Измерительный преобразователь теплового расходомера, удовлетворяющего концепции «подрывной» инновации

Об авторах:

Вакулин Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, почетный работник науки и высоких технологий РФ, профессор кафедры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; a.a.vakulin@utmn.ru

Монтанари Сергей Георгиевич, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия

Аннотация:

Создание расходомеров в рамках концепции «подрывной» инновации является актуальной задачей, особенно в нашей стране. В соответствии с этой концепцией создаваемый расходомер должен удовлетворять минимально приемлемым для клиентов требованиям, изложенным в соответствующей нормативной документации. В настоящей статье представлены результаты экспериментального исследования одного из возможных вариантов измерительного преобразователя теплового расходомера. Отличительной особенностью измерительного преобразователя является использование нагревателя в контакте с единственным датчиком температуры. Исследования проводились на лабораторной установке, собранной на кафедре прикладной и технической физики Школы естественных наук Тюменского государственного университета (Тюмень, Россия). Приведены экспериментальные данные изменения температуры со временем при изменении массового расхода воздуха при различном взаимном расположении датчика температуры и нагревателя. Полученные результаты позволили рекомендовать установку единственного датчика температуры первым по ходу потока в непосредственном контакте с нагревателем. С целью расширения динамического диапазона за счет контролируемого изменения мощности нагревателя и снижения себестоимости теплового расходомера предложена замена промышленного измерителя-регистратора ИС-203.4 упрощенным вторичным преобразователем на базе микроконтроллерной системы, предназначенным для измерения, отображения, регистрации и управления измерительным преобразователем, и представлена его блок-схема.

Список литературы:

Брилл Дж. П., Мукерджи Х. 2006. Многофазный поток в скважинах / пер. с англ. Ю. В. Русских; под ред. М. Н. Кравченко. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований. 384 с.

Вакулин А. А. 2019. Теплофизика и теоретическая теплотехника. Тюмень. Изд-во Тюменского гос. ун-та. 196 с.

Вакулин А. А., Аксенов Б. Г., Татосов А. В., Вакулин А. А. 2012. Измерение расхода многофазного потока дисперсной структуры // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математические науки. Информатика. № 4. С. 42–46. https://vestnik.utmn.ru/energy/vypuski-arhiv/2012/112636/ (дата обращения: 05.12.2024).

Вакулин А. А., Голубев Е. В., Вакулин Ал. А. 2015. К вопросу импортозамещения в нефтегазовом приборостроении // Нефтегазовое дело. Том 13. № 4. С. 208–213. https://ngdelo.ru/article/view/4027 (дата обращения: 05.12.2024).

Вакулин А. А., Черкашов Е. М., Михеев В. А. 2017. Проблемы создания и продвижения подрывных инноваций в нефтегазовой отрасли // Нефтегазовое дело. Том 15. № 1. С. 198–203. https://ngdelo.ru/article/view/4896 (дата обращения: 05.12.2024).

Вакулин А. А., Шабаров А. Б., Вакулин А. А. 2018. Течение влажного воздуха через дроссельный канал (штуцер). Результаты // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. Том 4. № 4. С. 48–63. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2018-4-4-48-63

Григорьян Л. Р., Богатов Н. М., Григорьян Р. Л. 2023. Применение микроконтроллеров в программно-конфигурируемом измерительном тракте коммутационно-тактовой фазоизмерительной аппаратуре // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. № 1. С. 45–55. https://doi.org/10.21685/2307-5538-2023-1-6

Земенков Ю. Д., Вакулин А. А., Шабаров А. Б. 2023. Измерение расхода углеводородов. Тюмень. Изд-во Тюменского индустр. ун-та. 180 с. https://www.elibrary.ru/lpqfhx

Кремлевский П. П. 1989. Расходомеры и счетчики количества. 4-е изд. Л.: Машиностроение. 701 с.

Кремлевский П. П. 2002. Расходомеры и счетчики количеств. Кн. 1: Расходомеры переменного перепада давления, расходомеры переменного уровня, тахометрические расходомеры и счетчики. 5-е изд. СПб.: Политехника. 409 с.

Кремлевский П. П. 2004. Расходомеры и счетчики количества веществ. Кн. 2: Расходомеры: обтекания, силовые, тепловые, оптические, ионизационные, ядерно-магнитные, концентрационные, меточные, корреляционные, вихревые, электромагнитные, ультразвуковые (акустические). 5-е изд. СПб.: Политехника. 412 с.

Кристенсен К. М., Рейнор М. Е. 2004. Решение проблемы инноваций в бизнесе: как создать растущий бизнес и успешно поддерживать его рост / пер. с англ. Е. Калининой. М.: Альпина Бизнес Букс. 289 с.

Луканин В. Н., Шатров М. Г., Камфер Г. М. и др. 2002. Теплотехника / под ред. В. Н. Луканина. 3-е изд. М.: Высшая школа. 671 с.

Михеев В. А., Вакулин А. А., Черкашов Е. М. 2017. Бессепарационный многофазный расходомер как «подрывная» инновация в нефтегазовой отрасли и проблемы ее продвижения // Наука и бизнес: пути развития. № 3 (69). С. 5–13. https://www.elibrary.ru/ymzpsf

Руденко В. А. 2014. Разработка и исследование системы метрологического обеспечения измерений и учета попутного нефтяного газа (на примере ОАО «Саратовнефтегаз»): дис. … канд. техн. наук. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы. 160 с. https://www.vniims.ru/download/doc/sovet/Disser-Rydenko.pdf

Сажнев А. М. 2019. Цифровые устройства и микропроцессоры: учеб. пос. для академического бакалавриата. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт. 139 с.

Сташин В. В., Урусов А. В., Мологонцева О. Ф. 1990. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат. 224 с.

Тавернье К. 2010. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: пер. с фр. М.: ДМК Пресс. 272 с.

Тартаковский Д. Ф., Ястребов А. С. 2002. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. М.: Высшая школа. 205 с.

Шорников Е. А. 2003. Расходомеры и счетчики газа, узлы учета. СПб.: Политехника. 127 с.