RU2030714C1

RU2030714C1 - Method of checking flow meters

Info

Publication number: RU2030714C1
Authority: RU
Inventors: Б.И. Лобов; С.Т. Тараненко; З.И. Новширванова
Original assignee: Лобов Борис Иванович; Тараненко Сергей Тимофеевич; Новширванова Загря Изаховна
Priority date: 1990-08-22
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: metrology. SUBSTANCE: piston pumps fluid through a flow meter to be checked. The piston moves with acceleration along the calibrated part of the pipe line. Variation of cross- section areas along the calibrated pipe line part is defined preliminary. Speed of the piston changes reversely proportional to changing of areas of flowing sections of the pipe line in the direction of pump moving. EFFECT: simplified method. 1 dwg

Description

Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к способам градуировки и поверки расходомеров и к поверочным расходомерным установкам. The invention relates to precision instrumentation, in particular to methods for calibration and calibration of flow meters and to calibration flowmeter installations.

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). A known method of verification and calibration of fluid flow meters, providing for the flow of fluid through a calibrated flow meter, according to which the fluid flow rate through a calibrated device is changed according to a given law (see, for example, AS USSR 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. The disadvantage of this method is that in it, when setting the flow rate of the fluid through the calibrated flow meter, the error in the execution of individual parts of the device for implementing the method (for example, the rocker mechanism, the deviation of the cross section of the pipe) is not taken into account, therefore, the accuracy of calibration and calibration of the flow meters made by the indicated way, not high enough.

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. A device for measuring fluid flow by as USSR 227291, 1969, containing a pipe with a piston, to which a string is connected from both sides, brought out through the blocks to the outside, forming a closed loop with the piston. The device achieves some expansion of the measured flow limit.

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. The disadvantage of this device is the limited accuracy of the measurement due to the lack of accounting for changes in the area of the pipeline cross-sectional area along the length of the measuring section of the installation, as well as the inability to measure instantaneous (for small periods of time) flow values because control over the time the piston travels along small sections of the track measuring pipe section.

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). There is a known method for calibrating the measuring devices of tube-piston gas measuring units, according to which, at a fixed volume of gas in the calibrated and standard measuring devices, the gas pressure is measured, then the volume of the standard measuring device is changed, the gas pressure in the measuring devices is brought back to the initial value, and the volume of the calibrated measuring device is determined by changing the volume of the standard measuring device ( A.S. USSR 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. Functional diagram for implementing this method includes a verifiable gas measuring device, a sample gas measuring device with a variable volume, a device for reading the actual volume and a gas pressure monitoring system.

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. The method and device for its implementation allow the calibration of the gas measuring device by determining the individual volumes and constructing a measuring scale. Tested in this way, the tube-piston installation has improved metrological characteristics and provides the ability to measure instantaneous flow rate, since the piston moving along the length of the measuring section of the installation is a well-known function of the engine speed controlled by the flow rate adjuster.

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=S˙V≠const не является постоянной величиной и не будет соответствовать задаваемому расходу.However, the accuracy of the flow rate set by such a pipe-piston installation, as well as the above, is limited due to the absence of taking into account changes in the area of the pipeline cross-section along the length of the measuring section and possible slippage of the string on the lead block. Indeed, when setting the flow rate, the engine rotation speed V, and, accordingly, the piston movement from one extreme position to the other, is kept constant, and the flow area (especially with significant lengths of the measuring section) S of the measuring section changes. Therefore, the flow rate Q determined by the relation
Q = S˙V ≠ const is not a constant and will not correspond to the specified flow rate.

Целью данного изобретения является повышение точности поверки и градуировки расходомеров. The aim of the invention is to increase the accuracy of calibration and calibration of flow meters.

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. To achieve this goal in the known method of calibration and calibration of flowmeters, which provides for the preliminary determination of the areas of flow areas of the measured section of the calibrated pipe along its length and the construction of the scale of the measured section, passing through the calibrated flow meters the control volume of the working medium displaced from the measuring section by a piston moved by the drive with speed , ensuring the reproducing of the calibration flow of a given value, the piston is moved by a variable acceleration drive, inversely proportional an ionic change in the area of the pipeline cross-sectional area along the length of the measuring section of the installation, and in a known pipe-piston installation for implementing the method comprising a measuring section with a piston, to which a flexible rod is connected on both sides, brought out and thrown through the blocks, one of which is connected to the drive, the free ends of the flexible rod, brought out, are rigidly fixed on one generatrix of the outer surface of the unit connected to the drive, made with a variable radius, the change of which is inversely proportional ionically to the change in the area of the pipeline cross section along the length of the measuring section.

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". The proposed method for calibrating and calibrating flow meters differs from the known method as 1177678, adopted as a prototype, in that the piston is moved by a drive with variable acceleration inversely proportional to the area of the passage section of the pipeline along the length of the measuring section, and the pipe-piston installation for implementing the method differs from the known one in which the free ends of the flexible rod outward are rigidly are fixed on one generatrix of the outer surface of the unit connected to the drive, made with a variable radius, the change of which is inversely proportional to the change in the area of the passage section of the pipeline a lengthwise dimensional plot. Thus, the proposed method and installation for its implementation meet the criteria of the invention of "novelty."

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". Distinctive features tell the method and installation for its implementation a new property, characterized by a positive effect - increasing the accuracy of calibration and calibration of flow meters, therefore, it should be considered that the proposed set of features meets the criteria of the invention "significant differences".

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. The drawing shows a diagram of a piston installation for implementing the method of calibration and calibration of flowmeters. The connection of the circuit elements is in the following technological sequence: a calibrated pipe 1, which is a measured section of the installation, in which the piston 2 is installed with a flexible rod attached to it from both sides, for example, a string 3, which is led out through blocks 4 and 5, forming with the piston 2 closed loop. On one of the blocks (lead) 5, the string is rigidly fixed on one of its forming external surfaces and does not have the ability to slip, and the block 5 itself is connected by a drive 6 to the flow controller 7. Block 4 is spring-loaded with a tensioner 8 and compensates for the extension of the string 3 in working condition. The pipe 1 is looped on one side by a pipe 9, a valve 10 and a flow transducer, for example, gas 11, and on the other hand is looped by a bypass line 12 and a valve 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/ρ, где ρ - 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).The construction of the scale of the measuring section 1 of the pipe-piston installation is carried out as follows: divide the length l of the measuring section by K segments of equal length, determine the number of pulses N of the flow regulator necessary to move the piston 2 in the pipe 1 by a distance l '= l''= ... l / k. When constructing the scale of the measured area, the weight method is used, using, for achieving greater accuracy, a liquid, for example, distilled water, as a calibration medium. The flow rate controller 7 sets the flow rate corresponding to N pulses, the signal from the flow rate controller 7 is transmitted to the actuator 6, which, rotating, moves the piston 2 inside the pipe 1. After the passage of N pulses, the actuator 6 is stopped and the mass M of the displaced calibration medium is determined. Using the reference data, find the volume of the displaced calibration medium according to the formula
V = M / ρ, where ρ is the density of the calibration medium at the experimental temperature. Next, from the ratio S = V / l ', find the area of the passage section of the measuring section at a distance from its beginning. Similarly, find the passage area of the measuring section at a distance (l '+ l''), etc. to (l '+ l''+ ... + l ^k ) = l. Plot the dependence 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 α ведущего блока, соответствующего перемещению поршня в трубе на расстояние l', (l' + l''), ...,l. По развертке r = f( α ) 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. From the condition of an inversely proportional relationship between the passage area of the measuring section and the radius r of the drive unit 5, a scan is constructed that characterizes the change in r depending on the angle of rotation α of the drive unit, corresponding to the displacement of the piston in the pipe by a distance l ', (l' + l '') , ..., l. According to the scan r = f (α), a leading block 5 with a variable radius is made. In cases of long lengths of the measuring section 1 of the installation, it is advisable to make several tracks on the driving unit 5 for laying the corresponding number of turns of the string so as not to increase the dimensions (diameter) of the driving unit.

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. Pipe-piston installation for implementing the method of calibration and calibration of flowmeters involves passing through them a control volume of the calibration medium displaced from the measuring section by a piston, driven by the drive at a speed that ensures reproduction of the calibration flow of a given value.

Поверка и градуировка расходомеров с помощью трубопоршневой установки производятся в следующей последовательности. Calibration and calibration of flowmeters using a piston unit are carried out in the following sequence.

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. The flow rate controller 7 is installed, for example, in the form of electrical signals, the required flow rate. The signals from the flow controller 7 are supplied to the actuator 6, which, rotating, drives the block 5, and the latter, twisting the string 3, rotates the driven unit 4 and moves the piston 2 in the pipe 1. The calibration medium in the pipe, for example, gas, is displaced by the piston 2 from one cavity through the supply pipe 9, the main valve 10 and the calibrated flow transducer 11 into another cavity. The tensioner 8 controls the interference of the string 3, thereby compensating for its elongation in working condition.

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=w˙r≠const, где w - угловая скорость является постоянной величиной. The lead unit 5 is performed with a variable radius, the change of which is inversely proportional to the change in the area of the passage section of the measuring section of the installation along its length, therefore, at a constant speed of rotation of the drive 6 and the lead unit 5, the movement of the string 3 and, accordingly, of the piston 2 is carried out with variable acceleration. Indeed, the piston speed in any segment of the measured section depends on the radius r of the driving unit V = w˙r ≠ const, where w is the angular velocity is a constant value.

Таким образом, изменение проходного сечения мерного участка 1 полностью компенсируется переменным ускорением поршня 2 за счет соответствующего изменения радиуса ведущего блока 5, т.е. Thus, the change in the flow cross section of the measuring section 1 is completely compensated by the variable acceleration of the piston 2 due to a corresponding change in the radius of the drive unit 5, i.e.

Q=S˙V≠const, где S и V≠const. Q = S˙V ≠ const, where S and V ≠ const.

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. When the piston 2 is reversed, the process repeats. In the case of graduation or verification of flow transducers with unidirectional passage of a calibration medium through their channel, a line 10 is shut off by a crane 10 with a reverse (reverse) flow, and a valve 13 installed in the bypass line 12 is opened, thereby opening the flow of the calibration medium, bypassing the calibrated flow transducer 11, returns to the adjacent cavity of the pipe 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. Thanks to this technical solution, a high, 2-2.5 times in comparison with the known devices, accuracy of calibration and calibration of flowmeters is achieved while reducing (up to 50%) the requirements for precision manufacturing of an expensive calibrated pipe.

Claims

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. METHOD OF CHECKING FLOW METERS, which consists in the regulated supply of a fluid volume through a calibrated flow meter by means of a piston moving with variable acceleration inside a calibrated section of the pipeline, characterized in that, in order to increase the accuracy of regulation, the dependence of the change in the area of the passage sections of the calibrated section of the pipeline along its length is preliminarily determined, and the piston is moved with acceleration, changing inversely with the change in the area of the passage sections in the direction of movement.