RU2079112C1 - Process of determination of volume of substance in closed vessel and device for its implementation - Google Patents
Process of determination of volume of substance in closed vessel and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079112C1 RU2079112C1 RU94021379A RU94021379A RU2079112C1 RU 2079112 C1 RU2079112 C1 RU 2079112C1 RU 94021379 A RU94021379 A RU 94021379A RU 94021379 A RU94021379 A RU 94021379A RU 2079112 C1 RU2079112 C1 RU 2079112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- air
- input
- pressure
- substance
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, перерабатывающей и иных отраслях промышленности, где необходимо определение количества жидких, сыпучих и твердых веществ, находящихся в замкнутой емкости. The invention relates to measuring equipment and can be used in food, pharmaceutical, processing and other industries where it is necessary to determine the amount of liquid, bulk and solid substances in a closed container.
Известен способ и устройство определения объема вещества в замкнутой емкости, основанные на создании динамически меняющегося избыточного давления в эталонной и измерительной емкостях, отделенных друг от друга упругой непроницаемой мембраной, колеблемой электромеханическим приводом с известными параметрами, регистрации характеристик динамического изменения избыточного давления двумя датчиками давления, один из которых установлен в эталонной, другой в измерительной емкостях, и сопоставлении характеристик динамического изменения давления в эталонной и измеряемой емкостях в специальном узле сравнения. Точность измерения в этом случае зависит от влияния на результаты измерений нестабильности и нелинейности характеристик мембраны, возбуждающей динамические изменения давления, а также от нелинейности элементов конструкции. A known method and device for determining the volume of a substance in a closed tank, based on the creation of a dynamically changing overpressure in the reference and measuring tanks, separated from each other by an elastic impermeable membrane, an oscillating electromechanical drive with known parameters, recording the characteristics of the dynamic change of overpressure by two pressure sensors, one of which is installed in the reference, the other in the measuring capacities, and comparing the characteristics of the dynamic change d Aviation in the reference and measured capacities in a special comparison unit. The measurement accuracy in this case depends on the influence on the measurement results of the instability and non-linearity of the characteristics of the membrane, exciting dynamic pressure changes, as well as the non-linearity of the structural elements.
Известен способ определения объема вещества в емкости и устройство для его реализации, осуществляемые путем наддува эталонной и измеряемой емкостей воздухом с избыточным давлением и последующим истечением его из каждой емкости при сверхкритическом истечении из сопла с постоянным расходом воздуха и измерении времени падения давления а емкостях на фиксированную величину. Недостатком способа и устройства является необходимость наличия двух емкостей эталонной и измеряемой, геометрические размеры которых должны быть равными или соизмеримыми. Соотношения объемов емкостей определяющим образом сказывается на точности измерения. Кроме того, необходимо обеспечивать сверхкритический режим истечения из сопла, что требует создания высокого уровня наддува емкостей, тем самым создавая большие сложности для безопасной эксплуатации установок. Высокий требуемый уровень избыточного давления вносит также дополнительную погрешность в измерении, связанную с упругими деформациями конструкции емкостей. There is a method of determining the volume of a substance in a tank and a device for its implementation, carried out by pressurizing the reference and measured containers with air with overpressure and its subsequent expiration from each container with supercritical expiration from the nozzle with a constant air flow rate and measuring the pressure drop time in containers with a fixed value . The disadvantage of this method and device is the need for two reference and measured capacities, the geometric dimensions of which must be equal or comparable. The ratio of the volume of capacities has a decisive effect on the accuracy of measurement. In addition, it is necessary to ensure a supercritical regime of outflow from the nozzle, which requires the creation of a high level of pressurization of containers, thereby creating great difficulties for the safe operation of the plants. The high required level of overpressure also introduces an additional measurement error associated with elastic deformations of the tank structure.
Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является способ и устройство для измерения количества вещества в замкнутой емкости. Способ включает наддув емкости и измерение параметров истечения воздуха из емкости с постоянным расходом. The closest in technical essence and the problem to be solved is a method and apparatus for measuring the amount of a substance in a closed container. The method includes pressurizing the tank and measuring the parameters of the outflow of air from the tank at a constant flow rate.
Устройство содержит средство подачи в емкости воздуха с избыточным давлением, средство для истечения воздуха из емкости с постоянным расходом - расходомер, таймер, датчик избыточного давления в емкости. Необходимость обеспечения и поддерживания постоянного расхода воздуха при его истечении из емкости требует достаточно высокого уровня избыточного давления воздуха в емкости, который должен обеспечивать субкритический режим истечения, кроме того, требуется достаточно большой свободный от измеряемого количества вещества объем емкости для поддержания постоянного расхода воздуха из нее в течение некоторого времени. The device comprises means for supplying air with excessive pressure to the container, means for expelling air from the container with constant flow rate, a flow meter, a timer, and an overpressure sensor in the container. The need to ensure and maintain a constant air flow rate when it flows out of the tank requires a sufficiently high level of excess air pressure in the tank, which should provide a subcritical flow regime, in addition, a sufficiently large free volume of the measured quantity of substance is required to maintain a constant air flow rate from it to for some time.
Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение точности определения количества вещества, находящегося в замкнутой емкости, при обеспечении безопастности эксплуатации за счет снижения величины избыточного давления воздуха. The technical problem solved by the invention is to increase the accuracy of determining the amount of a substance in a closed container, while ensuring operational safety by reducing the amount of excess air pressure.
Поставленная техническая задача решается тем, что осуществляют основной наддув емкости до избыточного давления, при котором отношение давлений атмосферы к избыточному в емкости больше критического, затем прекращают основной наддув, одновременно измеряя избыточное давление и температуру в емкости и давление в атмосфере, и осуществляют через сопло докритическое истечение воздуха с непостоянным расходом в атмосферу, после чего через фиксируемый промежуток времени падения избыточного давления повторно измеряют избыточное давление в емкости и судят об объеме вещества по соотношениям. The stated technical problem is solved in that the main pressurization of the vessel is carried out to an overpressure at which the ratio of atmospheric pressure to the excess in the vessel is more than critical, then the main pressurization is stopped, while measuring the excess pressure and temperature in the vessel and the pressure in the atmosphere, and subcritical is carried out through the nozzle the outflow of air with a variable flow rate into the atmosphere, after which, over a fixed period of time, the excess pressure drops again measure the excess pressure in it bones and judge the volume of the substance by the ratio.
где
WВ объем вещества в замкнутой емкости, (м3);
WЕ объем замкнутой емкости без вещества, (м3);
τi интервал времени падения при открытом сопле избыточного давления в емкости от давления наддува P1 до значения Pi, (с);
n показатель политроны процесса расширения воздуха в емкости:
f эффективная площадь сечения сопла, (м2);
R газовая постоянная воздуха, (R 29,27 кгм/кг•град);
T1 температура воздуха при давлении наддува P1 (K);
zi-Z1 изменение интегральной функции дозвукового истечения воздуха из емкости;
P1 давление наддува емкости воздухом, (бар);
Pi давление воздуха в емкости по истечении интервала времени τi, (бар);
Pa атмосферное давление (бар);
ψi функции расхода воздуха из емкости;
K показатель адиабаты для воздуха (k 1,25);
В частных случаях, когда емкость, в которой находится вещество, негерметична, перед основным наддувом осуществляется тарировочный наддув избыточным давлением, величина которого равна давлению основного наддува, изменяя при этом избыточное давление и температуру в емкости и атмосфере, после чего через фиксируемый промежуток времени при падении избыточного давления в емкости за счет ее негерметичности, повторно измеряют избыточное давление в ней и судят о объеме вещества в негерметичной емкости по соотношениям.
Where
W In the volume of the substance in a closed container, (m 3 );
W E is the volume of a closed container without substance, (m 3 );
τ i the time interval of the fall with an open nozzle of excess pressure in the tank from the boost pressure P 1 to the value of P i , (s);
n indicator of the polytron process of expansion of air in the tank:
f effective nozzle cross-sectional area, (m 2 );
R gas constant of air, (R 29.27 kgm / kg • hail);
T 1 air temperature at boost pressure P 1 (K);
z i -Z 1 change in the integral function of the subsonic air flow from the tank;
P 1 the pressure of the pressurization of the tank with air, (bar);
P i the air pressure in the tank after a time interval τ i , (bar);
P a atmospheric pressure (bar);
ψ i functions of the air flow from the tank;
K is the adiabatic exponent for air (k 1.25);
In special cases, when the container in which the substance is located is leaky, a gauge pressurization is carried out before the main pressurization, the magnitude of which is equal to the pressure of the main pressurization, while changing the excess pressure and temperature in the container and the atmosphere, and then after a fixed period of time when falling excess pressure in the tank due to its leakage, re-measure the excess pressure in it and judge the volume of the substance in the leaky tank according to the ratios.
где
WВ объем вещества в замкнутой емкости, (м3;
WЕ объем замкнутой емкости без вещества, (м3);
τi интервал времени падения избыточного давления в емкости от давления наддува P1 до значения Pi при открытом сопле (с);
τiт интервал времени падения избыточного давления в емкости от давления наддува P1 до значения Pi при закрытом сопле (с);
n показатель политропы процесса расширения воздуха в емкости;
f эффективная площадь сопла (м2);
R газовая постоянная воздуха (R 29,27 кгм/кг•град);
T1 температура воздуха в емкости при давлении наддува P1 (K);
Zi-Z1 изменение интегральной функции дозвукового истечения воздуха из емкости;
P1 давление наддува емкости воздухом, (бар);
Pi давление воздуха в емкости по истечении интервалов времени тауi при открытом сопле, τiт при закрытом сопле, бар;
Pa атмосферное давление, (бар);
ψi Функция расхода воздуха из емкости;
K показатель адиабаты для воздуха, (k=1,25).
Where
W In the volume of the substance in a closed container, (m 3 ;
W E is the volume of a closed container without substance, (m 3 );
τ i the time interval of the fall of excess pressure in the tank from the boost pressure P 1 to the value of P i when the nozzle is open (s);
τ is the time interval for the fall of the overpressure in the tank from the boost pressure P 1 to the value of P i with a closed nozzle (s);
n polytropic indicator of the process of expansion of air in the tank;
f effective nozzle area (m 2 );
R gas constant of air (R 29.27 kgm / kg • hail);
T 1 the temperature of the air in the tank at a boost pressure P 1 (K);
Z i -Z 1 change in the integral function of subsonic air flow from the tank;
P 1 the pressure of the pressurization of the tank with air, (bar);
P i the air pressure in the tank after the time intervals tau i with the nozzle open, τ it with the nozzle closed, bar;
P a atmospheric pressure, (bar);
ψ i Function of air flow from the tank;
K is the adiabatic exponent for air, (k = 1.25).
В частных случаях для дополнительного повышения точности изменений при однократном наддуве многократно определяют объем вещества для разных величин падения давления и судят об объеме вещества как среднем значении вычисленных объемов для разных величин падения избыточного давления. In particular cases, in order to further increase the accuracy of changes in a single pressurization, the volume of the substance for various pressure drop values is repeatedly determined and the volume of the substance is judged as the average value of the calculated volumes for different values of the pressure drop.
Устройство для определения объема вещества в замкнутой емкости содержит элементы загрузки и выгрузки вещества из емкости, средство подачи в емкость воздуха с избыточным давлением, средство истечения из емкости воздуха с избыточным давлением в атмосферу в виде сопла, закрывающегося крышкой, таймер времени истечения воздуха с избыточным давлением из емкости, датчик избыточного давления в емкости, датчик атмосферного давления вне емкости, датчик температуры воздуха в емкости и вычислитель, включающий последовательно соединенные первый умножитель, первый вход которого соединен с датчиком температуры в емкости, а второй с задатчиком постоянного сигнала, пропорционального значению газовой постоянной воздуха, первый блок вычисления показательной функции, второй умножитель, второй вход которого соединен с задатчиком постоянного сигнала, пропорционального величине показателя политропы расширения воздуха в емкости, а третий вход с таймером времени истечения воздуха из емкости, первый делитель, блок памяти, второй делитель, первый сумматор, второй вход которого соединен с задатчиком константы, третий делитель, второй сумматор, второй вход которого соединен с задатчиком сигнала, пропорционального объему замкнутой емкости без вещества, а выход с индикатором объема вещества в замкнутой емкости, а также последовательно соединенные третий сумматор, на первый вход которого подается сигнал, пропорциональный константе, а на второй вход сигнал, пропорциональный величине показателя политропы расширения воздуха в емкости, четвертый делитель, второй вход которого соединен с выходом третьего умножителя, на первый вход которого подается сигнал, пропорциональный величине показателя политропы расширения воздуха в емкости, а на второй сигнал, пропорциональный константе, а также последовательно соединенные пятый делитель, первый вход которого с датчиком избыточного давления в емкости, а второй с датчиком атмосферного давления, второй блок вычисления показательной функции, второй вход которого соединен с выходом четвертого делителя, четвертый умножитель, выход которого соединен со вторым входом первого делителя, а также блок памяти констант, первый управляющий вход которого соединен с датчиком избыточного давления в емкости, второй управляющий вход с датчиком атмосферного давления, третий управляющий вход с задатчиком постоянного сигнала, пропорционального показателя политропы расширения воздуха в емкости, выход блока памяти констант соединен со вторым входом четвертого умножителя, а также пятый умножитель, первый вход которого соединен с блоком памяти, а второй вход с задатчиком постоянного сигнала, пропорционального эффективной площади сопла, а выход ко второму входу третьего делителя. A device for determining the volume of a substance in a closed container contains elements for loading and unloading the substance from the container, means for supplying air with excess pressure to the container, means for flowing out of the container of air with excess pressure into the atmosphere in the form of a nozzle closing with a lid, a timer for the expiration of air with excess pressure from the tank, an overpressure sensor in the tank, an atmospheric pressure sensor outside the tank, an air temperature sensor in the tank and a calculator including the first connected in series a multiplier, the first input of which is connected to the temperature sensor in the tank, and the second to the constant signal adjuster proportional to the gas constant of air, the first exponential function calculation unit, the second multiplier, the second input of which is connected to the constant signal adjuster, proportional to the value of the polytropic coefficient of air expansion in capacitance, and the third input with a timer for the time of the expiration of air from the container, the first divider, a memory unit, the second divider, the first adder, the second input of which is connected to a constant sensor, a third divider, a second adder, the second input of which is connected to a signal generator proportional to the volume of a closed container without substance, and an output with a volume indicator of a substance in a closed container, as well as a third adder connected in series, to the first input of which a signal proportional to a constant and to the second input a signal proportional to the value of the polytropic exponent of air expansion in the tank, the fourth divider, the second input of which is connected to the output of the third multiplier, to the first One of which receives a signal proportional to the value of the polytropic exponent of air expansion in the tank, and to the second signal proportional to the constant, as well as a fifth divider connected in series, the first input of which with an overpressure sensor in the tank, and the second with an atmospheric pressure sensor, the second exponential calculation unit functions, the second input of which is connected to the output of the fourth divider, the fourth multiplier, the output of which is connected to the second input of the first divider, as well as a constant memory block, the first a branching input which is connected to an overpressure sensor in the vessel, a second control input with an atmospheric pressure sensor, a third control input with a constant signal adjuster proportional to the polytropic expansion coefficient of the air in the vessel, the output of the constant memory unit is connected to the second input of the fourth multiplier, and the fifth multiplier , the first input of which is connected to the memory unit, and the second input with a constant signal generator proportional to the effective area of the nozzle, and the output to the second input of the third elitelya.
Решение постоянной задачи обеспечивается тем, что в емкости необходимо создавать незначительное, практически безопасное избыточное давление и используются широко применяемые датчики давления и серийновыпускаемые элементы. The solution to the constant problem is ensured by the fact that it is necessary to create a slight, practically safe overpressure in the tank, and widely used pressure sensors and serially produced elements are used.
Изобретение обеспечивает автоматизацию процесса измерений и вычислений для определения количества вещества в замкнутой емкости или их системах. The invention provides automation of the measurement and calculation process to determine the amount of a substance in a closed tank or their systems.
На фиг. 1 представлено устройство для определения количества вещества в замкнутой емкости; на фиг.2 его электронная схема; на фиг.3 диаграммы различных режимов и возможные варианты работы. In FIG. 1 shows a device for determining the amount of a substance in a closed container; figure 2 its electronic circuit; figure 3 diagrams of various modes and possible options for operation.
Устройство для определения количества вещества в замкнутой емкости включает в себя (фиг. 1А) емкость в виде корпуса бункера 1 с известным объемом We; в котором размещено неизвестное количество WВ измеряемого вещества 2. Незанятую веществом часть емкости составляет свободный объем Wc 3, причем поверхность вещества в емкости имеет сложную пространственную форму с произвольными впадинами и выступами. На емкости смонтированы магистраль 4, перекрывающаяся задвижкой 5 с электропневмоклапаном, для загрузки измеряемого количества вещества; сопло при докритическом режиме истечения с непостоянным расходом 6, закрывающееся на время наддува емкости крышкой 7; средство для подачи в емкость воздуха с избыточным давлением в виде трубопровода 8 с задвижкой 9; элемент выгрузки вещества из емкости в виде люка 10. Внутри свободного объема емкости смонтированы датчик избыточного давления 11, датчик температуры воздуха 12. Вне емкости располагаются датчик атмосферного давления 13 и таймер 14 времени истечения воздуха с избыточным давлением из емкости в атмосферу.A device for determining the amount of substance in a closed container includes (Fig. 1A) a container in the form of a housing of the
Вычислитель (фиг. 2) включает в себя последовательно соединенные первый умножитель 15, первый вход которого соединен с датчиком температуры 12, а второй с датчиком 16 постоянного сигнала, пропорционального значению газовой постоянной воздуха, первый блок вычисления показательной функции 17, второй умножитель 18, второй вход которого соединен с задатчиком 19 постоянного сигнала, пропорционального по величине показателю политропы расширения воздуха, а третий вход с таймером 14, первый делитель 20, блок памяти 21, второй делитель 22, первый сумматор 23, второй вход которого соединен с задатчиком константы 24, третий делитель 25, второй сумматор 26, второй вход которого соединен с задатчиком 27 сигнала, пропорционального объему пустой емкости, а выход с индикатором 28 объема вещества в емкости, а также последовательно соединенные третий сумматор 29, на первый вход которого подается сигнал от задатчика константы 24, а на второй вход от задатчика 19, и четвертый делитель 30, второй вход которого соединен с выходом третьего умножителя 31, на первый вход которого подается сигнал от задатчика 19, а на второй сигнал от задатчика константы 32, а также последовательно соединенные пятый делитель 33, первый вход которого соединен с датчиком избыточного давления 11, а второй с датчиком 13 атмосферного давления, второй блок вычисления показательной функции 34, второй вход которого соединен с выходом четвертого делителя 30 и четвертый умножитель 35, выход которого соединен со вторым входом первого делителя 20, а также блок памяти 36, первый управляющий вход которого соединен с датчиком 11 избыточного давления, второй управляющий вход с датчиком 13 атмосферного давления, а третий управляющий вход с задатчиком постоянного сигнала 19, выход блока памяти 36 соединен со вторым входом четвертого умножителя 35, а также пятый умножитель 37, первый вход которого соединен с блоком памяти 21, а второй вход с задатчиком постоянного сигнала 38, пропорционального эффективной площади сопла, а выход умножителя 37 соединен с вторым входом третьего делителя 25. The calculator (Fig. 2) includes a series-connected
Способ определения объема вещества в замкнутой емкости осуществляется следующим образом. Свободный от вещества объем емкости при закрытой крышке сопла наддувают избыточным давлением воздуха P1, при котором отношение атмосферного давления Pa к избыточному в емкости больше критического, затем прекращают наддув, измеряют величины избыточного давления в емкости, температуру в ней T1, атмосферное давление Pa и осуществляют путем открытия крышки сопла докритическое истечение воздуха через сопло с непостоянным расходом в атмосферу, после чего через фиксируемый таймером промежуток времени τi повторно измеряют избыточное давление в емкости Pi и рассчитывают объем вещества в емкости по соотношениям:
где WB объем вещества в замкнутой емкости, м3;
WE объем замкнутой емкости без вещества, м3;
τi интервал времени падения избыточного давления в емкости от давления наддува P1 до значения Pi при открытом сопле, с;
n показатель политропы процесса расширения воздуха в емкости;
f эффективная площадь сечения сопла, м2;
R газовая постоянная воздуха (R 29, 27 кгм/кг•град);
T1 температура воздуха в емкости при давлении наддува, К;
Zi-Z1 изменение интегральной функции дозвукового истечения из замкнутой емкости;
P1 давление наддува емкости воздухом, бар;
Pi давление воздуха в емкости по истечении интервала времени тауi, бар;
Pa атмосферное давление (бар);
ψi функция расхода воздуха из емкости;
K показатель адиабаты для воздуха, (k=1,25);
В частном случае при наличии негерметичности в емкости способ предусматривает проведение перед основным наддувом тарировочного до давления, равного давлению основного наддува P1. После прекращения тарировочного наддува измеряются избыточное давление и температуру воздуха в емкости T1 и давление в атмосфере Pa, зачем через фиксируемый интервал времени падения избыточного давления τiт при закрытой крышке сопла за счет негерметичности емкости при докритическом истечении воздуха с непостоянным расходом повторно измеряют избыточное давление в ней Pi и после проведений всех операций основного наддува судят об объеме вещества в негерметичной емкости по соотношениям.The method of determining the volume of a substance in a closed container is as follows. Free from substances volume container with the lid closed nozzle nadduvayut excess air pressure P 1 at which the atmospheric pressure ratio P a to excess in the tank exceeds the critical, then stopped supercharging measured excess pressure in the container, the temperature therein T 1, the atmospheric pressure P and a is carried out by opening the lid of the nozzle subcritical air outflow through a nozzle with a variable flow rate to the atmosphere, and then after a time fixed by timer τ i repeatedly measured excess pressure P i in the container and calculate the volume of material in the vessel by the relations:
where W B is the volume of the substance in a closed container, m 3 ;
W E the volume of a closed container without substance, m 3 ;
τ i the time interval of the fall of excess pressure in the tank from the boost pressure P 1 to the value of P i when the nozzle is open, s;
n polytropic indicator of the process of expansion of air in the tank;
f effective nozzle cross-sectional area, m 2 ;
R gas constant of air (
T 1 the temperature of the air in the tank at a boost pressure, K;
Z i -Z 1 change in the integral function of subsonic outflow from a closed tank;
P 1 the pressure of the pressurization of the tank with air, bar;
P i the air pressure in the tank after a time interval tau i , bar;
P a atmospheric pressure (bar);
ψ i is the function of air flow from the tank;
K is the adiabatic exponent for air, (k = 1.25);
In the particular case of the presence of leaks in the tank, the method provides for carrying out calibration before the main boost to a pressure equal to the pressure of the main boost P 1 . After stopping the calibration pressurization, overpressure and air temperature in the tank T 1 and atmospheric pressure P a are measured, why, over a fixed interval of time the drop in overpressure τ it with the nozzle cover closed, due to leakage in the container at subcritical outflow with variable flow rate, overpressure is measured again in it P i and after carrying out all the operations of the main pressurization, the volume of the substance in the leaky container is judged by the ratios.
где
Wb объем вещества в замкнутой емкости (м3);
We объем замкнутой емкости без вещества (м3);
τiт интервал времени падения избыточного давления в емкости от давления наддува до значения Pi при открытом сопле (с);
τi интервал времени падения избыточного давления в емкости от давления наддува до значения Pi при закрытом сопле (с);
n показатель политропы процесса расширения воздуха в емкости;
f эффективная площадь сечения сопла (м2).
Where
W b the volume of the substance in a closed container (m 3 );
W e the volume of the closed container without substance (m 3 );
τ is the time interval for the fall of excess pressure in the tank from the boost pressure to the value of P i with an open nozzle (s);
τ i the time interval of the fall of excess pressure in the tank from the boost pressure to the value of P i with a closed nozzle (s);
n polytropic indicator of the process of expansion of air in the tank;
f effective nozzle cross-sectional area (m 2 ).
R газовая постоянная воздуха (R 29,27 кгм/кг•град);
T1 температура воздуха в емкости при давлении наддува P1 (K); Zi Z1 изменение интегральной функции дозвукового истечения из замкнутой емкости;
P1 давление наддува емкости воздухом, (бар); Pi - давление воздуха в емкости по истечении интервалов времени тауi при открытом сопле, τiт при закрытом сопле, (бар);
ψi функция расхода воздуха из емкости;
K показатель адиабаты для воздуха (k 1,25);
Выбор значений промежутков времени падения давления при истечении воздуха из емкости в атмосферу (τi и τiт) должен удовлетворять требованию существования в емкости избыточного над атмосферным давления, например, предварительным заданием конкретных величин для давления P1 и Pi. Для дополнительного повышения измерений при однократном наддуве многократно определяют объем вещества для разных величин падения избыточного давления и судят об объеме вещества как среднем значении вычисленных для разных величин падения избыточного давления объемов.R gas constant of air (R 29.27 kgm / kg • hail);
T 1 the temperature of the air in the tank at a boost pressure P 1 (K); Z i Z 1 change in the integral function of subsonic outflow from a closed tank;
P 1 the pressure of the pressurization of the tank with air, (bar); P i - air pressure in the tank after the time intervals tau i with the nozzle open, τ it with the nozzle closed, (bar);
ψ i is the function of air flow from the tank;
K is the adiabatic exponent for air (k 1.25);
The choice of the values of the time intervals of the pressure drop when the air flows from the tank to the atmosphere (τ i and τ it ) must satisfy the requirement for the vessel to have excess pressure above atmospheric pressure, for example, by pre-setting specific values for the pressure P 1 and P i . For an additional increase in measurements with a single boost, the volume of the substance is repeatedly determined for different values of the pressure drop and the volume of the substance is judged as the average value calculated for different values of the pressure drop.
где
Wb среднее значение величины объема вещества в емкости (м3);
WBi, WBj, WBk величины объемов вещества в емкости, определенные по приведенным выше соотношениям в процессе однократного наддува ее до давления P1 и истечении из нее воздуха до значений избыточных давлений Pi > Pj > Pk, (м3);
m число измерений объема вещества в емкости при ее однократном наддуве.
Where
W b the average value of the volume of the substance in the tank (m 3 );
W Bi , W Bj , W Bk the volume of the substance in the tank, determined by the above ratios in the process of a single pressurization of it to a pressure P 1 and the outflow of air from it to the values of excess pressures P i > P j > P k , (m 3 ) ;
m the number of measurements of the volume of the substance in the tank with its single boost.
Устройство для определения количества вещества в емкости работает следующим образом. В известный свободный объем WЕ емкости 1 через магистраль 4 при открытой задвижке 5 загружают неизвестное количество вещества 2. При этом задвижка 9 трубопровода 8 подачи воздуха с избыточным давлением, люк 10 выгрузки вещества из емкости и крышка 7 сопла 6 закрыты.A device for determining the amount of substance in a container works as follows. An unknown amount of
В частном случае, когда емкость может быть негереметичной, перед основным наддувом производится тарировочный наддув емкости. При этом открывается задвижка 9 трубопровода 8 подачи воздуха с избыточным давлением в емкость 1. Датчиком 11 контролируется величина давления наддува в емкости, по достижению некоторого значения избыточного давления P1, при котором отношение давления атмосферы Pa к избыточному P1 больше критического (P1 ≈ 1,2 1,4 кг/см2) подается сигнал на закрытие задвижки 9 трубопровода 8. Одновременно с прекращением наддува измеряются избыточное давление P1 датчиком 11, температура воздуха в емкости T1 датчиком 12, атмосферное давление Pa датчиком 13, с таймера 14 снимаются показания, соответствующие нулевому отсчету времени.In the particular case when the tank may be leaky, a calibration tank is charged before the main boost. At the same time, the valve 9 of the pipeline 8 for supplying air with excess pressure to the
В дальнейшем в процессе падения давления в емкости за счет ее негерметичности при закрытом крышкой 7 сопла 6 таймером 14 фиксируется время падения избыточного давления в емкости от величины P1 до некоторого значения Pi. В итоге при проведении тарировочного наддува на вход вычислителя подаются электрические сигналы, соответствующие значениям избыточного давления в емкости P1 и Pi, времени падения избыточного давления в емкости от P1 и Pi за счет ее негерметичности τiт, температуре в емкости T1, атмосферному давлению Pa.Subsequently, in the process of pressure drop in the tank due to its leakage when the nozzle 6 is closed by the cover 7, the
При проведении основного наддува также открывается задвижка 9 трубопровода 8 для подачи сжатого воздуха в емкость. Датчиком 11 контролируется величина давления основного наддува, по достижению некоторого значения избыточного давления, равномерного P1, подается сигнал на закрытие задвижки 9 трубопровода 8. Одновременно с прекращением основного наддува измеряются избыточные давления P1 датчиком 11, температура воздуха T1 датчиком 12, атмосферное давление Pa датчиком 13, с таймера 14 снимаются показания, соответствующие нулевому отсчету времени. После этого открывают крышку 7 сопла 6 и осуществляют через сопло докритическое источение воздуха с непостоянным расходом в атмосферу. Таймером 14 фиксируется время τi падения избыточного давления в емкости от величины P1 до Pi. В итоге при проведении основного наддува на вход вычислителя подаются электрические сигналы, пропорциональные давлению наддува емкости P1, избыточному давлению в емкости Pi, времени падения избыточного давления в емкости от P1 до Pi за счет негерметичности и истечения через сопло τi температуре в емкости T1, атмосферному давлению Pa.When conducting the main boost also opens the valve 9 of the pipe 8 for supplying compressed air to the tank. The
Работа составляющих вычислитель блоков при тарировочном и основном наддувах во многом совпадает и происходит следующим образом. The work of the components of the calculator during calibration and main boosts largely coincides and occurs as follows.
Последовательно соединенные сумматор 29, на первый вход которого подается сигнал, пропорциональный константе (+1), а второй вход сигнал, пропорциональный показателю степени политропы n, делитель 30, второй вход которого соединен с выходом умножителя 31, на первый вход которого подается сигнал, пропорциональный показателю степени политропы n, на второй вход - сигнал, пропорциональный константе (+2), обеспечивают выдачу значения степени для блока вычисления показательной функции 34. Порядок вычисления значений степени для блока 34 при проведении тарировочного и основного наддувов идентичен. Serially
Блок памяти констант 36 управления сигналами от датчиков избыточного 11 и атмосферного 31 давлений и задатчика 19 сигнала, пропорционального показателю степени политропы n. На выходе блока памяти, соединенного со вторым входом умножителя 35, по значениям P1, Pi, n вырабатывается сигнал, пропорциональный величине изменения интегральной функции дозвукового истечения из емкости через сопло (Zi Z1). Работа блока памяти констант при проведении тарировочного и основного наддувов не различается.A memory block of
Последовательно соединенные делитель 33, на первый вход которого подается сигнал от датчика избыточного давления 11, а на второй вход от датчика атмосферного давления 13, блок вычисления показательной функции 34, второй вход которого соединен с выходом делителя 30 и умножителя 35, выход которого соединен со вторым входом делителя 20, обеспечивают вычисление комплекса Порядок вычисления комплекса при проведении тарировочного и основного наддувов совпадает.Serially
По завершению тарировочного наддува на первый вход умножителя 15 подается электрический сигнал, соответствующий температуре в емкости T1, а на второй от задатчика 16 значения газовой постоянной воздуха R. После умножителя 15 сигнал, равный произведению RT1 подается на вход блока вычисления показательной функции 17, на выходе которого имеет место сигнал, пропорциональный поступающий на первый вход умножителя 18. На два остальных входа умножителя 18 поступают сигналы, пропорциональные показателю степени политропы n от задатчика 19 и времени падения избыточного давления в емкости за счет ее негерметичности τiт На выходе умножителя 18 имеет место сигнал, пропорциональный произведению который поступает на первый вход делителя 20. На второй вход делителя 20 поступает сигнал от умножителя 35, пропорциональный комплексу
Аналогичный порядок вычислений реализуется после завершения процедуры основного наддува. В итоге на выходе делителя 20 в зависимости от вала наддува формируются сигналы, пропорциональные комплексам
которые поступают в блок памяти 21, последовательно соединенный с делителем 20.Upon completion of calibration pressurization, an electric signal corresponding to the temperature in the tank T 1 is supplied to the first input of the
A similar calculation procedure is implemented after the completion of the main boost procedure. As a result, at the output of the
which enter the
Далее сигналы от блока памяти 21 поступают в последовательно подсоединенные делитель 22, вырабатывающий сигнал, пропорциональный отношению Ki/Kit, сумматор 23, второй вход которого соединен с задатчиком 24 константы (+1), вырабатывающий сигнал, пропорциональный величине (1 Ki/Kit), делитель 25, обеспечивающий при взаимодействии с умножителем 37, первый вход которого соединен с блоком памяти 21, а второй вход с задатчиком 38 постоянного сигнала, соответствующего эффективной площади сопла f. В результате на выходе делителя 25 формируется сигнал, пропорциональный величине комплекса . Этот сигнал поступает на первый вход последовательно подсоединенного сумматора 26, на второй вход которого поступает сигнал от задатчика 27 сигнала, пропорционального объему свободной от вещества емкости WЕ. Суммарный сигнал, соответствующий величине объема вещества в замкнутой емкости, поступает на индикатор 28.Next, the signals from the
Claims (4)
где WВ объем вещества в замкнутой емкости;
WЕ объем замкнутой емкости без вещества;
τi интервал времени падения при открытом сопле избыточного давления в емкости от давления наддува P1 до значения Pi;
n показатель политропы процесса расширения воздуха в емкости;
f эффективная площадь сечения сопла;
R газовая постоянная воздуха;
T1 температура воздуха в емкости при давлении наддува P1;
Zi Z1 изменение интегральной функции дозвукового истечения воздуха из емкости;
P1 давление наддува емкости воздухом;
Pi давление воздуха в емкости по истечении интервала времени τi;
Pa атмосферное давление;
ψi функция расхода воздуха из емкости;
k показатель адиабаты для воздуха.1. The method of determining the volume of a substance in a closed tank, based on the boost of the tank and measuring the parameters of the air outflow from it, characterized in that the main pressurization of the tank is carried out to an overpressure, at which the ratio of atmospheric pressure to the excess in the tank is more critical, then stopping the main pressurization, at the same time measure the excess pressure and temperature in the tank and the pressure in the atmosphere, after which subcritical air flow is carried out with a variable flow rate into the atmosphere through the nozzle and through after a time interval, the excess pressure in the container is re-measured and the volume of the substance in the container is determined by the ratios
where W In the volume of the substance in a closed container;
W E is the volume of a closed container without substance;
τ i the fall time interval with an open nozzle of excess pressure in the tank from the boost pressure P 1 to the value of P i ;
n polytropic indicator of the process of expansion of air in the tank;
f effective nozzle cross-sectional area;
R gas constant of air;
T 1 the temperature of the air in the tank at a boost pressure P 1 ;
Z i Z 1 change in the integral function of subsonic air flow from the tank;
P 1 the pressure of the pressurization of the tank with air;
P i the air pressure in the tank after a time interval τ i ;
P a atmospheric pressure;
ψ i is the function of air flow from the tank;
k is the adiabatic exponent for air.
где WВ объем вещества в замкнутой емкости;
WЕ объем замкнутой емкости без вещества;
τi интервал времени падения избыточного давления в емкости от давления наддува P1 до значения Pi при открытом сопле;
τiт интервал времени падения избыточного давления в емкости от давления наддува P1 до значения Pi при закрытом сопле;
n показатель политропы процесса расширения воздуха в емкости;
f эффективная площадь сечения сопла;
R газовая постоянная воздуха;
T1 температура воздуха в емкости при давлении наддува P1;
Zi Z1 изменение интегральной функции дозвукового истечения воздуха из емкости;
P1 давление наддува емкости воздухом;
Pi давление воздуха в емкости по истечении интервалов времени τi при открытом сопле, τiт при закрытом сопле;
ψi функция расхода воздуха из емкости;
k показатель адиабаты для воздуха.2. The method according to p. 1, characterized in that when the process is carried out in an unpressurized container before the main pressurization, its calibration pressurization is carried out, the excess pressure and temperature in the container and the pressure in the atmosphere are measured, and then after a time interval when the overpressure in the container drops due to its leakage with a closed nozzle, the overpressure in it is re-measured and the volume of the substance in the leaky container is determined by the ratios
where W In the volume of the substance in a closed container;
W E is the volume of a closed container without substance;
τ i the time interval of the fall of excess pressure in the tank from the boost pressure P 1 to the value of P i when the nozzle is open;
τ is the time interval for the fall of excess pressure in the tank from the boost pressure P 1 to the value of P i with the nozzle closed;
n polytropic indicator of the process of expansion of air in the tank;
f effective nozzle cross-sectional area;
R gas constant of air;
T 1 the temperature of the air in the tank at a boost pressure P 1 ;
Z i Z 1 change in the integral function of subsonic air flow from the tank;
P 1 the pressure of the pressurization of the tank with air;
P i the air pressure in the tank after the time intervals τ i when the nozzle is open, τ it when the nozzle is closed;
ψ i is the function of air flow from the tank;
k is the adiabatic exponent for air.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94021379A RU2079112C1 (en) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | Process of determination of volume of substance in closed vessel and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94021379A RU2079112C1 (en) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | Process of determination of volume of substance in closed vessel and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94021379A RU94021379A (en) | 1996-01-27 |
| RU2079112C1 true RU2079112C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20156933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94021379A RU2079112C1 (en) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | Process of determination of volume of substance in closed vessel and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2079112C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2156960C2 (en) * | 1998-03-05 | 2000-09-27 | ОАО "Машиностроительная корпорация "Сплав" | Process of measurement of mass, flow rate and volume of gas while it is released from closed vessel and gear for its implementation |
| RU2176781C2 (en) * | 1999-12-08 | 2001-12-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительная корпорация "Сплав" | Method of measurement of lift force of gas supplied from closed reservoir and device for realization of this method |
-
1994
- 1994-06-07 RU RU94021379A patent/RU2079112C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 1536209, кл. G 01 F 17/00, 15.01.1990. 2. Патент США N 3744306, кл. G 01 F 17/00, 10.07.1973. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2156960C2 (en) * | 1998-03-05 | 2000-09-27 | ОАО "Машиностроительная корпорация "Сплав" | Process of measurement of mass, flow rate and volume of gas while it is released from closed vessel and gear for its implementation |
| RU2176781C2 (en) * | 1999-12-08 | 2001-12-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительная корпорация "Сплав" | Method of measurement of lift force of gas supplied from closed reservoir and device for realization of this method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1340901C (en) | Process and apparatus for testing a hollow body | |
| US4404843A (en) | Cryogenic storage tank leak detection system | |
| US3837215A (en) | Method and apparatus for testing sealed containers | |
| US4686638A (en) | Leakage inspection method with object type compensation | |
| GB2164453A (en) | Apparatus for leak testing parts, and methods of determining optimum parameters for performing said tests | |
| US4542643A (en) | Fluid leak testing method | |
| US5170660A (en) | Process and apparatus for volume-testing a hollow body | |
| US4858463A (en) | Process and apparatus for detecting leaks in sealed packages | |
| US3962916A (en) | System for the measurement of a closed air space | |
| US4131015A (en) | Device for measuring mass flow | |
| RU2079112C1 (en) | Process of determination of volume of substance in closed vessel and device for its implementation | |
| US5335552A (en) | Device for accurately measuring mass flow of gases | |
| SU1619085A1 (en) | Method of checking air-tightness of articles | |
| RU2020302C1 (en) | Method for tightness tests of articles | |
| RU2247964C2 (en) | Method of measuring density | |
| JPH09115555A (en) | Inspection method and inspection device for air tightness of battery | |
| CN116793914A (en) | Rock sample skeleton volume measuring device and method | |
| RU2298774C1 (en) | Method for controlling reservoir sealing tightness | |
| RU2176078C2 (en) | Procedure measuring density | |
| SU1670458A1 (en) | Method of testing for tightness | |
| JPS60294B2 (en) | Constant flow continuous transport device for powder, granules, etc. | |
| SU152078A1 (en) | The method of determining the volume of containers of various configurations | |
| SU1021965A1 (en) | Method of checking articles for fluid-tightness | |
| JPH0814982A (en) | Method for measuring quantity of liquid | |
| SU449271A1 (en) | Capacity Testing Device |