RU2084827C1 - Device for determination of flow rate and amount of liquid delivered by pumping unit - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has torque sensor 4 and speed sensor 3 of shaft of pumping unit 1; device has also electronic circuit including liquid flow rate indicator 11 and liquid meter 14, two multiplication units 6 and 10, liquid density setting unit and maximum amount setting unit 12, subtraction unit 7, function generators 8 and 9 and integrator 13 with comparator. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения расхода и количества жидкости, подаваемой насосным агрегатом. The invention relates to measuring equipment, in particular, to devices for measuring the flow rate and amount of liquid supplied by the pump unit.

Известно устройство для определения расхода жидкости, содержащее электродвигатель, трансформатор, реостат, дроссель, указывающий прибор и интегратор [1]
Недостатком известного устройства является низкая точность измерения расхода жидкости при изменении параметров питающей электрической сети, а также при изменении нагрузки на валу двигателя.A device for determining the flow rate of a liquid containing an electric motor, transformer, rheostat, inductor, indicating device and integrator [1]
A disadvantage of the known device is the low accuracy of measuring fluid flow when changing the parameters of the power supply network, as well as when changing the load on the motor shaft.

Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности является устройство для измерения расхода и количества жидкости, подаваемой насосным агрегатом, содержащее электронную схему с индикатором расхода жидкости и счетчиком количества жидкости [2]
Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения расхода жидкости при изменении частоты питающей электрической сети, отклонения напряжения от номинального значения, несимметричном режиме питания двигателя, а также при изменении нагрузки на его валу. Кроме того, оно не обеспечивает измерения массового расхода и количества перекачиваемой жидкости.The closest to the achieved result and technical essence is a device for measuring the flow rate and amount of fluid supplied by the pump unit, containing an electronic circuit with an indicator of fluid flow and a counter of the amount of liquid [2]
A disadvantage of the known device is the low accuracy of measuring fluid flow when changing the frequency of the power supply network, voltage deviation from the nominal value, asymmetric power supply of the engine, as well as when changing the load on its shaft. In addition, it does not provide measurements of mass flow rate and the amount of pumped liquid.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить точность измерения расхода жидкости, осуществить измерение массового расхода и количества жидкости, подаваемой насосным агрегатом. The problem to which the invention is directed, is to increase the accuracy of measuring fluid flow, to measure the mass flow and the amount of fluid supplied by the pump unit.

Указанная задача решается за счет того, что насосный агрегат дополнительно снабжен датчиком момента на валу насоса, датчиком частоты вращения вала насоса, двумя функциональными преобразователями, интегратором с компаратором, причем входы первого блока умножения соединены с выходами датчиков момента и частоты вращения вала насоса, выход первого блока умножения соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, а выход блока вычитания соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, выход второго блока умножения соединен с индикатором расхода жидкости и с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока задания максимального количества перекачиваемой жидкости, выход интегратора соединен со входом счетчика количества жидкости, а первые входы первого и второго функциональных преобразователей соединены с датчиком частоты вращения вала насоса, вторые их входы соединены с первым блоком задания плотности жидкости. This problem is solved due to the fact that the pump unit is additionally equipped with a torque sensor on the pump shaft, a sensor for the rotation frequency of the pump shaft, two functional converters, an integrator with a comparator, the inputs of the first multiplication unit being connected to the outputs of the sensors for torque and frequency of rotation of the pump shaft, the output of the first the multiplication unit is connected to the first input of the subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first functional converter, and the output of the subtraction unit is connected to the first input of the second of the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, the output of the second multiplication unit is connected to the liquid flow indicator and to the first input of the integrator, the second input of which is connected to the output of the second unit for setting the maximum amount of pumped liquid, the output of the integrator is connected to the input of the quantity counter liquids, and the first inputs of the first and second functional converters are connected to the pump shaft speed sensor, their second inputs are connected to the first block m reference fluid density.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения расхода жидкости, подаваемой насосным агрегатом. The drawing shows a block diagram of a device for determining the flow rate of fluid supplied by the pump unit.

Устройство для определения расхода и количества жидкости, подаваемой насосным агрегатом, содержит насос 1, двигатель 2, датчики частоты вращения 3 вала насоса и момента 4 на валу насоса, первый блок задания 5 плотности ρ перекачиваемой жидкости, первый блок умножения 6, блок вычитания 7, первый 8 и второй 9 функциональные преобразователи, второй блок 10 умножения, индикатор 11 расхода жидкости, второй блок 12 задания максимально возможного количества перекачиваемой жидкости, интегратор 13 с компаратором, счетчик 14 количества перекачиваемой жидкости. A device for determining the flow rate and quantity of fluid supplied by the pumping unit comprises a pump 1, a motor 2, sensors for the rotational speed 3 of the pump shaft and a torque 4 on the pump shaft, a first unit for setting 5 density ρ of the pumped liquid, a first multiplication unit 6, a subtraction unit 7, the first 8 and second 9 functional converters, the second multiplication unit 10, the indicator of fluid flow 11, the second unit 12 of setting the maximum possible amount of pumped liquid, an integrator 13 with a comparator, a meter 14 of the amount of pumped liquid tee.

Устройство для определения расхода и количества жидкости, подаваемой насосным агрегатом, работает следующим образом. A device for determining the flow rate and amount of fluid supplied by the pump unit, operates as follows.

Насос 1, приводимый в действие двигателем 2, подает жидкость в напорный трубопровод. При этом с помощью датчиков 3 и 4, размещенных на валу насоса 1, измеряются угловая частота вращения 10 вала насоса и вращающий момент М. Сигналы с выходов датчиков 3 и 4 поступают соответственно на первый и второй входы первого блока 6 умножения. С выхода первого блока 6 умножения сигнал, пропорциональный потребляемой мощности N насоса, поступает на прямой вход блока 7 вычитания, на инверсный вход которого подается с выхода первого функционального преобразователя 8 величина мощности N₀, потребляемой насосом при нулевом расходе. С помощью функционального преобразователя 8 и первого блока 5 задания плотности r перекачиваемой жидкости корректируется величина мощности N₀ при изменении частоты вращения вала насоса и плотности перекачиваемой жидкости. С выхода блока 7 вычитания сигнал, пропорциональный разности (M•ω - N_o(ω,ρ)) поступает на первый вход второго блока 10 умножения, на второй вход которого подается масштабирующий множитель К, величина которого корректируется вторым функциональным преобразователем 9 при изменении частоты вращения насоса ω и плотности перекачиваемой жидкости, устанавливаемой на первом блоке задания 5. Выходной сигнал второго блока 10 умножения, пропорциональный
K(ω,ρ)•[M•ω-N_o(ω,ρ)]
подается на вход индикатора 11 расхода. Таким образом, на индикатор 11 выводится информация об объемном или массовом расходе жидкости, подаваемой насосным агрегатом. Одновременно с выхода второго блока 10 умножения информация о расходе жидкости поступает на интегратор 13 с компаратором, который интегрирует расход во времени, обеспечивая определение количества перекачиваемой жидкости. Блок задания 12, соединенный со вторым входом интегратора 13 с компаратором, устанавливает определение максимально возможного количества перекачиваемой жидкости.A pump 1 driven by a motor 2 feeds liquid into a pressure pipe. In this case, using the sensors 3 and 4 located on the shaft of the pump 1, the angular frequency of rotation 10 of the pump shaft and the torque M are measured. The signals from the outputs of the sensors 3 and 4 are respectively supplied to the first and second inputs of the first multiplication unit 6. From the output of the first multiplication unit 6, a signal proportional to the consumed power N of the pump is supplied to the direct input of the subtraction unit 7, the inverse input of which is supplied from the output of the first functional converter 8 with the amount of power N ₀ consumed by the pump at zero flow rate. Using the functional converter 8 and the first unit 5 for setting the density r of the pumped liquid, the value of power N ₀ is adjusted when the speed of the pump shaft and the density of the pumped liquid change. From the output of the subtraction unit 7, a signal proportional to the difference (M • ω - N _o (ω, ρ)) is fed to the first input of the second multiplication unit 10, the second input of which is supplied with a scaling factor K, the value of which is corrected by the second functional converter 9 when the frequency changes the rotation of the pump ω and the density of the pumped liquid installed on the first block of task 5. The output signal of the second block 10 of the multiplication, proportional
K (ω, ρ) • [M • ω-N _o (ω, ρ)]
fed to the input of the flow indicator 11. Thus, the indicator 11 displays information about the volumetric or mass flow rate of the liquid supplied by the pump unit. Simultaneously with the output of the second multiplication unit 10, information on the flow rate of the liquid is supplied to the integrator 13 with a comparator, which integrates the flow rate over time, providing a determination of the amount of pumped liquid. The task unit 12, connected to the second input of the integrator 13 with a comparator, determines the determination of the maximum possible amount of pumped liquid.

Изобретение повышает точность измерения расхода перекачиваемой жидкости путем измерения потребляемой насосом мощности непосредственно на валу насоса, осуществляет измерение массового расхода путем задания плотности жидкости и вычисления массового расхода, а также измерение количества перекачиваемой жидкости путем интегрирования расхода во времени. Все это позволяет получить экономический эффект и обеспечить определенные удобства обслуживающему персоналу при определении расхода и количества жидкости, подаваемой насосным агрегатом. The invention improves the accuracy of measuring the flow rate of the pumped liquid by measuring the power consumed by the pump directly on the pump shaft, measures the mass flow by setting the density of the liquid and calculating the mass flow, as well as measuring the amount of pumped liquid by integrating the flow rate over time. All this allows you to get an economic effect and provide certain amenities to staff when determining the flow rate and amount of fluid supplied by the pump unit.

Claims (1)

Устройство для определения расхода и количества жидкости, подаваемой насосным агрегатом, содержащее электронную схему, включающую индикатор расхода жидкости и счетчик количества жидкости, отличающееся тем, что в него введены датчики момента и частоты вращения вала насосного агрегата, а электронная схема дополнительно включает два блока умножения, блоки задания плотности жидкости и задания максимального количества перекачиваемой жидкости, блок вычитания, два функциональных преобразователя и интегратор с компаратором, при этом первый и второй входы первого блока умножения соединены с выходами датчиков момента и частоты вращения вала насосного агрегата, выход с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, выход блока вычитания соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, выход второго блока умножения подключен к индикатору расхода жидкости и первому входу интегратора, второй вход которого соединен с блоком задания максимального количества перекачиваемой жидкости, а выход интегратора соединен с входом счетчика количества жидкости, причем первые входы первого и второго функциональных преобразователей соединены с выходом датчика частоты вращения вала насосного агрегата, а вторые их входы соединены с блоком задания плотности жидкости. A device for determining the flow rate and amount of fluid supplied by the pumping unit, comprising an electronic circuit including a fluid flow indicator and a liquid quantity meter, characterized in that torque and shaft speed sensors of the pumping unit shaft are introduced therein, and the electronic circuitry further includes two multiplication units, blocks for setting the density of the liquid and setting the maximum amount of pumped liquid, a subtraction unit, two functional converters and an integrator with a comparator, the first and the second inputs of the first multiplication unit are connected to the outputs of the torque and shaft speed sensors of the pump unit, the output is with the first input of the subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first functional converter, the output of the subtraction unit is connected to the first input of the second multiplication unit, the second input of which is connected with the output of the second functional converter, the output of the second multiplication unit is connected to the liquid flow indicator and the first input of the integrator, the second input of which is connected to the unit I maximum amount of pumped liquid, and the output of the integrator is coupled to the input number counter fluid, wherein first inputs of first and second function converters connected to the output shaft speed sensor pump unit, and the second inputs are connected to their assignment block fluid density.