Расходомеры переменного перепада давления

Основные понятия об измерение количества вещества

Расход — это количество вещества, протекающее через данное сечение в единицу времени.

Прибор, измеряющий расход вещества, называется расходомером, а массу или объем вещества — счетчиком количества или просто счетчиком (ГОСТ 15528-86). Прибор, который одновременно измеряет расход и количество вещества, называется расходомером со счетчиком. К этим терминам следует добавлять название измеряемого вещества; например: расходомер газа, счетчик воды, расходомер пара со счетчиком

Устройство, непосредственно воспринимающее измеряемый расход (например, диафрагма, сопло, напорная трубка) и преобразующее его в другую величину (например, в перепад давления), которая удобна для измерения, называется преобразователем расхода.

Рассмотрим основные требования.

1) Высокая точность измерения — одно из основных требований, предъявляемых особенно к счетчикам и дозаторам. К числу наиболее точных относятся камерные счетчики жидкости (в частности, с овальными шестернями и лопастные). Погрешность первых не более 0,5 %, а вторых даже не более 0,2 % от измеряемой величины. Расходомеры и счетчики о сужающими устройствами менее точны.

2) Надежность (наряду с точностью) — одно из главных требований, предъявляемых к расходомерам и счетчикам количества. Основным показателем надежности является время, в течение которого прибор сохраняет работоспособность и достаточную точность. Это время зависит как от устройства прибора, так и от его назначения и условий применения.

Тахометрические приборы, элементы которых при измерении непрерывно движутся, имеют меньший срок службы. Так, у турбинных расходомеров износ оси и опор будет тем меньше, чем лучше смазывающая способность измеряемого вещества и чем оно чище

3) Большой диапазон измерения (Q_max/Q_min) необходим, когда значения расхода могут изменяться в значительных пределах. У приборов с линейной характеристикой, например электромагнитных, этот диапазон равен восьми — десяти. У расходомеров с сужающими устройствами он очень мал и равен трем.

Метод переменного перепада давлений основан на использовании сужающего устройства (диафрагма, сопло, труба Вентури и т.п.), создающего перепад давления, измеряемый дифференциальным манометром прямого или уравновешивающего преобразования.

Объемный Q_o и массовый Q_M расходы выражаются соответственно формулами:

(1)

(2)

где F₀ — площадь отверстия сужающего устройства; a — его коэффициент расхода; (p₁-p₂) — перепад давлений; r — плотность вещества. Для получения линейной зависимости между показаниями расходомера и измеряемым расходом перепад давлений удобно измерять при помощи дифференциального манометра с ферродинамическим обратным преобразователем, уравновешивающая сила которого пропорциональна квадрату тока в его обмотках. Более точными являются расходомеры, в которых разность давлений Dр, создаваемая сужающим устройством, уравновешивается давлением, создаваемым компрессором (рис. 1)

Поскольку давление, развиваемое компрессором К, пропорционально квадрату частоты вращения его ротора, то частота вращения двигателя Д, измеряемая тахометром Т, пропорциональна расходу, а общее число оборотов ротора, определяемое счетчиком Сч, указывает на количество вещества, прошедшего через трубопровод.

Метод переменного перепада давлений является одним из наиболее распространенных методов измерения расхода жидких и газообразных веществ, находящихся при давлениях до 100 МПа и температурах до нескольких сотен градусов. Метод позволяет независимо градуировать сужающие устройства и дифференциальные манометры.

Рис. 1. Схема преобразователя переменного перепада давления.

В зависимости от принципа действия преобразователя расхода данные расходомеры подразделяются на шесть самостоятельных групп, внутри которых имеются конструктивные разновидности преобразователей: 1) Расходомеры с сужающими устройствами (нашли применение в качестве основных промышленных приборов для измерения расхода жидкости, газа и пара. Они основаны на зависимости от расхода перепада давления, создаваемого сужающим устройством, в результате которого происходит преобразование части потенциальной энергии потока в кинетическую.) 2) Расходомеры с гидравлическим сопротивлением (основаны на зависимости от расхода перепада давления, создаваемого гидравлическим сопротивлением)3) Центробежные расходомеры (созданы на основе зависимости от расхода перепада давления, образующегося в закруглении трубопровода в результате действия центробежной силы в потоке)4) Расходомеры с напорным устройством (создается перепад давления в зависимости от расхода в результате местного перехода кинетической энергии струи в потенциальную)5) Расходомеры с напорным усилителем (имеют преобразователь расхода, в котором сочетаются напорное и сужающее устройство)6) Расходомеры ударно-струйные (основаны на зависимости от расхода перепада давления, возникающего при ударе струи. Струя, вытекающая из суженного отверстия входной трубки, создает давление p₁ во внутренней полости сильфона, снаружи которого действует меньшее давление p₂, равное давлению уходящей жидкости в выходной трубке. Ударно-струйные расходомеры применяются лишь для измерения малых расходов жидкости и газа)

Дата добавления: 2015-03-29