отклонение поперечного сечения трубы), следовательно, точность поверки и тарировки расходомеров, осуществленных указанным способом, недостаточно высока.

Известно устройство для измерения расхода жидкости по а.с. СССР 227291, 1969, содержащее трубу с поршнем, к которому с двух сторон присоединена струна, выведенная через блоки наружу, образующая с поршнем замкнутый контур. Устройством достигается некоторое расширение предела измеряемого расхода.

Недостатком данного устройства является ограниченная точность измерения из-за отсутствия учета изменения площади проходного сечения трубопровода по длине мерного участка установки, а также невозможность измерения мгновенных (за малые промежутки времени) значений расхода потому, что не обеспечивается контроль за временем прохождения поршнем малых отрезков пути в мерном участке трубы.

Известен способ градуировки мерников трубопоршневых газомерных установок, согласно которому при фиксированном объеме газа в поверяемом и образцовом мерниках измеряют давление газа, после чего изменяют объем образцового мерника, приводят давление газа в мерниках к первоначальному значению, а объем поверяемого мерника определяют по изменению объема образцового мерника (а.с. СССР 1177678, 1983).

Функциональная схема для осуществления данного способа включает поверяемую газомерную установку, образцовый газовый мерник с изменяющимся объемом, устройство отсчета фактического объема и систему контроля давления газа.

Способ и устройство для его осуществления позволяют проводить поверку газомерной установки путем определения отдельных объемов и построения шкалы мерника. Проверенная таким способом трубопоршневая установка обладает повышенными метрологическими характеристиками и обеспечивает возможность измерения мгновенного расхода, так как скорость перемещения поршня по длине мерного участка установки является известной функцией скорости отработки двигателя, управляемого задатчиком расхода.

Однако точность расхода, задаваемого такой трубопоршневой установкой, как и вышеприведенной, ограничена из-за отсутствия учета изменения площади проходного сечения трубопровода по длине мерного участка и возможного проскальзывания струны на ведущем блоке. Действительно, при задании расхода скорость V вращения двигателя, а соответственно, и движения поршня от одного крайнего положения до другого поддерживается постоянной, а проходное сечение (особенно при значительных длинах мерного участка) S мерного участка изменяется. Следовательно, расход Q, определяемый соотношением Q=SVconst не является постоянной величиной и не будет соответствовать задаваемому расходу.

Целью данного изобретения является повышение точности поверки и градуировки расходомеров.

Для достижения указанной цели в известном способе градуировки и поверки расходомеров, предусматривающем предварительное определение площадей проходных сечений мерного участка калиброванной трубы по его длине и построение шкалы мерного участка, пропуск через поверяемые расходомеры контрольного объема рабочей среды, вытесняемого из мерного участка поршнем, перемещаемым приводом со скоростью, обеспечивающей воспроизведение поверочного расхода заданной величины, поршень перемещается приводом с переменным ускорением, обратно пропорциональным изменению площади проходного сечения трубопровода по длине мерного участка установки, а в известной трубопоршневой установке для осуществления способа, содержащей мерный участок с поршнем, к которому с двух сторон присоединена гибкая тяга, выведенная наружу и перекинутая через блоки, один из которых подключен к приводу, свободные концы гибкой тяги, выведенной наружу, жестко закреплены на одной образующей внешней поверхности подключенного к приводу блока, выполненного с переменным радиусом, изменение которого обратно пропорционально изменению площади проходного сечения трубопровода по длине мерного участка.

Предлагаемый способ градуировки и поверки расходомеров отличается от известного способа по а.с. 1177678, принятого за прототип, тем, что поршень перемещают приводом с переменным ускорением, обратно пропорциональным площади проходного сечения трубопровода по длине мерного участка, а трубопоршневая установка для осуществления способа отличается от известной тем, что в ней свободные концы гибкой тяги, выведенной наружу, жестко закреплены на одной образующей внешней поверхности подключенного к приводу блока, выполненного с переменным радиусом, изменение которого обратно пропорционально изменению площади проходного сечения трубопровода по длине мерного участка. Таким образом, предлагаемые способ и установка для его осуществления соответствуют критерию изобретения "новизна".

Отличительные признаки сообщают способу и установке для его реализации новое свойство, характеризующееся положительным эффектом - повышением точности градуировки и поверки расходомеров, поэтому следует считать, что предложена совокупность признаков соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже показана схема трубопоршневой установки для осуществления способа градуировки и поверки расходомеров. Связь элементов схемы находится в следующей технологической последовательности: труба калиброванная 1, представляющая собой мерный участок установки, в которой установлен поршень 2 с присоединенной к нему с двух сторон гибкой тягой, например, струной 3, выведенной через блоки 4 и 5 наружу, образующей с поршнем 2 замкнутый контур. На одном из блоков (ведущем) 5 струна жестко закреплена на одной его образующей внешней поверхности и не имеет возможности проскальзывания, а сам блок 5 подключен приводом 6 к задатчику расхода 7. Блок 4 подпружинен натяжным устройством 8 и компенсирует удлинение струны 3 в рабочем состоянии. Труба 1 с одной стороны закольцована трубопроводом 9, краном 10 и преобразователем расхода, например, газа 11, а с другой стороны закольцована байпасной линией 12 и краном 13.

Построение шкалы мерного участка 1 трубопоршневой установки проводится следующим образом: делят длину l мерного участка на К отрезков равной длины, определяют число импульсов N задатчика расхода, необходимое для перемещения поршня 2 в трубе 1 на расстояние l' = l'' = ... l/k. При построении шкалы мерного участка используют весовой метод, применяя, для достижения большей точности, в качестве градуировочной среды жидкость, например, дистиллированную воду. Задатчиком расхода 7 задают расход, соответствующий N импульсов, сигнал от задатчика расхода 7 передается на привод 6, который, вращаясь, перемещает поршень 2 внутри трубы 1. По прохождении N импульсов привод 6 останавливают и определяют массу М вытесненной градуировочной среды. Пользуясь справочными данными, находят объем вытесненной градуировочной среды по формуле V= M/, где - плотность градуировочной среды при температуре эксперимента. Далее, из соотношения S = V/l', находят площадь проходного сечения мерного участка на расстоянии от его начала. Аналогичным образом находят площадь проходного сечения мерного участка на расстоянии (l' + l'') и т.д. до (l' + l'' +...+l^k) = l. Строят график зависимости S = f(l).

Из условия обратно пропорциональной зависимости между площадью проходного сечения мерного участка и радиусом r ведущего блока 5 строят развертку, характеризующую изменение r в зависимости от угла поворота ведущего блока, соответствующего перемещению поршня в трубе на расстояние l', (l' + l''), ...,l. По развертке r = f( ) изготавливают ведущий блок 5 с переменным радиусом. В случаях большой длины мерного участка 1 установки целесообразно на ведущем блоке 5 выполнить несколько дорожек для укладки соответствующего количества витков струны, чтобы не увеличивать габариты (диаметр) ведущего блока.

Трубопоршневая установка для осуществления способа градуировки и поверки расходомеров предусматривает пропуск через них контрольного объема градуировочной среды, вытесняемой из мерного участка поршнем, перемещаемым приводом со скоростью, обеспечивающей воспроизведение поверочного расхода заданной величины.

Поверка и градуировка расходомеров с помощью трубопоршневой установки производятся в следующей последовательности.

Задатчиком расхода 7 устанавливается, например, в форме электрических сигналов, необходимый расход. Сигналы от задатчика расхода 7 подаются на привод 6, который, вращаясь, приводит в движение блок 5, а последний, накручивая струну 3, вращает ведомый блок 4 и перемещает поршень 2 в трубе 1. Градуировочная среда в трубе, например, газ, вытесняется поршнем 2 из одной полости через подводящий трубопровод 9, магистральный кран 10 и поверяемый преобразователь расхода 11 в другую полость. Натяжным устройством 8 регулируется натяг струны 3, чем компенсируется ее удлинение в рабочем состоянии.

Ведущий блок 5 выполняется с переменным радиусом, изменение которого обратно пропорционально изменению площади проходного сечения мерного участка установки по его длине, поэтому при постоянной скорости вращения привода 6 и ведущего блока 5 перемещение струны 3 и, соответственно, поршня 2 осуществляется с переменным ускорением. Действительно, скорость поршня в любом отрезке мерного участка зависит от величины радиуса r ведущего блока V=wrconst, где w - угловая скорость является постоянной величиной.

Таким образом, изменение проходного сечения мерного участка 1 полностью компенсируется переменным ускорением поршня 2 за счет соответствующего изменения радиуса ведущего блока 5, т.е.

Q=SVconst, где S и Vconst.

При реверсивном движении поршня 2 процесс повторяется. В случае градуировки или поверки преобразователей расхода с однонаправленным прохождением через их канал градуировочной среды, краном 10 перекрывают магистраль 9 при реверсивном (обратном) потоке, а кран 13, установленный в байпасной линии 12, открывают, тем самым поток градуировочной среды, минуя поверяемый преобразователь расхода 11, возвращается в смежную полость трубы 1.

Благодаря этому техническому решению достигается высокая, в 2-2,5 раза по сравнению с известными устройствами, точность поверки и градуировки расходомеров при одновременном снижении (до 50%) требований к точности изготовления дорогостоящей калиброванной трубы.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОВЕРКИ РАСХОДОМЕРОВ, заключающийся в регулируемой подаче объема жидкости через поверяемый расходомер посредством поршня, перемещаемого с переменным ускорением внутри калиброванного участка трубопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, предварительно определяют зависимость изменения площадей проходных сечений калиброванного участка трубопровода по его длине, а поршень перемещают с ускорением, изменяющимся обратно пропорционально изменению площади проходных сечений в направлении движения.

РИСУНКИ

Рисунок 1