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; е_ср 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 О_у 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