Прочие измерители объемного расхода

Кроме рассмотренных выше простейших измерителей объемного расхода в промышленных установках и при технических исследова­ниях применяются расходомеры, основанные на иных принципах действия. Ниже даётся их краткая характеристика.

Ультразвуковые расходомеры. Они основаны на взаимосвязи между скоростью измеряемого потока и скоростью распространения звуковых колебаний между двумя точками трубопровода. Первич­ный преобразователь такого расходомера представляет собой отре­зок трубопровода с установленными на его стенках двумя пьезо­электрическими датчиками, играющими роль излучателя и прием­ника высокочастотных колебаний. Измеряемым параметром может быть сдвиг фаз или разность частот колебаний, направляемых по потоку или против него. Основными источниками погрешностей ультразвуковых расходомеров являются а) изменение скорости распространения колебаний из-за изменения плотности потока; б) отражение ультразвукового луча; в) зависи­мость показаний от числа Rе (вследствие того, что фактически изме­ряется не средняя по сечению трубы скорость, а средняя скорость вдоль ультразвукового луча). Электронно-акустическая аппаратура ультразвуковых расходомеров отличается некоторой сложностью. Поэтому эти расходомеры применяются лишь в особо трудных условиях измерений, характеризующихся повышенными агрессив­ностью и температурой измеряемого потока. В ряде случаев этот метод практически единственно возможен (например, при измерении потоков неэлектропроводных суспензий и пульп или в трубопроводах сверхкрупных сечений).

На рисунке 234 в качестве примера приведена схема вихреакустического измерителя расхода. Принцип действия состоит в измерении скорости потока путём определения частоты образования вихрей за телом обтекания, установленным в проточной части преобразователя расхода. Определение частоты вихрей производится с помощью ультразвука, имеющего частоту 1МГц. Тело обтекания (ТО) установлено на входе жидкости в проточную часть. При обтекании ТО потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна скорости потока, а, следовательно, и расходу.

За ТО в корпусе проточной части диаметрально противоположно друг другу установлены стаканчики, в которых собраны ультразвуковые пьезоизлучатели (ПИ) и пьезоприёмник (ПП).

Рисунок 234 Схема виреакустического измерителя расхода:

1 – тело обтекания; 2 – пьезоизлучатели (ПИ); 3 – пьезоприемники (ПП); 4 – генератор; 5 – фазовый детектор; 6 – блок формирования выодного сигнала; 7 - термодатчик

Электромагнитные расходомеры. Для измерений в потоках элек­тропроводных жидкостей применяется электромагнитный расходо­мер, представляющий собой отрезок трубы (обычно круглого или прямоугольного сечения) из немагнитного материала, расположен­ный между полюсами магнита. В протекающей по трубе среде за счет взаимодействия с магнитным полем наводится э. д. с., пропор­циональная средней по сечению скорости потока

,

где k — коэффициент пропорциональности; H — напряженность магнитного поля; d — диаметр (в случае круглой трубы) или ши­рина трубы (в случае прямоугольного сечения). Измерение э. д. с. производится с помощью двух электродов, расположенных в стенке трубы на линии, перпендикулярной магнитному потоку. Электроды имеют электрический контакт с жидкостью, но изолированы от трубы. Величина э. д. с. невелика; чувствительность преобразователя обычно составляет 0,1—0,2 мв с/. Для устранения влияния изменений электропроводности жидкости входное сопротивление регистрирующего прибора должно быть большим, чтобы возможные изменения сопротивления жидкости незначительно сказывались на общем сопротивления цепи.

Расходометры могут применяться и в тех случаях, когда жидкости содержат газовые пузыри, взвешенные частицы и твердые включения при условии, что эти включения не создают осадка на электродах, изолирующего их от жидкости. Во всех этих случаях расходомером регистрируется объемный расход смеси. Электромаг­нитные расходомеры могут успешно применяться для измерений в потоках, имеющих электропроводность не менее; многие технически важные жидкости не обладают необходимым уровнем электропроводности (так, например, нефть и нефтепродукты имеют электропроводность — 5 • •). Основная при­веденная погрешность расходомеров с магнитным возбуждением, частотой 50 Гц обычно составляет

Расходомеры с контролем движения меток. С помощью таких устройств в некотором небольшом объеме потока создается изменение каких-либо легко регистрируемых свойств среды и обеспечивается измерение скорости сноса «помеченного» таким образом объема. Скорость перемещения метки определяется по двум сигналам: с воз­будителя и приемника (или с двух приемников), расположенных в трубопроводе вдоль по потоку на известном расстоянии. Очевидно, что скорость переноса помеченного объема равна, где — время прохождения меткой пути. Местное изменение свойств потока может быть вызвано различными воздействиями на поток: механическим (кратковременная закрутка); объемным (вве­дение в поток порций среды другого состава, свойств или состояния: радиактивного вещества, газовых пузырей в жидкость, вещества иной оптической плотности, порций подогретого вещества); электри­ческим (ионизация небольшого объема газа искровым методом или с помощью радиоактивного излучения); магнитным (изменение сте­пени намагничивания измеряемой жидкости); тепловым (быстрый подогрев небольшого количества измеряемого вещества).

Наибольшей четкостью обладают метки в виде воздушных пузырей в потоках жидкости при малых диаметрах трубопроводов, когда один пузырь полностью заполняет поперечное сечение канала. Малая четкость свойственна, например, ионизационным или тепловым меткам в крупных трубо­проводах.

Кроме погрешностей определения скорости на точность изме­рения расхода влияет неопределенность связи между скоростью сноса объема и средней скоростью потока. Если метка не заполняет всего поперечного сечения канала, то близка к мест­ной скорости потока. Связь между местной и средней скоро­стями зависит от режима течения и может существенно изме­няться в диапазоне работы расходомера. Если создание метки связано с изменением свойств основного потока (температура, зави­хрение), то возможно проскальзывание помеченного объема отно­сительно потока. Отмеченные недостатки расходомеров с контролем движения меток сужают их пределы измерения и ограничивают точ­ность [относительная погрешность примерно ± (2 5)%].

Дата добавления: 2014-01-03