CC BY
7§ % 0,100035
иузр? / ° ’
0,100030
0,100025
0,100020
0,100015
0,100010
0,100005
0,100000
0,099995
1
Р и с. 2. Систематическая погрешность УЗР с автоматической корректировкой его показаний по текущим значениям плотности и вязкости нефти при Qo Е [10,5, 30,5] м3/мин, 5ост = 0,1%, vк = 20 сСт, рк = 0,85 т/м3: линия 1 - р = 0,8 т/м3, V = 5 сСт, линия 2 - р = 0,8 т/м3, V = 35 сСт, линия 3 - р = 0,89 т/м3, V = 5 сСт, линия
4 - р = 0,89 т/м3, V = 35 сСт
Выводы
1. В диапазоне расходов наблюдается практически линейная зависимость систематической погрешности измерений расхода (§^)) от параметра вязкости контролируемой нефти. Это факт подтверждается семейством графиков, изображенных на рис. 1.
2. При отсутствии коррекции по вязкости и плотности погрешность измерений расхода (§^) изменяется от минус 0,075 % до плюс 0,085 % (интервал изменений погрешности составляет 0,16 %).
3. При наличие коррекции по показателям плотности и вязкости нефти систематическая погрешность УЗР может быть снижена до значения 0,003 %, причем в основном за счет учета изменения вязкости нефти; остается случайная погрешность 5ост= 0,1%.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Расходомеры и счетчики количества: Справочник / П.П. Кремлевский. Л.: Машиностроение, 1989. 701 с.
2. Еремин И.Ю. Экспериментальные исследования информационно-измерительных систем энергоносителей // Вестник СамГТУ. Сер. Технические науки. Самара, 2006. №40. С.71-74.
Статья поступила в редакцию 18 апреля 2007 г.
УДК 513.717 (088.8)
О.Г. Корганова, В.А. Кузнецов
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ДЛИНЫ КРЕШЕРНЫХ СТОЛБИКОВ
Рассмотрены результаты разработок, проведенных на кафедре ИИТ СамГТУ по автоматическому
определению длины крешерных столбиков. Разработана структура прибора, изложен алгоритм его
работы и указана область использования.
При разработке и эксплуатации огнестрельных орудий важным параметром является давление газов в стволе орудия, которое определяют по деформации длины крешерных столбиков.
Крешерный столбик при выстреле деформируется неравномерно, поэтому его длину измеряют в трех положениях и затем усредняют. Делается это, как правило, вручную и связано со значительными затратами труда.
На кафедре ИИТ СамГТУ разработано автоматическое устройство для определения длины крешерных столбиков.
',5 15,5 20,5 25,5 30,5 Q, м3/мин
Р и с. 1. Структурная схема устройства определения длины крешерных столбиков
На рис. 1 представлена схема устройства, которое осуществляет автоматическое измерение длины крешерных столбиков в 3-х положениях, усреднения результатов и представляет результаты измерения в цифровой форме.
Прибор содержит счетчик 1 до трех, первый инвертор 2, первую схему И 3, одновибратор 4, триггер 5, первый ключ 6, осветитель 7, второй ключ 8, двигатель (прецизионный) 9, поворотный стол 10, датчик 11 положения для поворота крешерного столбика 12, экран 13, оптическую систему 14, фотоприемник (ПЗС-линейка) 15, формирователь 16 фазных напряжений, генератор 17 импульсов, усилитель 18, триггер 19 Шмидта, второй инвертор 20, вторую схему И 21, блок 22 деления на три, счетчик 23 импульсов, третью схему И 24, блок 25 индикации.
Измеритель работает следующим образом.
Крешерный столбик 12 устанавливают на поворотном столе 10. Крешерный столбик 12 располагают между экраном 13 с одной стороны и оптической системой 14 и ПЗС-линейкой 15 с другой стороны. Столбик оснащается осветителем 7. На ПЗС-линейку отображается сечение столбика и экрана. Таким образом, верхние и нижние ячейки ПЗС-линейки 15, на которые проектируется изображение более светлого экрана, и средние ячейки, на которые проектируется изображение сечения менее светлого крешерного столбика, будут освещены существенно неодинаково, что вызывает соответствующее распределение зарядов ячеек ПЗС-линейки 15 (рис. 2): заряд нижних и верхних будет больше, а средних - меньше. При команде "Пуск" на выходе счетчика 1 до трех будет "0". Следовательно, на выходе инвертора 2 будет логическая "1". В исходном состоянии на первом выходе триггера 5 будет иметь место "1", а на втором - "0". Поскольку на первый и второй выходы перовой схемы И 3 подаются единичные сигналы, то на выходе ее будет также "1", которая воздействует на одновибратор 4. Последний вырабатывает один импульс. Выходной сигнал одно-вибратора 4 открывает первый ключ 6, напряжение питания через который поступает на осветитель 7, освещающий крешерный столбик 12.
Одновременно импульс одновибратора 4 поступает в счетчик 1 до трех, и задний фронт этого сигнала изменяет состояние триггера 5: на первом выходе будет иметь место "0", на втором - "1". Появление нуля на первом выходе приводит к тому, что и на выходе первой схемы И 3 появляется "0". В то же самое время единица на втором выходе триггера 5 откроет второй ключ 8, в результате чего напряжение ип питания будет подано на двигатель 9, который перемещает поворотный стол 10 на 120°.
Таким образом, крешерный столбик 12 освещается осветителем 7 в течение времени импульса одновибратора. Если это время сделать равным времени накопления зарядов ПЗС-линейки 15, то за это время на ПЗС-линейке 15 будет сформировано с помощью оптической системы 14 изображение сечения столбика 12 и экрана 13.
Появление сигналов на втором входе триггера приводит к тому, что запускается генератор 17 импульсов. Импульсы генератора 17 импульсов, воздействуя на формирователь 16 фазных напряжений, способствуют выработке импульса разрешения переноса (ИРП) и фазных напряжений и ф1, и ф2 и и ф3 (рис. 2). Импульс разрешения переноса переводит заряды из соответствующих ячеек ПЗС-линейки 15 в регистр этой линейки, а фазные напряжения тактируют его. При этом импульсы, сформированные в ячейках и перенесенные в регистр ПЗС-линейки 15, будут поочередно поступать через выходной усилитель 18 на триггер 19 Шмидта.
Поскольку на нижнюю и верхнюю часть ПЗС-линейки 15 попало при экспозиции изображение экрана 13, а на среднюю часть - изображение столбика 12, то вначале в триггер 19 Шмидта будут поступать импульсы малой амплитуды, а затем вновь большой.
Триггер 19 Шмидта при поступлении импульсов большей амплитуды будет в единичном состоянии, а при поступлении импульсов малой ам-
Р и с. 2. Распределение зарядов ячеек ПЗС- линейки
плитуды - в нулевом. На выходе второго инвертора будет единичный сигнал, в то время когда на выходе триггера 19 Шмидта будет "0". Этот сигнал поступает на вторую схему И 21, и импульсы от генератора 17 импульсов пройдут в блок 22 деления на три, а затем в счетчик 23 импульсов.
Таким образом, время открытия схемы 21 пропорционально длине крешерного столбика при первом измерении, а количество импульсов, прошедших в блок 22 деления на три, равно количеству ячеек ПЗС-линейки 15, "накрытых" изображением первого сечения крешерного столбика 12.
После того как двигатель 9 переместит поворотный стол 10 на 120°, сработает датчик 11 положения, который выдает сигнал на второй вход триггера 5. Триггер переходит в исходное положение,
на первом выходе будет "1", на втором - "0".
2 сечение / // \\ \ Второй ключ 8 закроется и двигатель 9 оста-
новится. Поскольку на выходе первого инвертора 2 держится единица, то на выходе первой схемы И 3 вновь появится единица, что вызовет второе срабатывание одновибратора 4. Весь процесс измерения повторится. В блок 22 деления на три пройдет количество импульсов, равное количеству ячеек ПЗС-линейки 15, "закрытых"" изображением второго сечения крешерного столбика 12 (рис. 3).
Аналогично происходит третье измерение. По его окончании в блок 22 деления на три пройдет количество импульсов, равное количеству ячеек ПЗС-линейки 15, "накрытых" изображением третьего сечения столбика.
В результате в счетчике 23 накопятся импульсы, соответствующие среднему из трех измерений.
Р и с. 3. Сечения крешерного столбика
На выходе счетчика 1 до трех появится импульс, который подается на третью схему И 24, и импульсы из счетчика 23 пройдут в блок 25 индикации.
На выходе инвертора 2 при этом появится "0", и работа схемы прекратится.
Если необходимо измерять длину другого крешерного столбика, то вновь надо подавать импульс запуска.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1..Конюхов Н.Е., Плют А.А., Марков П.Ш. Оптоэлектронные контрольно-измерительные устройства. Энергоатом -издат, 1985. С. 75-76.
Статья поступила в редакцию 4 февраля 2008 г.
УДК 621.398
К.Л. Куликовский, А.М. Мелькин
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
СОСТОЯНИЯ НАСОСНЫХ ШТАНГ
Рассматриваются вопросы определения математических зависимостей между геометрическими параметрами насосных штанг с целью автоматического стендового контроля их состояния.
Во время ремонта насосных штанг (применяемых при нефтедобыче) и контроля их состояния возникает необходимость определения нескольких геометрических параметров данных штанг. Определение этих параметров ручными приборами очень трудоемко, а задача автоматизации измерения каждого параметра в отдельности представляется слишком сложной с технической точки зрения. Поэтому предлагается определить математическую зависимость между измеряемыми параметрами или их связь с другими, только с одним или двумя, для реализации автоматического контроля состояния этих штанг.
Рассмотрим участок колонны насосных штанг, включающий в себя соединение длиной Lc (см. рисунок) и прилегающие к головкам участки тела штанги.
Теоретически можно выделить следующие основные виды искривления [1-3]:
- однократное искривление по радиусу оси тела штанги на участке, прилегающем к головке;
- однократное искривление по радиусу оси самой головки;
- перекос оси головки;
- несоосность осей резьбы головки и тела;
- несоосность резьб муфты;
- перекос осей резьб муфты;
- неперпендикулярность упорного торца головки штанги оси резьбы головки или неперпендикулярность торца муфты оси резьбы муфты.
В общем случае искривление оси может являться комбинацией нескольких из указанных видов искривления. Для упрощения последующих выкладок заменим реальную конструкцию рассматриваемого участка колонны идеализированной, состоящей из участков тела диаметром D и соединения длиной Lc с неизменным по длине моментом инерции сечения Зс. Длину Lc определим как расстояние между точками A и B начала перехода от тела к головкам (см. рисунок а).
Поскольку перпендикулярные к оси сечения, проходящие через точки A, B, отстоят от опорных буртов головок на 12-15 мм, а переход от тела к головке достаточно плавный, концентрация напряжений в указанных сечениях от изменения диаметра не учитывается.
На схемах искривления оси соединения условимся изображать в виде прямоугольника.
Виды «чистого» искривления оси штанги на ее концах изображены на рисунке б-г:
- искривление по радиусу оси тела за головкой (см. рисунок б);
- перекос оси головки (см. рисунок в);
- параллельное смещение оси тела относительно оси резьбы головки (или муфты), иначе - не-соосность резьбы и тела (см. рисунок г).
