Наиболее распространенными приборами этой группы являются расходомеры со свободно переметающимся в корпусе поплавком (ротаметры). Принципиальная схема ротаметра показана на рис. 4.19. Проходящий через ротаметр снизу поток жидкости или газа поднимает поплавок вверх до тех пор, пока расширяющаяся кольцевая щель между телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины, при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются, и он останавливается на той или иной высоте в зависимости от величины расхода. При неизменном расходе поплавок неподвижен.
В работающем ротаметре поплавок полностью погружен в измеряемую среду. Вес погруженного поплавка определяет
Из полученного уравнения видно, что независимо от положения поплавка перепад давлений па нем постоянен и не зависит от измеряемого расхода. Это объясняется постоянством скорости измеряемой среды при изменении ее расхода, что обусловлено изменением площади кольцевого зазора между поплавком и трубкой. Зависимость положения поплавка от измеряемого расхода линейна. Этим и определяется равномерность шкалы ротаметра.
Ротаметры выполняют со стеклянной или металлической трубкой. На рис. 4.20 показан ротаметр со стеклянной конической трубкой 3, закрепленной в двух металлических головках / и в, снабженных сальниками н фланцами для включения в вертикальный участок трубопровода. Головки стянуты одна с другой несколькими тягами 4, образующими вместе с поперечными 5 защитную решетку
Рнс. 4.20. Ротаметр со стеклянной трубкой
Рис. 4.21. Ротаметр с пневматической дистанционном передачей;
вокруг стеклянной трубки. Внутри трубки 3 свободно перемещается поплавок 2, имеющий форму волчка. В нижней головке находится седло, на которое опускается поплавок при пре крашении потока. Верхняя головка снабжена ограничителем хода поплавка. Седло п ограничитель хода не позволяют поплавку выйти за пределы стеклянной трубки. Шкала 7 прибора вытравлена на самой стеклянной трубке, отсчет ведут по верхней горизонтальной плоскости поплавка.
В верхней части поплавка часто делают косые прорези, которые позволяют поплавку вращаться вокруг вертикальной оси. При вращении поплавок центрируется внутри трубки, не соприкасаясь со стенками, его чувствительность повышается. Ротаметры со стеклянной трубкой изготавливают на давление, не превышающее 600 кПа. При более высоком давлении измеряемой среды, а также для измерения расхода пара применяют ротаметры с металлической трубкой.
Во взрывоопасных и пожароопасных условиях для измерения расхода применяют ротаметры с пневматической дистанционной передачей (рнс. 4.21).
Прибор состоит из двух основных частей: собственно ротаметра и механизма пневматической дистанционной передачи.
Рис. 4.22. Ротаметр с дифференциалы трансформаторным преобразователем
Собственно ротаметр имеет конический поплавок, диафрагму 2 и цилиндрическую металлическую трубку 3 из стали Х18Н9Т. Имеются модели ротаметров с поплавком, перемещающимся внутри конусной трубки. На штоке 4 закреплены два цилиндрических постоянных магнита 5, обращенные один к другому одноименными полюсами. Магниты перемещаются вместе с поплавком внутри трубки б, выполненной из немагнитного материала. Снаружи трубку 6 охватывает вилка, составленная из двух плоских укрепленных на рычаге 8 магнитов 7. Перемещение поплавка через магнитную муфту, образованную внутренними магнитами 5 и наружными магнитами 7 и рычаг 8 передается стрелке 9, показывающей величину расхода ни шкале 23.
Механизм пневматической дистанционной передачи состоит из пневмопреобразователя, работающего по принципу компенсации перемещений, и пневмореле. Ротаметры этого типа изготовляют на рабочее давление 6,4 МПа; основная погрешность не превышает 3% от максимального деления шкалы.
На рис. 4.22 приведена принципиальная схема ротаметра с электрической дифференциально-трансформаторной системой передачи показаний на расстояние. Измерительная часть прибора изготовлена в виде металлического цилиндра /, в который помещена диафрагма 2. Внутри диафрагмы перемещается конусный поплавок 3, жестко соединенный со штоком 4; на верхнем конце штока укреплен сердечник .5 дифференциально-трансформаторного преобразователя. Сердечник находится внутри разделительной трубки 6, на которую надета катушка преобразователя. Бссшкальные ротаметры работают в комплекте с вторичными дифференциально-трансформаторными приборами.
Ротаметры изготовляют на рабочее давление 6,2 МПа. Ос новная погрешность комплекта (преобразователя и вторичного прибора) составляет 3% от верхнего предела измерения.
РАЗНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
Электромагнитные расходомеры. Эти расходомеры подразделяются на приборы с электромагнитным преобразователем расхода и приборы с электромагнитными преобразователями скорости потока.
Рис. 4.23. Электромагнитный расходомер
Приборы с электромагнитным преобразователем расхода основаны на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным нолем. Это взаимодействие подчиняется закону Фарадея, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле.
индуцируется э. д. с, пропорциональная скорости движения жидкости.
Принципиальная схема электромагнитного расходомера показана на рис. 4.23. Трубопровод с перемещающейся в нем жидкостью помещен в магнитное ноле. Трубопровод изготовляют из изоляционного материала, для этой цели используют фторопласт, эбонит, резину и другие материалы в зависимости от свойств измеряемой жидкости.
Известно, что в движущемся проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля, индуктируется электродвижущая сила, величина которой определяется по формуле
где £—индуктируемая в проводнике 9. д. с; В магнитная индукция; I -длина проводника; и — скорость движения проводника.
В случае измерения расхода жидкости можно записать
где d — внутренний диаметр трубопровода; еср средняя скорость протекания жидкости через поперечное сечение трубы в зоне индуктируемой э, д. с.
Следовательно, электромагнитный расходомер является ни существу генератором, в котором проводником, перемещающимся в магнитное поле, служит электропроводная жидкость. Проводимость жидкости должна быть не ниже от 10 5 до 10 6 См, что соответствует проводимости водопроводной воды
В стопки трубопровода диаметрально противоположно в ОДНОМ поперечном сечении введены электроды (заподлицо с внутренним диаметром трубы). К электродам подключают какой-либо высокочувствительный измерительный прибор, шкала которого градуирована в единицах скорости пли единицах расхода. Измерительный прибор выбирают с большим входным сопротивлением в соответствии с неравенством В качестве измерительного прибора можно использовать потенциометры или милливольтметры.
Комплект общепромышленного электромагнитного расходомера (Э.М. Р.) состоит из преобразователя расхода и измерительного блока. Конструктивно преобразователь включает дна узла -трубу и электромагнит. Преобразователь содержит мк же контур для подавления трансформаторной э.д.с
Электромагнитные расходомеры имеют ряд преимуществ Прежде всего они практически безынерционны, что очень важно при измерении быстроизменяющихся расходов и при использовании их в системах автоматического регулирования. Результат измерения не зависит от наличия взвешенных частил в жидкости и пузырьков газа. Показания расходомера не за висят от свойств измеряемой жидкости (вязкости, плотности) и от характера потока (ламинарный, турбулентный).
Вследствие линейной зависимости возникающей э. д.с от расхода шкала вторичного прибора линейна, Электромагнитные расходомеры обеспечивают измерение расхода в интервале 1—2500 м'/ч и трубопроводах с внутренним дна метром от 1С, до 300 мм при линейной скорости движения жидкости (»ср) ОТ 0,6 ДО 10
Промышленность выпускает Э. Л\. Р. с различными электромагнитными полями возбуждения Расходомеры типов ИР-51. ИР-51А, 4-РИМ, ЗРИМ имеют равномерное магнитное поле возбуждения. Это обеспечивает независимость показаний от профиля распределения скорости при асимметричном потоке Расходомеры типов «Индукцня-51 н «Индукциям» имеют неоднородное магнитное поле возбуждения. Основная погрешность от верхнего предела измерения по токовому выходном) сигналу расходомеров типов ИР-51. ИР-51Л. «Индукция-51* (с Оу до 300 мм) равна ±1 %..
Турбинные расходомеры Турбинный расходомер — счетчик газа «Тургас» предназначен для измерения объемного расхода и учета объемного количества, природного горючего газа (ме тана) Он основан на принципе вращения натекающим потоком газа измерительной крыльчатки. Угловая скорость крыльчатки преобразуется в электрические импульсные сигналы, частота следования которых пропорциональна объемному рас* оду.
Рис. 4.24. Преобразователь-счетчик «Тургас»
Комплект расходомера счетчика «Тургас» состоит из тур бииного преобразователя (датчика) объемного расхода ПРГ и электронного блока измерения.
Ряд приборов включает пять типоразмеров преобразователей по пределам измерения: ПРГ-100, ПРГ-200. ПРГ-400, ПРГ-800 и ПРГ-1600.
Конструкция преобразователя типа ПРГ-400 показана на рис. 4.24.
Преобразователь расхода представляет собой цилиндрический корпус / с фланцами, в проточной части которого последовательно по потоку расположены передний направляющий аппарат 18 и опора 16, внутри которой проходит вал 14 с двумя парами подшипников. На каждой паре вращаются измерительная и приводная винтовые крыльчатки 13 и 17 Далее установлен задний направляющий аппарат 12. Втулки // и 19 служат для стягивания в осевом направлении узлов деталей.
проточной части ПРГ. Проточная часть разделена на два тракта — основной канал 6, в котором вращается измерительная крыльчатка, и концеитрнчно основному — байпасный 7, в котором расположена приводная крыльчатка.
Система труб 5, 9. 10 вместе с впускным штуцером 4 служит для подачи масла к подшипникам, для этого вместо пробки 3 на период смазки устанавливают масленку. Во входной части корпуса ПРГ находится металлическая сетка 2. Измерительная крыльчатка 13 расположена в зоне магннтоиндукцнонного преобразователя (расположен на корпусе ПРГ) и является чувствительным элементом при преобразовании скорости потока газа в электрические импульсы. Приводная крыльчатка 17 расположена в байпасном канале и служит для вращения вала 14, с которым она жестко связана.
На радиально расположенных лопастях опоры 16 перед крыльчаткой 13 установлено кольцо 8, которое выполняет функции элемента, улучшающего при его обтекании газовой средой характеристику прибора, что обусловлено воздействием определенным образом кольца 8 на вращение крыльчатки 13. Трубка 15 служит для сбора и слива излишков масла из зоны подшипников.
Средний ресурс расходомера-счетчика не менее 10 000 ч. Вероятность безотказной работы за 2000 ч составляет 0,95.
Ультразвуковые расходомеры. Эти расходомеры основаны на смещении ультразвуковых колебаний движущейся жидкостью.
В трубопроводе установлены два источника и два приемника ультразвуковых колебаний частотой 1—3 МГц. Если жил кость в трубопроводе неподвижна, то при скорости ультра длительность прохождения импульса.
При перемещении жидкости со скоростью с время прохождения ультразвука по направлению потока и навстречу ему 1-2 составит
Откуда. Эта разность времен прохождения импульсов по потоку и против потока является мерой расхода.
Приборы данного типа применяют для измерения расхода пульп при малых диаметрах трубопроводов (от 10 мм) и скоростях потоков не менее 0,02 м/с.
ГЛАВА 5
Дата: 2019-11-01, просмотров: 529.