CS270452B1

CS270452B1 - A device for measuring the flow velocities and flow temperatures

Info

Publication number: CS270452B1
Application number: CS882376A
Authority: CS
Inventors: Antonin Phdr Macecek; Ingsen Jaroslav
Original assignee: Antonin Phdr Macecek; Sen Jaroslav Ing
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1990-06-13
Also published as: CS237688A1

Abstract

Účelem řeěení je zlepšení vlastností měřidel spotřeby tepla, zvláště zjednodušení montáže, údržby, zvýšení přesnosti a snížení nákladů na provozní realizací. Zařízení pozůstává z konstrukčně upraveného indukčního měřidla průtočných rychlostí a dvou elektrických teploměrů, Jedno z Sídel teploty, nebo I dvojice těchto čidel. Je funkční částí indukčního měřidla průtočných rychlostí a tvoří a tímto kompaktní celek. Další čidlo teploty Je Instalováno odděleně do vratného potrubí teplonosná kapaliny, V tomto uspořádáni ae provádí měření tepelné diference a rychloetl proudění teplonosná kapaliny. čidla teploty situovaná v pouzdrech Jeou nejčastěji Integrované vyáokoohmové zdroje konstantního proudu, Jichž výstupní proud le lineární funkcí teploty v rozmezí O až 12S ”C, Jaou zapojena paralelně, V elektronickém vyhodnocovacím zařízení ee provádí potřebné matematické operace a vyhodnotí se množství o— deblraného tepla v časovém Intervalu. Zařízení se skládá z měřicí trubice, snímacích elektrod, zemnicích elektrod, budicích cívek, přírub, krytu a svorkovnice. Snímací elektrody jsou tvořeny pouzdry s uvnitř situovanými čidly teploty, kde spodní čáet pouzder Je v elektrickém i tepelném kontaktu s proudící tekutinou a horní část pouzder 1 vývody čidel teploty jeou propojeny ee svorkovnicí. Toto zařízení má vyšší provozní spolehlivost, Js kompaktní a má vyšší přesnost, je méně náročné na údržbu než je tomu u kombinací čidel teploty s průtokoměry turbinového, clonového nebo ultrazvukového typu.The purpose of the solution is to improve the properties of heat consumption meters, in particular to simplify installation, maintenance, increase accuracy and reduce operational costs. The device consists of a structurally modified induction flow rate meter and two electric thermometers, one of which is a temperature sensor, or a pair of these sensors. It is a functional part of the induction flow rate meter and thus forms a compact unit. Another temperature sensor is installed separately in the return pipe of the heat transfer fluid, in this arrangement it measures the temperature difference and the flow rate of the heat transfer fluid. Temperature sensors located in housings are most often integrated high-ohmic constant current sources, whose output current is a linear function of temperature in the range of 0 to 125 ”C, connected in parallel. In the electronic evaluation device, the necessary mathematical operations are performed and the amount of heat removed in a time interval is evaluated. The device consists of a measuring tube, sensing electrodes, grounding electrodes, excitation coils, flanges, cover and terminal block. The sensing electrodes are formed by housings with temperature sensors located inside, where the lower part of the housing is in electrical and thermal contact with the flowing fluid and the upper part of the housing and the terminals of the temperature sensors are connected to the terminal block. This device has higher operational reliability, is compact and has higher accuracy, and is less demanding on maintenance than combinations of temperature sensors with turbine, orifice or ultrasonic flowmeters.

Description

Vynález se týká zařízení k měření průtočných rychlostí a teplot proudících látek, především k měření odběru tepla.The invention relates to a device for measuring flow rates and temperatures of flowing substances, in particular for measuring heat consumption.

Pro měření průtoku teplonoaná kapaliny se dnes nejčastěji používá turbinových průtokoměrů, průtokoměrů clonového typu, nebo i průtokoměru pracujících na ultrazvukovém principu.Today, turbine flowmeters, orifice-type flowmeters, or flowmeters operating on the ultrasonic principle are most often used to measure the flow rate of a thermal fluid.

Ve spojení se dvěma čidly teploty, která kontinuálně měří rozdíly teplot vstupní a výstupní kapaliny a v kombinaci s vyhodnocovacím přístrojem, Jehož podstatnou část tvoří elektronická násobička a integrátor, Je vytvořen přístroj k průběžnému měření a sumarizaci množství tepla neseného teplonosnou kapalinou. Jako měřidel vstupních a výstupních teplot se nejčastěji používá odporových platinových teploměrů nebo kompenzovaných párovaných termistorů, někdy i polovodičových křemíkových diod. Jímky pro tato čidla teploty bývají nejčastěji umístěny přímo v potrubním cirkulačním topném systému na Jeho vstupu a výstupu, často jsou z montážních důvodů značně vzdálena od vyhodnocovacích přístrojů.In conjunction with two temperature sensors that continuously measure the temperature differences between the input and output liquid and in combination with an evaluation device, the essential part of which consists of an electronic multiplier and integrator, a device is created for continuous measurement and summarization of the amount of heat carried by the heat transfer fluid. Resistance platinum thermometers or compensated paired thermistors, sometimes semiconductor silicon diodes, are most often used as meters of input and output temperatures. The wells for these temperature sensors are most often placed directly in the pipe circulation heating system at its input and output, and are often considerably distant from the evaluation devices for installation reasons.

Uvedené měřič* odběru tepla mají řadu nevýhod, vyplývajících z jejich složitosti, náročné kabeláže, nízké spolehlivosti i přesnosti. Tato zařízení jsou nekompaktní a dlouhá propojovací vedení umožňují pronikání rušivých elektrických l magnetických polí až do vyhodnocovacích přístrojů. 'The heat consumption meters mentioned have a number of disadvantages resulting from their complexity, demanding cabling, low reliability and accuracy. These devices are not compact and long connecting lines allow the penetration of disturbing electric and magnetic fields up to the evaluation devices. '

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení k měření průtočných rychlostí a teplot proudících látek podle vynálezu, vytvořené z kombinace konstrukčně pozměněného elektroindukčního průtokoměru, Jehož podstatnou funkční částí jsou i teploměry teplonosné kapaliny se svými měřicími jímkami.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the device for measuring flow rates and temperatures of flowing substances according to the invention, created from a combination of a structurally modified electro-induction flow meter, whose essential functional part is also the heat transfer fluid thermometers with their measuring wells.

Zařízení pozůstává z měřicí trubice, snímacích elektrod, budicích cívek, přírub, vnějšího krytu, svorkovnice a teploměru s měřicí Jímkou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že snímací elektrody signálních napětí průtoků Jsou vo tvaru pouzder s uvnitř situovanými čidly teploty, kde spodní část pouzder je v elektrickém i tepelném kontaktu s proudící kapalinou, zatímco horní část pouzder a vývody z čidel teploty jsou propojeny se svorkovnicí. Zařízení podle vynálezu Je Jednodušší, Je kompaktní, má vyššf provozní spolehlivost. Je I přesnější a investičně méně náročné.The device consists of a measuring tube, sensing electrodes, excitation coils, flanges, an outer cover, a terminal board and a thermometer with a measuring well. The essence of the invention lies in the fact that the sensing electrodes of the flow signal voltages are in the form of housings with temperature sensors located inside, where the lower part of the housings is in electrical and thermal contact with the flowing liquid, while the upper part of the housings and the terminals from the temperature sensors are connected to the terminal board. The device according to the invention is simpler, more compact, has higher operational reliability. It is also more accurate and less investment-intensive.

Na připojených výkresech je znázorněno příkladné provedení zařízení k měření průtočných rychlostí a teplot proudících látek podl* vynálezu, kde na obr. la, b, c Je zařízení v řezu v jednotlivých rovinách, na obr, 2a Jo znázorněna snímací elektroda a na obr. 2b je znázorněno vratné potrubí s odděleně umístěným teploměrem.The attached drawings show an exemplary embodiment of a device for measuring flow rates and temperatures of flowing substances according to the invention, where Fig. 1a, b, c show the device in cross-section in individual planes, Fig. 2a shows a sensing electrode and Fig. 2b shows a return pipe with a separately located thermometer.

Zařízení Je tvořeno měřicí trubicí 1, ve které Jsou umístěny dvě snímací elektrody 2 signálních napětí průtoku a dvě zemnicí elektrody 3. Vně na měřicí trubici 1 Jsou umístěny budicí cívky 4. Na bočních stranách zařízení Jsou příruby £ a vnější části měřicí trubice 1, Všechny funkční díly jsou uzavřeny v krytu £, Na krytu £ je upevněna svorkovnice 7, ke které jsou připojeny vývody ze snímacích elektrod 2 signálních napětí průtoku, zemnicích elektrod 3f budicích cívek 4 i vývody z čidel £ teploty. Snímací elektrody 2 Jsou ve tvaru pouzder 8, ve kterých jsou umístěna čidla £ teploty teplonosné kapaliny protékající měřicí trubicí i· Spodní část pouzder 8, která Jsou upevněna ve stěně měřicí trubice 1 jsou v elektrickém I tepelném kontaktu s proudící kapalinou.The device consists of a measuring tube 1, in which two flow signal voltage sensing electrodes 2 and two ground electrodes 3 are located. Excitation coils 4 are located outside the measuring tube 1. On the side sides of the device there are flanges £ and the outer part of the measuring tube 1. All functional parts are enclosed in a cover £. A terminal block 7 is mounted on the cover £, to which the terminals from the flow signal voltage sensing electrodes 2, ground electrodes 3f of the excitation coils 4 and the terminals from the temperature sensors £ are connected. The sensing electrodes 2 are in the form of housings 8, in which the sensors £ of the temperature of the heat-transfer fluid flowing through the measuring tube are located. The lower part of the housings 8, which are mounted in the wall of the measuring tube 1, are in electrical and thermal contact with the flowing fluid.

Je-li zařízení využíváno k měření odběru tepla, je navíc doplněno odděleně umístěným dalším čidlem lo teploty, které spolu s Jímkou- 11 Je zamontováno do vratného potrubí 12 teplonosné kapaliny.If the device is used to measure heat consumption, it is additionally equipped with a separately located additional temperature sensor 10, which, together with the heat sink 11, is mounted in the return pipe 12 of the heat transfer fluid.

Zařízení k měření průtočných rychlostí a teplot proudících kapalin pracuje tak, Že průchodem proudu budicími cívkami £ se vytvoří magnetické pole, jehož siločáry kolmo protínají proudnice protékající teplonosné kapaliny a indukují v ní napětí úměrné rychlosti proudění. Indukované napětí je snímáno elektrodami 2 signálních napětí průtoku vo tvaru pouzder, přičemž jejich vývody jsou připojeny na svorkovnici £· Při proudění teplonosné kapaliny měřicí trubicí £ dochází současně i k přestupu tepla z kapaliny na spodní část pouzder £ s uvnitř umístěnými čidly £The device for measuring the flow rates and temperatures of flowing liquids works in such a way that the passage of current through the excitation coils £ creates a magnetic field, the lines of force of which intersect the flow lines of the flowing heat-transfer fluid perpendicularly and induce a voltage in it proportional to the flow rate. The induced voltage is sensed by 2 flow signal voltage electrodes in the form of sleeves, with their terminals connected to the terminal block £. When the heat-transfer fluid flows through the measuring tube £, heat is simultaneously transferred from the fluid to the lower part of the sleeves £ with sensors located inside £.

CS 27o452 Bl teploty. V tomto případě zastávají elektrody 2 signálních napětí průtoku teplonosné kapaliny i funkci jímek pro čidla £ teploty. Tato jsou v přímém a těsném tepelném kontaktu s vnitřní stěnou spodní části pouzder B, zatím co jejich elektrické vývody Jsou oproti pouzdrům 8 vedeny izolovaně a Jsou také připojeny na svorkovnici £. Na vstupní svorky vyhodnocovacího přístroje odběru tepla Jsou připojeny vodiče, napojené přes svorkovnici 7, na elektrody 2 signálního napětí průtoku vodiče od jednoho čidla £ teploty umístěného v dutině - pouzdru - jedné elektrody 2 signálního napětí průtoku 1 vodiče od dalšího čidla lo teploty umístěného v jímce 11 odděleně ve vratném potrubí 12 teplonosné kapaliny, čidlo £ teploty umístěné v dutině - pouzdru - druhé elektrody 2 signálních napětí průtoků je provozní rezerva pro případ poruchy, kdy přepojením vývodů na svorkovnici je možno připojit záložní čidlo teploměru a omezit dobu poruchového stavu zařízení na minimum. Zařízení se montuje do vstupního potrubí teplonosné kapaliny, je kompaktní, způsobuje jen zanedbatelné tlakové ztráty, jelikož neobsahuje rotující části, které by svými rozměry bránily plynulému průtoku kapaliny, teplota proudící teplonosné kapaliny neovlivňuj* iněřwnf atNulnf průtočně rychlosti, Ja provozně spolehlivě a přesně.CS 27o452 Bl temperature. In this case, the electrodes 2 of the signal voltages of the flow of the heat-transfer fluid also serve as well as the function of wells for the temperature sensors £. These are in direct and close thermal contact with the inner wall of the lower part of the housings B, while their electrical leads are insulated from the housings 8 and are also connected to the terminal block £. The input terminals of the heat consumption evaluation device are connected to wires connected via terminal block 7 to electrodes 2 of the flow signal voltage of the wire from one temperature sensor £ located in the cavity - housing - one electrode 2 of the flow signal voltage 1 of the wire from another temperature sensor lo located in the sump 11 separately in the return pipe 12 of the heat transfer fluid, the temperature sensor £ located in the cavity - housing - the second electrode 2 of the flow signal voltage is an operational reserve in case of a fault, when by switching the terminals on the terminal block it is possible to connect a backup thermometer sensor and limit the time of the fault state of the device to a minimum. The device is mounted in the inlet pipe of the heat transfer fluid, is compact, causes only negligible pressure losses, as it does not contain rotating parts that would impede the smooth flow of the fluid due to their dimensions, the temperature of the flowing heat transfer fluid does not affect the flow rate, and is operationally reliable and accurate.

£ výhodou lze při aplikaci PV využít pro své malé rozměry, přesnost a nenáročnost ob. vodového zapojení křemíkových integrovaných teplotních čidel. Mohou být použity k měření tepelných diferencí nebo jen k měření oteplené kapaliny protékající průtokoměrem při nedlíerenčnlm měření. Pracují jako dvoupólové vysokoohmové zdroje konstantního proudu, jejíchž teplotní součinitel leží v tolerančním rozsahu ο,β - 1,2 yUA/Κ a jejichž konstantní proud má hodnotu 24o sř 30o yuA. Jejich výstupní proud je llneérnt funkci teploty v rozmezí O až 12Π °< . V lálo spllkaci je možno funkčně trvale využít obě Integrovaná čidla teploty, umístěná v dutinách - pouzdrech - elektrod a zapojit je paralelně. Potom Je měřena střední hodnota teploty kapaliny prostřednictvím obou paralelně zapojených integrovaných čidel teploty a je zvýšena přesnost měření. Skříň elektronického vyhodnocovacího přístroje měřidla spotřeby tepla, obsahující analogovou Jednotku, převodníky, násobičku a mikroprocesor, Je umístěna buď na tělese průtokoměru, nebo je situována odděleně v Jeho blízkosti. Tím je dosaženo zkrácení kabelových propojení a snížení možnosti rušení vnějšími elektromagnetickými poli na minimum.£ advantage can be used in the PV application for their small dimensions, accuracy and ease of connection of silicon integrated temperature sensors. They can be used to measure thermal differences or only to measure the heated liquid flowing through the flowmeter in non-differential measurement. They work as two-pole high-ohm constant current sources, whose temperature coefficient lies in the tolerance range ο,β - 1.2 yUA/Κ and whose constant current has a value of 24o sř 30o yuA. Their output current is llneérnt function of temperature in the range 0 to 12Π °< . In the latter case, it is possible to functionally permanently use both integrated temperature sensors, located in cavities - housings - electrodes and connect them in parallel. Then the average value of the liquid temperature is measured by means of both parallel-connected integrated temperature sensors and the measurement accuracy is increased. The housing of the electronic evaluation device of the heat consumption meter, containing the analog unit, converters, multiplier and microprocessor, is placed either on the flow meter body or is located separately near it. This shortens the cable connections and reduces the possibility of interference from external electromagnetic fields to a minimum.

Zařízení podle PV může být využito například jako měřidla odebíraného tepla ve výtopnách a energetických provozech. Může být také využito v chemicko-teehnologických závodech ve funkci sdruženého měřicího čidla k zajištování provozní bezpečnosti a indikaci překročení nebo podkročení zadaných, rozhodujících technologických parametrů.The PV device can be used, for example, as a heat consumption meter in heating plants and energy operations. It can also be used in chemical and technological plants as a combined measuring sensor to ensure operational safety and indicate exceeding or falling short of specified, decisive technological parameters.

Claims

Device for measuring flow rates and temperatures of flowing substances, consisting of a measuring tube, sensing electrodes, grounding electrodes, excitation coils, flanges, cover and terminal block, characterized in that the sensing electrodes (2) are formed by housings (β) with temperature sensors (9) located inside, where the lower part of the housings (β) is in electrical and thermal contact with the flowing substance, while the upper part of the housings (β) and the terminals of the temperature sensors (9) are connected to the terminal block (7).