CC BY
38
Розроблено термоанемометричний eumpamoMip з тдключенням його виходу до цифровог ЕОМ. Витратомiр дозволяе визна-чати поточш витрати бюпалива, а також час заповнення контрольного об'ему цим паливом. Проведено тарування та експери-ментальне визначення точносних характеристик розробленого витратомiру
Ключовi слова: витратомiр, бюпаливо,
мiрний бак
□-□
Разработан термоанемометрический расходомер с подключением его выхода к цифровой ЭВМ. Расходомер позволяет определять текущий расход биотоплива, а также время заполнения контрольного объема этим топливом. Проведено тарировку и экспериментальное определение точностных характеристик разработанного рас-ходометра
Ключевые слова: расходометр, биотопливо, мерный бак
□-□
In article is developed heat-loss anemomet-rical flowmeter with connection of his output to the digital computer. Flowmeter allows to define the current charge of biofuel, and also time of filling of control tank by this fuel. In article is carried out tare and experimental definition of precision characteristics of this flowmeter Key words: flowmeter, biofuel, control tank
УДК 681.3
НОВИИ ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧНИЙ ВИТРАТОМ1Р ДЛЯ ВИМ1РЮВАННЯ ВИТРАТИ Б1ОПАЛИВА
О.М. Безвес1льна
Доктор техычних наук, професор Кафедра приладобудування Нацюнальний техшчний уыверситет УкраТни «КиТвський
пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, м. КиТв, 03056 Контактний тел.: (044) 236-09-26 E-mail: bezvesilnа@ mail.ru
Ю.О. Шавурський
Астрант
Кафедра автоматизацп i комп'ютеризованих технолопй Житомирський державний технолопчний уыверситет вул. Черняховського, 103, м. Житомир, 10005 Контактний тел.: (0412) 24-36-61 E-mail: yurik_84@ mail.ru
1.Вступ
1.1. Актуальшсть теми. У po6oTi [1] запропоновано новий тип термоанемометричного BrnpaTOMipy (ТАВ), який мае значш переваги перед вщомими BrnpaTOMipa-ми. Вказаний витpaтомip пропонуеться використову-вати для контролю витрат палива двигуна автомобшя, в тому чи^ витрат бюпалива.
1.2. Постановка проблеми
Важливою проблемою в данш стати е розробка нового ТАВ для вимipювaння витрати бюпалива.
1снуе багато фaктоpiв, як впливають на точшсть ТАВ i не дозволяють проводити точш вимipювaння бюпалива в автомоб^ьних двигунах. Тому для забез-печення нормально! роботи ТАВ, необхвдно провести тарування ТАВ i визначити похибки, якi впливають на точшсть його роботи.
1.3. Аналiз дослщжень
Основною проблемою дослщжень термоанемометричного витpaтомipy е визначення його похибок. У вщомш лiтеpaтypi [2-3] немае вiдомостей щодо вирь шення тако! проблеми.
В робоп [1] запропоновано новий ТАВ, який мае безперечш переваги перед ввдомими витpaтомipaми.
1.4. Метою статтi е проведення тарування нового ТАВ витpaтомipy за допомогою еталонних дaтчикiв.
2. Викладення основного матерiалу статтi
Принципом дп еталонних дaтчикiв, якi використо-вуються для тарування ТАВ, е вимipювaння сумарно! витрати палива, що зводиться до реестрацп кiлькостi iм-пyльсiв напруги. Ця кiлькiсть iмпyльсiв вiдповiдaе пев-ному числу оберпв мipноi системи датчика, що приводиться у рух потоком бюпалива, яке поступае у двигун.
Для еталонного визначення миттево! витрати бь опалива використовуеться приставка типу ПСР-1 в комплекс з оптичним самописцем К4-51. У цьому випадку на виходi мipноi системи еталонного датчика використовуеться сельсин-датчик, що електрично-зв'язаний з сельсином приймачем приставки ПСР-1.
Реестращя iмпyльсiв вщ еталонного датчика витрати бюпалива проводиться за допомогою оптичних рееструючих пристро!в типу СР-63, а також лiчильни-ка iмпyльсiв часу типу СИВ-1.
Основнi технiчнi характеристики еталонного та розробленого пристро!в, що використовуються для ви-
мiрювання витрати бюпалива, приведено в таблиц 1. Зовнiшнiй вигляд еталонних датчиюв витрати палива приведено на рис. 1.
Таблиця 1
Техжчж характеристики пристроТв
Тип витратом1ра Д1апазон роботи, л/год Похибка при визначенш дшсного значения
ТАВ 30-5000 2
СИВ-1 - 0,1сек
Наймеиуваиия витратом1рних установок Д1апазон роботи, лiтрiв/годииу Похибка вим1рювань, л1тр1в/годину
РУ-300 10-800 0,2
РУ-6 150-8000 0,2
РУ-30 800-20000 0,2
Рис. 2. Зовжшнш вигляд витратомiрноТ установки РУ-20
Рис. 1. Зовшшнш вигляд датчика ДО15-2 i лiчильника iмпульсiв СИВ-1
Основш технiчнi характеристики витратомiрних установок, в складi яких працюють еталоннi датчики витрат, приведено у табл. 2. Зовшшнш вигляд витратомiрних установок РУ-20 i РУ-30 наведено на рис. 1 та 2.
Таблиця 2
Техжчш характеристики витратомiрних установок
Рис. 3. Зовшшнш вигляд витратомiрноТ установки РУ-30
Витратомiрнi установки, дають змогу проводити рiвномiрнi вимiрювання витрати палива i контролю-вати дшсну масову витрату бiопалива. Принцип ди роботи цих установок полягае в тому, що бiопаливо з мiрного бака нагнiтаеться насосом в магютраль, де встановлено еталоннi датчики. Пройшовши через цi датчики, якi вказують миттеву витрату (лг^в/годи-ну), бюпаливо через перемикач течii, поступае в мiрну камеру.
Коли перемикач перемикае течж палива з одного мiрного бака в шший, вмикаеться секундомiр. Шс-ля того, як бiопаливо заповнить контрольний об'ем мiрного бака, заповнення бюпаливом перемикаеться на iнший мiрний бак. Також одночасно вмикаеться секундомiр.
Дiйсна часова витрата бiопалива, яка задаеться ви-тратомiрною установкою, визначаеться розрахунком по двом вимiряним величинам: контрольному об'ему бюпалива i часу протжання, за яке проходить заповнення об'ему мiрного баку.
Контрольний об'ем бюпалива, визначаеться по шкалi мiрного бака в лiтрах. Мiрнi баки витратомiрних установок, повиннi мати похибку не пршу, нiж 0,1%, що забезпечуе еталонну мiру II розряду. Контрольний об'ем бюпалива повинен складати не менш шж 1/3 об'ему мiрного бака.
Час заповнення контрольного об'ему вимiряеться секундомiром, точшсть вiдлiку по якому повинна бути не меншою 0,1 сек. Вмикання i вимикання секундомiра автоматично синхрошзовано з початком i кiнцем заповнення контрольного об'ему.
В якосп контрольних приладiв для вимiру витрати моторного палива, що протжае через розроблений ТАВ, використовуеться цифрова ЕОМ або мжрокон-тролер та рееструючий пристрш СР-63. Рееструючий пристрш СР-63 повинен бути попередньо перевiрений. При перевiрцi визначаеться час одного оберту барабана.
Так як еталонш датчики BrnpaTOMipHoï установки та розроблений ТАВ включен послщовно i вимiрюють однакову витрату бюпалива, то з'являеться можли-вють порiвняння та тарування показiв розробленого ТАВ.
Перед таруванням, витратомiрна апаратура тдля-гае зовнiшньому огляду. Датчики витрати бюпалива перевiряються на герметичнiсть. Перед початком тарування необхщно перевiрити роботоздатнiсть датчикiв в дiапазонi вимiрювань. Для цього виконуеться посту-пове тдвищення витрати бiопалива до максимального значення одночасно з перевiркою роботи сельсишв. Тарування проводиться у 7...8 вiдмiтках, рiвномiрно розподiлених в дiапазонi роботи пристрою.
Заповнення контрольного об'ему мiрного бака ви-тратомiрноï установки повинно проводитися при вста-новленому значенш витрати бiопалива, що вщповщае дiапазону роботи ТАВ. При цьому рееструються iм-пульси, якi надходять вщ датчика витрати пального. Щна одного iмпульсу встановлюеться в залежносп вiд поточноï витрати пального. Кшьюсть iмпульсiв, що використовуються для вимiрювань i розрахункiв, повинна бути не менше 10-15.
Дiйсна витрата пального в лирах/годину, визначаеться за формулою:
V ■ 3600 ,
0д,йсн =—;-;л/гоД>
де: V - контрольний об'ем пального, вимiрюваний по шкалi мiрного бака, лiтрiв; t6 - час заповнення контрольного об'ему мiрного баку, сек.
Витрата пального ТАВ, вимiряна за допомогою на-грiвача та термоперетворювачiв i записана на рееструючий пристрш СР-63, визначаеться за формулою:
Тарування датчиюв витрати бюпалива полягае у отриманш тарувальноï кривой яка вiдображае залеж-нiсть мiж поточними витратами бюпалива та часом заповнення мiрного баку (рис. 4). Похибка визначаеться шляхом реестрацп та порiвняння показань еталонного та перевiряемого пристрою (еталонних датчиюв та ТАВ).
35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
Рис. 4. Тарувальна крива ТАВ
3. Висновки
^ Z■3600 a■n ,
Qu =—---рл/год,
або
Q = к ■ ^p; л/год .
де: K - масштабний коефвдент;
Z - довжина окружностi барабану рееструючого пристрою, мм;
T - час одного оберту барабану, сек.;
a - щна iмпульсу датчика, лiтрiв;
n - юльюсть iмпульсiв напруги, наявних на дшян-цi запису довжиною l.
Похибку ТАВ для кожного значення поточних ви-трат бюпалива визначаемо за формулою:
AQ = Q - Q
Похибка може мати мiсце вiд наявних похибок еталонних датчиюв i термодатчиюв ТАВ, змiни об'ему палива, змши об'ему мiрного бака, впливу температу-ри бiопалива та оточуючого середовища.
Встановлено, що об'ем бiопалива буде менший там, де температура бюпалива менша, i навпаки. При перепадах температури в 1оС i б^ьше виникають похибки, якi мають суттевий вплив на точнiсть вимiрювання витрат i якi потрiбно компенсувати.
Проведено тарування ТАВ та експериментальне визначення точносних характеристик розробленого витратомiру. Похибка визначалася шляхом реестрацп та порiвняння показань еталонного та перевiряемого пристрою (еталонних датчиюв та ТАВ).
Встановлено, що об'ем бюпалива буде менший там, де температура бюпалива менша, i навпаки. При перепадах температури в 1оС i б^ьше виникають похибки, яю мають суттевий вплив на точшсть вимiрювання витрат i яю потрiбно компенсувати.
Розроблений ТАВ мае значш переваги перед юну-ючими витратомiрами по точностi та швидкодiй отри-мання вимiрювальноï iнформацiï. ТАВ пропонуеться використовувати для контролю витрат палива двигу-шв внутрiшнього згорання автомобiлiв, що працюють на бюпалив!
Лiтература
1. Безвесшьна, О.М. Високоточний витратомiр моторного
палива з цифровою обробкою вим1рювально'1 шформа-цй: заявка на винахщ № а 2009 03869 вщ 21.04.2009р. / О.М. Безвесiльна, Ю.О. Подчашинський, А.В. 1льченко, Ю.О. Шавурський.
2. Безвесiльна, О.М. Витратомерiя: Пщручник / О.М. Без-
весiльна, Ф.Я. Загавура. - К.: Либiдь, 1996. 184 с.
3. Безвесшьна, О.М. Елементи i пристро!' автоматики та
систем управлшня. Перетворюючi пристро!' прилад1в та комп'ютеризованих систем: Пiдручник / О.М. Безвесшь-на. - Житомир: ЖДТУ, 2008. - 700 с.
5
