RU2533745C1 - Dialling and calibration method of gas flow meter, and device for its implementation - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: dialling and calibration method of gas flow meters, which is based on gas passage through a flow meter to a gas-receiving bottle (GRB) and determination of such gas mass, according to the invention, first, GRB basic mass is compensated by submersion into a tank containing weight-compensating liquid of pontoons connected through a rocker arm to GRB; then, a value of the residue of its mass is determined; after that, a gas outlet mode through the flow meter is set, which is required for the calibrated flow meter, and a certain time interval τ is filled with this GRB gas; with that, transient processes of beginning and end of filling are considered; then, the filled GRB is weighed, gas mass M_gas and mass flow rate is determined as per the corresponding formula; flow coefficient and Reynolds number is calculated for the obtained flow. The proposed method is implemented in the device for dialling and calibration of gas flow meters, which, according to the invention, is provided with a tank containing weight-compensating liquid, into which pontoons connected to GRB are submerged, with a GRB balancing system, critical washers located in a GRB filling line and in a drain line, an information and measurement system of data collection and processing, which includes temperature and pressure sensors connected to a personal computer.

EFFECT: improving measurement accuracy of gas flow rate and considerable increase of a gas flow meter dialling range.

2 cl, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при градуировке и поверке расходомеров газа (сверхкритических расходомеров и расходомеров переменного перепада), применяемых в промышленных и лабораторных установках.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in the calibration and calibration of gas flow meters (supercritical flow meters and variable differential flow meters) used in industrial and laboratory installations.

Известен способ градуировки и поверки расходомера газа (см. а.с. № 2039943, кл. G01F 25/00, 1995), основанный на использовании колокольной расходомерной установки для газа, содержащей погруженный в резервуар с жидкостью и частично уравновешенный колокол, источник сжатого газа, трубопровод с запорными органами, отсчетное устройство и средство стабилизации вертикального положения колокола, выполненное в виде расположенных снаружи резервуара с жидкостью не менее трех грузов, соединенных через блоки гибкими связями с колоколом.There is a method of calibration and calibration of a gas flow meter (see AS No. 2039943, class G01F 25/00, 1995), based on the use of a bell flow meter for gas, containing a source of compressed gas immersed in a tank with liquid and partially balanced , a pipeline with locking elements, a reading device and means for stabilizing the vertical position of the bell, made in the form of at least three weights located outside the tank with liquid, connected via flexible links to the bell through the blocks.

При помощи источника сжатого газа через трубопровод и открытый клапан полость колокола заполняется газом, при этом колокол всплывает, увеличивая объем, заполненный газом, при этом часть жидкости перетекает в сообщающийся сосуд с широким зеркалом поверхности жидкости. После выключения источника расхода газа и закрытия клапана установка готова к поверке и градуировке расходомеров.Using a source of compressed gas through a pipeline and an open valve, the bell cavity is filled with gas, while the bell floats up, increasing the volume filled with gas, while part of the liquid flows into a communicating vessel with a wide mirror of the liquid surface. After turning off the gas flow source and closing the valve, the unit is ready for calibration and calibration of the flow meters.

Рабочий цикл начинается открытием регулятора, газ из-под колокола выходит по трубопроводу через испытуемый прибор. Перемещение колокола вниз измеряется по показаниям контрольной линейки.The duty cycle begins with the opening of the regulator, gas from under the bell exits through the pipeline through the instrument under test. The movement of the bell down is measured by the test ruler.

При опускании колокола включается и выключается электронный хронометр. Произведя определение во времени значения пропущенного объема газа, отсчитанного по контрольной линейке, получают значения воспроизведенного или измеряемого расхода газа. Путем сличения полученного значения расхода с показаниями испытуемого расходомера судят о его точности.When lowering the bell, the electronic chronometer turns on and off. After determining in time the values of the missed volume of gas counted according to the control ruler, the values of the reproduced or measured gas flow rate are obtained. By comparing the obtained value of the flow rate with the testimony of the test flowmeter, they judge its accuracy.

Недостатком указанного способа и установки является неудобство эксплуатации, из-за сложности уравновешивания колокола и его стабилизации, перемещение колокола вниз измеряется по показаниям контрольной линейки. Все эти условия усложняют процесс измерения, повышают погрешность воспроизведения расхода.The disadvantage of this method and installation is the inconvenience of operation, due to the difficulty of balancing the bell and its stabilization, moving the bell down is measured by the test ruler. All these conditions complicate the measurement process, increase the error in reproducing the flow.

Известен способ градуировки и поверки расходомера газа, основанный на вытеснении газом контрольной жидкости (см. а.с. № 2296958, кл. G01F 25/00, G01M 3/00, 2006), предварительно уравновешенной вакуумированием, из контрольной трубки в емкость, установленную на электронные весы. Выходной сигнал, который выведен на регистрирующий компьютер, а величины объема и давления газа рассчитывают по начальной массе контрольной жидкости, массе контрольной жидкости, вытесненной из контрольной трубки на текущий момент измерения, времени измерения, температуре, измеренной величине атмосферного давления, известным объему и высоте контрольной трубки, температуре газа, плотности контрольной жидкости. При этом измерительное устройство выполнено в виде вертикальной контрольной трубки из непрозрачного прочного материала, соединенной, с возможностью перекрытия, с выходом градуируемого расходомера, и имеющей заправочный штуцер в верхней части, в нижней части которой имеется перекрываемая сменная фильера, через которую производят слив контрольной жидкости в емкость, установленную на электронные весы, выходной сигнал которых выведен на регистрирующий компьютер.There is a method of calibration and calibration of a gas flow meter, based on the displacement of a control liquid by gas (see AS No. 2296958, class G01F 25/00, G01M 3/00, 2006), previously balanced by evacuation, from the control tube into a container installed on electronic scales. The output signal that is output to the recording computer, and the gas volume and pressure are calculated from the initial mass of the control fluid, the mass of the control fluid displaced from the control tube at the current measurement moment, the measurement time, the temperature, the measured atmospheric pressure, the known volume and height of the control tube, gas temperature, control fluid density. In this case, the measuring device is made in the form of a vertical control tube made of an opaque durable material, connected, with the possibility of overlapping, to the outlet of a graduated flowmeter, and having a filling nozzle in the upper part, in the lower part of which there is an interchangeable replaceable die through which the control liquid is drained into capacity mounted on electronic scales, the output signal of which is output to a recording computer.

Недостатком указанного способа и установки является ограниченность диапазона расхода, так как при большом расходе газа потребуются большие объемы емкостей и вытесняемой жидкости, что усложнит процесс калибровки и внесет дополнительные погрешности в измерение расхода.The disadvantage of this method and installation is the limited flow range, since with a large gas flow rate, large volumes of containers and displaced liquid will be required, which will complicate the calibration process and introduce additional errors in the flow measurement.

Одним из недостатков перечисленных выше двух методов является то, что в процессе калибровки не происходит стабилизация температуры.One of the drawbacks of the above two methods is that the temperature does not stabilize during the calibration process.

Наиболее близким из известных технических решений является способ градуировки и поверки расходомера газа (см. а.с. № 2118798, кл. G01F 25/00, G01F 3/36, 1998), основанный на заполнении газом емкости и полости тела, расположенного внутри емкости, пропускании газа через расходомер в течение некоторого промежутка времени и определении показаний весов, нагруженных телом. Способ характеризуется тем, что используют емкость и тело с калиброванными объемами. Емкость и полость тела сообщают между собой, заполняют рабочим газом и затем разобщают. Газ на расходомер подают из калиброванной емкости и измеряют изменение выталкивающей силы, а массовый расход газа через расходомер в момент времени определяют по формуле $$\dot{m}=\left[\frac{(V-V_1}{V_1}\right]\cdot \left(\frac{dN}{dt}\right)t$$

,The closest known technical solutions is the method of calibration and calibration of the gas flow meter (see AS No. 2118798, class G01F 25/00, G01F 3/36, 1998), based on filling the tank and body cavity with gas inside the tank passing gas through the flow meter for a certain period of time and determining the readings of the scales loaded by the body. The method is characterized in that a container and a body with calibrated volumes are used. The capacity and body cavity communicate with each other, fill with working gas and then disconnect. Gas is supplied to the flow meter from a calibrated tank and the change in buoyancy is measured, and the mass flow rate of gas through the flow meter at a time is determined by the formula $$\dot{m}=\left[\frac{(V-V_{\mathrm{one}}}{V_{\mathrm{one}}}\right]\cdot \left(\frac{dN}{dt}\right)t$$

,

где V - объем емкости;where V is the volume of the tank;

V₁ - объем тела;V ₁ - body volume;

t - время прохождения газа через расходомер;t is the transit time of the gas through the flow meter;

N - выталкивающая сила.N is the buoyancy force.

Устройство имеет весы, расположенные внутри емкости и нагруженные телом, снабженные системой для уравновешивания массы тела.The device has scales located inside the tank and loaded with a body, equipped with a system for balancing body weight.

Недостатком данного способа и устройства является небольшие расходы воздуха, так как при больших расходах необходимы весы с большим диапазоном, что значительно увеличивает погрешность измерений. Так же достаточно сложно получить высокую точность измерения калиброванной емкости.The disadvantage of this method and device is the low air flow, since at high costs, scales with a large range are required, which significantly increases the measurement error. It is also quite difficult to obtain high accuracy in measuring calibrated capacitance.

Серьезным недостатком перечисленных выше трех методов и устройств для градуировки и поверки расходомера газа является то, что они работают в низких числах Рейнольдса, что значительно уменьшает диапазон их использования.A serious drawback of the above three methods and devices for calibrating and calibrating a gas flow meter is that they operate in low Reynolds numbers, which significantly reduces the range of their use.

Задачей данного изобретения является повышение точности измерения расхода газа и значительное увеличение диапазона градуировки расходомера газа.The objective of the invention is to improve the accuracy of measuring gas flow and a significant increase in the calibration range of the gas flow meter.

Поставленная задача достигается тем, что в способе градуировки и поверки расходомера газа, основанном на пропускании через расходомер газа в газоприемный сосуд (ГПС) и определении этой массы газа, согласно изобретению сначала компенсируют основную массу ГПС путем погружения в емкость с весокомпенсирующей жидкостью понтонов, связанных через коромысло с ГПС, затем определяют величину остатка его массы, после чего задают необходимый для поверяемого расходомера режим истечения газа через него и заполняют этим газом ГПС определенный промежуток времени τ, при этом учитывают переходные процессы начала и конца заполнения, затем взвешивают заполненный ГПС, определяют массу газа М_газ и массовый расход по формуле $$\dot{m}=\frac{M_{газ}}{\tau }$$

, рассчитывают коэффициент расхода и число Рейнольдса для полученного расхода.The problem is achieved in that in the method of calibration and calibration of the gas flow meter, based on passing through the gas flow meter into the gas receiving vessel (GPS) and determining this mass of gas, according to the invention, the bulk of the GPS is first compensated by immersing pontoons connected to the tank with a weight-compensating liquid connected through the rocker arm with GPS, then determine the value of the remainder of its mass, and then set the mode of gas flow through it, necessary for the flowmeter to be verified, and fill in a certain industrial gas with this gas ducks τ time, while taking into account transient start and end filling, and then weighed filled GPS determine mass M of gas and _gas mass flow by the formula $$\dot{m}=\frac{M_{g\mathrm{but}s}}{\tau }$$

, calculate the flow coefficient and the Reynolds number for the resulting flow.

Предлагаемый способ реализуется в устройстве для градуировки и поверки расходомеров газа, содержащем ГПС, весы, клапаны, трубопроводы, запорную арматуру, согласно изобретению снабженном емкостью с весокомпенсирующей жидкостью, в которую погружены понтоны, связанные с ГПС, системой уравновешивания ГПС, критическими шайбами, расположенными на линии заполнения ГПС и на линии дренажа, информационно-измерительной системой сбора и обработки данных, включающей датчики температуры и давления, связанные с электронно-вычислительной машиной.The proposed method is implemented in a device for calibration and calibration of gas flow meters containing GPS, scales, valves, pipelines, shutoff valves, according to the invention, equipped with a container with weight-compensating liquid, into which pontoons connected with GPS, the GPS balancing system, critical washers located on GPS filling lines and drainage lines, an information-measuring system for collecting and processing data, including temperature and pressure sensors associated with an electronic computer.

Суть изобретения поясняется фиг.1, 2, где на фиг.1 изображена пневмогидравлическая схема установки для градуировки и поверки расходомера газа, а на фиг.2 изображен механический стабилизатор положения. В состав установки входят:The essence of the invention is illustrated in figure 1, 2, where figure 1 shows the pneumohydraulic diagram of the installation for calibration and calibration of the gas flow meter, and figure 2 shows the mechanical position stabilizer. The installation includes:

1 - запорный вентиль;1 - shutoff valve;

2 - дистанционный редуктор малого расхода;2 - remote gearbox low flow;

3 - дистанционный редуктор большого расхода;3 - remote gearbox high flow rate;

4 - редукционный клапан (2 шт.);4 - pressure reducing valve (2 pcs.);

5 - фильтр;5 - filter;

6 - градуируемый расходомер;6 - graduated flow meter;

7 - датчик давления P_C (2 шт.);7 - pressure sensor P _C (2 pcs.);

8 - датчик температуры T_C (2 шт.);8 - temperature sensor T _C (2 pcs.);

9 - отсечной клапан;9 - shut-off valve;

10 - отсечной клапан;10 - shut-off valve;

11 - электропневмоклапана двойного действия;11 - double-acting solenoid valve;

12 - критическая шайба (2 шт.);12 - critical washer (2 pcs.);

13 - датчик давления P_Шдр;13 - pressure sensor P _Shdr ;

14 - датчик давления P_Шгпс;14 - pressure sensor P _SHGPS ;

15 - датчик температуры T_Шгпс;15 - temperature sensor T _SHGPS ;

16 - запорный вентиль для дренажа;16 - shutoff valve for drainage;

17 - запорный вентиль;17 - shutoff valve;

18 - предохранительный вентиль;18 - safety valve;

19 - газоприемный сосуд (ГПС);19 - gas receiving vessel (GPS);

20 - коромысло;20 - rocker;

21 - лабораторные электронные весы;21 - laboratory electronic scales;

22 - два понтона жестко скрепленных по принципу «катамарана»;22 - two pontoons rigidly fastened according to the principle of "catamaran";

23 - емкость, заполненная весокомпенсирующей жидкостью и закрепленной на эстакаде;23 is a container filled with a weight-compensating liquid and mounted on a flyover;

24 - уравновешивающие грузы (4 шт.);24 - balancing loads (4 pcs.);

25 - механические стабилизаторы положения (2 шт.);25 - mechanical position stabilizers (2 pcs.);

26 - датчик давления P_ГПС;26 - pressure sensor P _GPS ;

27 - датчик температуры T_ГПС;27 - temperature sensor T _GPS ;

28 - система измерения и непрерывной регистрации параметров на ЭВМ в процессе испытания;28 - a system for measuring and continuously recording parameters on a computer during the test;

29 - комплект гирь;29 - a set of weights;

30 - редуктор постоянного давления;30 - constant pressure reducer;

31 - цилиндрическая направляющая;31 - cylindrical guide;

32 - ограничительная втулка;32 - restrictive sleeve;

33 - кронштейн к коромыслу 20;33 - bracket to the rocker arm 20;

34 - кронштейн к емкости 23.34 - bracket to the tank 23.

Конструктивно устройство для градуировки расходомера содержит линию регулировки и подачи газа, состоящую из запорного вентиля 1, двух параллельно установленных дистанционных редукторов 2 и 3, управляемых редукционными клапанами 4, и фильтра тонкой отчистки 5. Линия регулировки и подачи газа соединена с градуируемым расходомером 6, состоящим из двух участков трубопровода и установленным между ними сужающим устройством. Во входном участке трубопровода градуируемого расходомера 6 имеются коллектор отбора давления, необходимый для подсоединения датчика давления 7, и гнездо под датчик температуры 8 для определения давления P_C и температуры T_C перед градуируемым расходомером 6. Градуируемый расходомер 6 соединен с двумя установленными параллельно отсечными клапанами 9, 10, работающими в противофазе от одного электропневмоклапана двойного действия 11. От отсечного клапана 9 отходит линия для отвода газа, состоящая из двух участков трубопровода и установленной между ними критической шайбой 12. Во входном участке трубопровода линии для отвода газа имеется коллектор отбора давления, необходимый для подсоединения датчика давления 13. От отсечного клапана 10 отходит линия, предназначенная для заполнения ГПС, которая также состоит из двух участков трубопровода и установленной между ними критической шайбой 12. Во входном участке трубопровода линии заполнения ГПС также имеется коллектор отбора давления, необходимый для подсоединения датчика давления 14, и гнездо под датчик температуры 15. На входном участке трубопровода линии заполнения ГПС установлен дренажный вентиль 16. Линия заполнения ГПС стыкуется с весоизмерительным устройством, которое состоит из запорного вентиля 17, предохранительного клапана 18, газоприемного сосуда 19, связанным через коромысло 20 с весами 21, понтонами 22, погруженными в емкость 23, в которой находится весокомпенсирующая жидкость. На коромысле 20 расположены четыре уравновешивающих груза 24 и два механических стабилизатора положения 25, связанных с емкостью 23. Для определения давления в ГПС предусмотрен датчик 26. Выходные сигналы с датчиков давления 7, 13, 14, 26, датчиков температуры 8, 15, 27 весов 21 выведены на регистрирующий компьютер 28.Structurally, the device for calibrating the flow meter contains a line for regulating and supplying gas, consisting of a shut-off valve 1, two parallel-mounted remote reducers 2 and 3, controlled by pressure reducing valves 4, and a fine filter 5. The line for regulating and supplying gas is connected to a calibrated flow meter 6, consisting from two sections of the pipeline and a narrowing device installed between them. In the input section of the pipeline of the calibrated flow meter 6 there is a pressure take-off manifold necessary for connecting the pressure sensor 7, and a socket for the temperature sensor 8 to determine the pressure P _C and temperature T _C before the graduated flow meter 6. The calibrated flow meter 6 is connected to two shut-off valves 9 installed in parallel , 10, operating in antiphase from one double-acting electro-pneumatic valve 11. From the shut-off valve 9, a gas exhaust line departing, consisting of two sections of the pipeline and installed between them there is a critical washer 12. In the inlet section of the pipeline of the gas exhaust line there is a pressure take-off manifold necessary for connecting the pressure sensor 13. A line for filling the GPS is diverted from the shut-off valve 10, which also consists of two sections of the pipeline and a critical pipe installed between them washer 12. In the inlet section of the pipeline of the GPS filling line there is also a pressure take-off manifold necessary for connecting the pressure sensor 14, and a socket for the temperature sensor 15. At the input section A drain valve 16 is installed in the pipeline of the GPS filling line. The GPS filling line is connected to a weighing device, which consists of a shut-off valve 17, a safety valve 18, a gas receiving vessel 19 connected through a rocker 20 with weights 21, pontoons 22 immersed in a container 23, which contains a weight-compensating fluid. Four balancing weights 24 and two mechanical position stabilizers 25, connected with the tank 23, are located on the rocker arm 20. A pressure gauge 26 is provided for determining the pressure in the GPS. Output signals from pressure sensors 7, 13, 14, 26, temperature sensors 8, 15, 27 weights 21 are displayed on the recording computer 28.

Механический стабилизатор положения состоит из цилиндрической направляющей 31, установленной через кронштейн 33 на коромысле 20. Направляющая 31 входит в ограничительную втулку 32 из фторопласта. Ограничительная втулка 32 закреплена через кронштейн 34 на емкости 23. Для снижения силы трения втулка должна иметь минимально возможный поясок контакта. Применение данного изобретения позволило исключить дисбаланс весоизмерительного устройства, что существенно повышает точность градуировки.The mechanical position stabilizer consists of a cylindrical guide 31 mounted through an arm 33 on the beam 20. The guide 31 is included in the restriction sleeve 32 of fluoroplastic. The restriction sleeve 32 is fixed through the bracket 34 to the container 23. To reduce the friction force, the sleeve must have the smallest possible contact zone. The use of this invention eliminated the imbalance of the weighing device, which significantly increases the accuracy of calibration.

Перед проведением градуировки расходомера газа выполняются следующие подготовительные действия.Before calibrating the gas flow meter, the following preparatory steps are performed.

1) Заправляется весокомпенсирующей жидкостью емкость 23 на 5-7 см ниже ее верхней кромки.1) The tank 23 is filled with a weight-compensating liquid 23 5-7 cm below its upper edge.

2) Проверяется герметичность ГПС 19 и наличие комплекта гирь 29.2) The tightness of GPS 19 and the presence of a set of weights 29 are checked.

3) Выполняется монтаж градуируемого расходомера 6, критических шайб 12, обвязка системы средствами измерения (датчиками давления 7, 13, 14, 26, датчиками температуры 8, 15, 27).3) Installation of a graduated flowmeter 6, critical washers 12, and system strapping with measuring instruments (pressure sensors 7, 13, 14, 26, temperature sensors 8, 15, 27) are carried out.

Критические шайбы 12 необходимы для обеспечения независимости расхода газа через градуируемое сопло 6 при меняющихся условиях в промежуточной полости отсечных клапанов 9, 10 (между критическими шайбами 12 и градуируемым соплом 6) в момент переключения направления тока газа, а следовательно, более точное определение переходных процессов переключения отсечных клапанов, что значительно уменьшает погрешность определения расхода газа. При градуировке расходомеров переменного перепада с наличием в качестве противодавления ряда шайб (на определенный перепад) позволяет исключить дроссель на выходе, что существенно уменьшает погрешность измерений расхода газа.Critical washers 12 are necessary to ensure the independence of gas flow through the graduated nozzle 6 under changing conditions in the intermediate cavity of the shut-off valves 9, 10 (between the critical washers 12 and the graduated nozzle 6) at the moment of switching the direction of the gas flow, and, therefore, a more accurate determination of transient switching processes shut-off valves, which significantly reduces the error in determining the gas flow. When calibrating flow meters of variable differential with the presence of a number of washers as a back pressure (for a certain differential), it eliminates the throttle at the outlet, which significantly reduces the error in measuring gas flow.

4) Осуществляется уравновешивание ГПС 19 (с коромыслом 20, комплектом гирь 29, запорным вентилем 17, предохранительным клапаном 18) выталкивающей гидростатической силой, действующей на понтоны 22. При этом ГПС 19 отстыкован от системы (запорный вентиль 17 на входе в ГПС находится в открытом состоянии).4) The balancing of the GPS 19 (with the rocker 20, the set of weights 29, the shutoff valve 17, the safety valve 18) is carried out by the buoyant hydrostatic force acting on the pontoons 22. In this case, the GPS 19 is disconnected from the system (the shutoff valve 17 at the entrance to the GPS is open condition).

Понтоны 22, жестко скрепленные по принципу «катамарана», необходимы для повышения устойчивости системы и исключения дисбаланса весоизмерительного устройства, два механических стабилизатора положения 25 используются для стабилизации положения ГПС относительно емкости с весокомпенсирующей жидкостью, что значительно повышает точность измерений при проведении градуировки и поверки расходомера газа.Pontoons 22, rigidly fastened according to the “catamaran” principle, are necessary to increase the stability of the system and eliminate imbalance of the weighing device, two mechanical position stabilizers 25 are used to stabilize the GPS position relative to the tank with the weight-compensating liquid, which significantly increases the accuracy of measurements during calibration and calibration of the gas flow meter .

ГПС 19 приводится в равновесное состояние путем изменения массы и положения уравновешивающих грузов 24 (4 штуки), находящихся на коромысле 20. Равновесным считается такое положение, когда ГПС 19 находится в горизонтальном положении, подгружено гирями 29, а понтоны 22 полностью погружены в воду. При этом нагрузка на весы 21 установки составляет от 0,2 до 1,0 кг. Масса уравновешенного пустого ГПС 19 (M₁) фиксируется в протоколе испытаний. ГПС 19 стыкуется с питающей системой. Проверяется герметичность стыка.GPS 19 is brought into equilibrium by changing the mass and position of balancing loads 24 (4 pieces) located on the rocker 20. Equilibrium is considered to be the situation when GPS 19 is in a horizontal position, loaded with weights 29, and the pontoons 22 are completely immersed in water. The load on the scales 21 of the installation is from 0.2 to 1.0 kg The mass of balanced empty GPS 19 (M ₁ ) is recorded in the test report. GPS 19 fits into the power supply system. The tightness of the joint is checked.

5) Закрывается отсечной клапан 10, запорный вентиль 16.5) The shut-off valve 10 is closed, the shut-off valve 16.

Работа установки осуществляется следующим образом.The installation is as follows.

1) Газ через линию редукторов 2, 3 и фильтр 5 подается на калибруемый расходомер 6 и задается, с помощью редукторов 2, 3 и редукционных клапанов 4, необходимый для поверяемого расходомера режима течения газа. При этом газ, пройдя калибруемый расходомер 6, открытый отсечной клапан 9 и критическую шайбу 12, сбрасывается в атмосферу.1) Gas through the line of reducers 2, 3 and filter 5 is supplied to the calibrated flowmeter 6 and is set, with the help of reducers 2, 3 and pressure reducing valves 4, necessary for the gas flow meter to be verified. In this case, the gas, having passed the calibrated flow meter 6, the open shut-off valve 9 and the critical washer 12, is discharged into the atmosphere.

2) При достижении установившегося режима по единой команде открывается клапан 10 питания ГПС, закрывается клапан 9. Начинается заполнение ГПС 19 через отсечной клапан 10 и шайбу 12, одновременно начинаются отсчет времени заполнения ГПС и непрерывная регистрация следующих параметров:2) When the steady state is reached, by a single command, the GPS valve 10 opens, the valve 9 closes. The filling of the GPS 19 through the shut-off valve 10 and the washer 12 begins, at the same time, the GPS filling time begins and the following parameters are continuously recorded:

- давления газа перед сужающим устройством градуируемого расходомера 6, P_C, кгс/см²;- gas pressure in front of the constricting device of the graduated flowmeter 6, P _C , kgf / cm ² ;

- температуры газа перед сужающим устройством градуируемого расходомера 6, T_C, K;- gas temperature in front of the constriction device of the graduated flowmeter 6, T _C , K;

- давления газа перед шайбой 12 на линии дренажа, P_Шдр, кгс/см²;- gas pressure in front of the washer 12 on the drainage line, P _Shdr , kgf / cm ² ;

- давления газа перед шайбой 12 на входе в ГПС 19, P_Шгпс, кгс/см²;- gas pressure in front of the washer 12 at the inlet to the GPS 19, P _Шгпс , kgf / cm ² ;

- температуры газа перед шайбой 12 на входе в ГПС 19, T_Шгпс, K;- the gas temperature in front of the washer 12 at the inlet of the GPS 19, T _Shgps , K;

- давления газа в ГПС 19, P_ГПС; кгс/см;- gas pressure in GPS 19, P _GPS ; kgf / cm;

- температуры газа в ГПС 19, T_ГПС, K.- gas temperature in GPS 19, T _GPS , K.

Используемая информационно-измерительная система и программное обеспечение обеспечивают регистрацию и расчет средних параметров давления и температуры на входе в расходомер 6, на входе в критические шайбы 12, в ГПС 19 как среднеарифметическое значение параметров, зарегистрированных через каждые 0,1 секунды, регистрацию времени заполнения ГПС 19 с высокой точностью, расчет интервалов по времени и осреднения давления переходных процессов переключения отсечных клапанов 9, 10 с высокой точностью.The information-measuring system and software used provide registration and calculation of average pressure and temperature parameters at the inlet to the flowmeter 6, at the entrance to the critical washers 12, in GPS 19 as the arithmetic mean of the parameters recorded every 0.1 seconds, registration of GPS filling time 19 with high accuracy, the calculation of time intervals and averaging the pressure of the transient switching processes of the shut-off valves 9, 10 with high accuracy.

По истечении заданного времени заполнения ГПС 19 клапан питания 10 закрывается, открывается отсечной клапан 9 и завершается отсчет времени заполнения ГПС 19 и регистрация параметров на входе в градуируемый расходомер 6.After the specified filling time of the GPS 19, the power valve 10 closes, the shut-off valve 9 opens, and the timing of the filling of the GPS 19 is completed and the parameters are recorded at the entrance to the graduated flowmeter 6.

Прекращается подача газа на градуируемый расходомер 6.The gas supply to the graduated flow meter 6 stops.

Перекрывается запорный вентиль 17 между отсечным клапаном 10 линии питания ГПС и ГПС 19.The shutoff valve 17 is closed between the shut-off valve 10 of the power supply line of the GPS and GPS 19.

Выполняются измерения давления и температуры в полости между запорным вентилем 17 и отсечным клапаном 10 линии питания ГПС для расчета невзвешиваемой массы газа, после чего полость дренируется через вентиль 16. ГПС 19 с запорным вентилем 17 и предохранительным клапаном 18 отстыковывается от системы питания.Pressure and temperature are measured in the cavity between the shut-off valve 17 and the shut-off valve 10 of the GPS supply line to calculate the unweighted mass of gas, after which the cavity is drained through the valve 16. The GPS 19 with the shut-off valve 17 and the safety valve 18 are disconnected from the power supply system.

В зависимости от массы воздуха в ГПС 19 с подвески снимаются уравновешивающие гири 29 таким образом, чтобы остаточная масса газа (не уравновешенная выталкивающей силой понтонов) находилась в диапазоне работы применяемых весов 21. Взвешивается заполненный газом ГПС 19 (M₂).Depending on the air mass in the GPS 19, balancing weights 29 are removed from the suspension so that the residual gas mass (not balanced by the buoyancy of the pontoons) is in the range of the used balance 21. The gas 19 filled with gas is weighed (M ₂ ).

Масса газа, прошедшего через градуируемый расходомер 6 за время испытания τ, рассчитывается по формуле M_газ=M₂-M₁.The mass of gas passing through a calibrated flow meter 6 during the test τ is calculated by the formula M _gas = M ₂ -M ₁ .

Массовый расход газа определяется формулойThe mass flow rate of gas is determined by the formula

$$\dot{m}=\frac{M_{газ}}{\tau }.\left(1\right)$$

$$\dot{m}=\frac{M_{g\mathrm{but}s}}{\tau }.\left(\mathrm{one}\right)$$

По результатам испытаний рассчитывается коэффициент расхода и число Рейнольдса для полученного расхода газа по формуламBased on the test results, the flow coefficient and Reynolds number for the obtained gas flow are calculated by the formulas

$$\mu =\frac{\dot{m}\cdot \sqrt{T_C}}{F_C\cdot P_C\cdot \xi \cdot A},\left(2\right)$$

$$\mu =\frac{\dot{m}\cdot \sqrt{T_C}}{F_C\cdot P_C\cdot \xi \cdot A},\left(2\right)$$

$$\mathrm{Re}=\frac{4\dot{m}}{\pi \cdot D\cdot \eta },\left(3\right)$$

$$\mathrm{Re}=\frac{\mathrm{four}\dot{m}}{\pi \cdot D\cdot \eta },\left(3\right)$$

где µ - коэффициент расхода,where µ is the flow coefficient,

P_C - давление перед сужающим устройством (СУ) расходомера, кгс/м²,P _C - pressure in front of the constricting device (CS) of the flow meter, kgf / m ² ,

T_C - температура перед СУ расходомера, K,T _C - temperature in front of the flowmeter control system, K,

F_C - площадь критического сечения СУ расходомера, м²,F _C - the critical section area of the SU of the flow meter, m ² ,

ξ - термодинамический коэффициент расхода (функция P_C, T_C, рода газа),ξ is the thermodynamic coefficient of flow (function P _C , T _C , kind of gas),

A - коэффициент, учитывающий род газа,A - coefficient taking into account the type of gas,

D - диаметр критического сечения СУ расходомера, м,D is the diameter of the critical section of the SU of the flow meter, m,

η - коэффициент вязкости.η is the viscosity coefficient.

Результаты испытаний обрабатываются на ЭВМ. По результатам серии калибровок во всем диапазоне давлений на входе в расходомер (15-170 кгс/см²) рассчитывается уравнение третьей степени зависимости коэффициента расхода от числа Рейнольдса и оформляется паспорт (формуляр).Test results are processed on a computer. Based on the results of a series of calibrations over the entire pressure range at the inlet to the flowmeter (15-170 kgf / cm ² ), an equation of the third degree of the dependence of the flow coefficient on the Reynolds number is calculated and a passport (form) is drawn up.

Изобретение позволяет градуировать расходомеры газа с расходами от 0,01 до 1,5 кг/с.The invention allows to calibrate gas flow meters with flow rates from 0.01 to 1.5 kg / s.

Величина погрешности измерения величины фактического расхода газа по описанному способу определяется величинами погрешностей определяющих параметров.The magnitude of the measurement error of the actual gas flow rate according to the described method is determined by the error values of the determining parameters.

Таблица 1Table 1 Рассчитываемый параметрCalculated parameter Погрешность определения, %Determination error,% Погрешность результата прямого измерения массы δ₀ (M_изм)The error of the result of direct measurement of mass δ ₀ (M _ISM ) 0,01380.0138 Погрешность определения невзвешиваемой части газа δ₀ (m₁)The error in determining the non-weighted part of the gas δ ₀ (m ₁ ) 1,5751,575 Погрешность измерения массы газа δ₀ (M)Gas mass measurement error δ ₀ (M) 0,002480,00248 Погрешность измерения массового расхода газа $${\delta }_0\left(\dot{m}\right)$$

Mass flow rate error $${\delta }_0\left(\dot{m}\right)$$

0,05510,0551 Относительная систематическая погрешность определения коэффициента расхода δ₀ (µ)Relative systematic error in determining the flow coefficient δ ₀ (µ) 0,23660.2366

Таким образом, погрешность измерения массового расхода газа составила менее ±0,06%, погрешность определения коэффициента расхода при градуировке критических расходомеров составила менее ±0,24%.Thus, the error in measuring the mass flow rate of gas was less than ± 0.06%, the error in determining the flow coefficient during graduation of critical flow meters was less than ± 0.24%.

Таким образом, реализация данного изобретения приводит к повышению точности измерения расхода газа и значительному увеличению диапазона градуировки расходомера газа.Thus, the implementation of this invention leads to an increase in the accuracy of measuring gas flow and a significant increase in the calibration range of the gas flow meter.

Claims (2)

1. Способ градуировки и поверки расходомера газа, основанный на пропускании через расходомер газа в газоприемный сосуд и определении этой массы газа, отличающийся тем, что сначала компенсируют основную массу газоприемного сосуда путем погружения в емкость с весокомпенсирующей жидкостью понтонов, связанных через коромысло с газоприемным сосудом, затем определяют величину остатка его массы, после чего задают необходимый для поверяемого расходомера режим истечения газа через него и заполняют этим газом газоприемный сосуд определенный промежуток времени τ, при этом учитывают переходные процессы начала и конца заполнения, затем взвешивают заполненный газоприемный сосуд, определяют массу газа M_газ и массовый расход по формуле

, рассчитывают коэффициент расхода и число Рейнольдса для полученного расхода.1. The method of calibration and calibration of the gas flow meter, based on passing through the gas flow meter into the gas receiving vessel and determining this mass of gas, characterized in that the main mass of the gas receiving vessel is first compensated by immersing pontoons connected through the rocker to the gas receiving vessel in the tank, then determine the value of the remainder of its mass, and then set the mode of flow of gas through it, necessary for the flowmeter to be verified, and fill the gas receiving vessel with a certain amount of gas omezhutok time τ, while taking into account transient start and end filling, and then filled with the gas inlet vessel is weighed, determining the mass of gas M and _gas mass flow by the formula

, calculate the flow coefficient and the Reynolds number for the resulting flow. 2. Устройство градуировки и поверки расходомера газа, содержащее газоприемный сосуд, весы, клапаны, трубопроводы, запорную арматуру, отличается тем, что оно снабжено емкостью с весокомпенсирующей жидкостью, в которую погружены понтоны, связанные с газоприемным сосудом, системой уравновешивания газоприемного сосуда, критическими шайбами, расположенными на линии заполнения газоприемного сосуда и на линии дренажа, информационно-измерительной системой сбора и обработки данных, включающей датчики температуры и давления, связанные с электронно-вычислительной машиной. 2. A device for calibrating and calibrating a gas flow meter containing a gas receiving vessel, scales, valves, pipelines, shutoff valves, is characterized in that it is equipped with a container with weight-compensating liquid, into which pontoons connected to the gas receiving vessel, a balancing system of the gas receiving vessel, and critical washers are immersed. located on the filling line of the gas receiving vessel and on the drainage line, information-measuring system for collecting and processing data, including temperature and pressure sensors associated with the electric continuously computers.

Images