Приборы переменного перепада.

Содержание.

Введение.

Измерения и погрешности.

Основы приборов давления.

Основы приборов расхода.

Приборы переменного перепада.

Приборы постоянного перепада.

Основы приборов уровня.

Основы приборов температуры.

Милливольтметр.

Логометр.

Потенциометр(неуравновешенный мост).

Уравновешенный мост.

Основы вторичных приборов.

Описание условных обозначений УСЭППА.

Схемы и работа элементов УСЭППА.

Регуляторы.

Основы электроники.

Электронные лампы.

Полупроводниковые приборы.

Диод. Устройство и работа.

Биполярный транзистор.

Схемы включения транзистора.

Характеристики транзистора.

Электронный усилитель на лампах.

Краткие понятия о двигателях.

Схемы выпрямителей.

Основы электротехники.

Основы газоанализа.

Введение.

Промышленное производство обычно подразделяется на ряд технологических процессов.

Технологический процесс– это совокупность механических, химических и физических процессов направленных на получение готовой продукции из сырья.

Каждый технологический процесс характеризуется технологическими параметрами; то есть величинами, показывающими химические, физические и другие свойства процесса. ( уровень, давление, температура, состав и др.)

Совокупность технологических параметров называется - Технологическим режимом.

Объекты, устройства необходимые для осуществления процесса управления каким либо режимом называются - Системой управления.

Методы системы управления:

1) Метод прямого действия – основан на непосредственном сравнении измеряемой величины с мерой.

2) Дифференциальный метод– состоит в определении разности между измеряемой и базовой величинами.

3) Нулевой метод – состоит в определении разности между измеряемой и базовой величинами и сведении этой разности к нулю путем измерения базовой величины.

Измерения и погрешности.

Метрология –это наука об измерениях.

Одна из задач метрологии – проверка и испытание мер, измерительных приборов для установления точности надежности их действия.

Измерение –сравнение искомой величины с величиной принятой за единицу.

Измерения бывают:

1) Прямые –это измерения, при которых величина измеряемого параметра определяется непосредственно по показаниям измерительного прибора.

2) Косвенные –это те измерения, при которых значение измерительного параметра может быть найдено путем прямых измерений других параметров связанных с измеряемым известной зависимостью.

Независимо от тщательности измерений и совершенства измерительных приборов абсолютно точно определить истинное значение искомой величины невозможно.

Абсолютная погрешность – это разница между найденным значением искомой величины и ее действительным значением.

Она может иметь как положительное значение, так и отрицательное.

∆Xa = Xи – Xист.Где:

∆Ха – абсолютная погрешность

Хи – низменное значение

Хист. – истинное значение

Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к действительному значению искомой величины выраженная в процентах.

δ-относительная погрешность

∆Ха –абсолютная погрешность

Хи – действительное значение искомой величины

Приведенная погрешность – это отклонение абсолютной погрешности к постоянной для прибора нормирующей величине. (диапазону измерения, шкале)

, где

γ –приведенная погрешность

∆Ха – абсолютная погрешность

Ν –диапазон измерений

Основная погрешность характеризуют работу прибора в нормальных условиях, оговоренных техническими условиями завода – изготовителя.

Дополнительная погрешность – возникает в приборе при отклонении одной или нескольких влияющих величин от требуемых технических норм.

Класс точности средств КИП и А – оборудованная характеристика, определяемая пределами основной и дополнительных погрешностей и параметрами влияющими на точность измерений или максимально допустимая приведенная погрешность, выраженная в процентах, при нормальных условиях.

Нормальный ряд классов точности:

К – 1; 1,5; 2; 2,5;4; 5; 6; ×10ⁿ.

Где n= 0; -1; -2; -3.

Чувствительность прибора – это отношение измерения выходного сигнала, к приращению входного сигнала вызвавшего изменение выхода (обычно выражается в процентах).

, где

Q-Чувствительность прибора.

∆Хвых – изменение выходного сигнала.

∆Хвх –изменение входного сигнала, вызвавшее изменение выхода

Порог чувствительности –наименьшее значение изменения входной величины способное изменить выходную величину.

Вариация – наибольшая разность между входными сигналами соответствующие одному и тому же входному сигналу.

В метрологии все средства для измерения классифицируются в основном по трем категориям:

По виду измерений.

По принципу действия.

Давление.

Давление – это отношение силы действующей на площадь к величин данной площади.

;

В 1 кг ≈ 10н, а значит 1кг∕м² = 10⁵ Па

В 1 м² = 10 000 см², поэтому

1г ∕см² = 100 000н ∕м² или 10⁵Па

1 вар. = 1,02кгс ∕ см²

Соотношение единиц для измерения давления:

1кгс ∕см² = 1АТМ= 10⁵Па= 10⁴мм в ст. = 10⁴кгс ∕м²= 735,3 мм рт.ст.=0,98 BAR

Давление бывает:

Абсолютное.

Атмосферное.

Избыточное.

PАБС = PАТМ+ PИЗБ

ЕслиРабс. меньше Ратм, то это называется разряжением или вакуумом.

В технике обычно применяют измерение избыточного давления.

Для измерения давления применяют следующие приборы:

- микроманометры, наноромеры, манометры – для измерения давления

- тягомеры, вакуумметры – для измерения разряжения

- барометры – для измерения атмосферного давления

- тягонаморомеры – для измерения давления и разряжения в небольших пределах

- манвакуумметры – для измерения давления и разряжения

По принципу действия они подразделяются:

- жидкостные

- пружинные (деформационные)

- поршневые

- электрические

- комбинированные

Жидкостные манометры.

Один из жидкостных манометров представлен на рисунке 12.

Он представляет из себя U – образую стеклянную трубку, наполовину заполненную жидкостью. При подаче в одно из колен давление жидкость пропорционально вытесняется в другое колено. Подсчитав давление между коленами, получим заданное давление.

Для того чтобы узнать давление применяют следующую формулу:

P= g × H, где

g –плотность жидкости

H – высота столба жидкости

P –давление

Например.

gртуть = 13,6 г ∕ см³

H= 500мм

P= 13,6 г ∕ см³×500мм = 13600кг ∕м³×0,5м = 6800кг ∕ м²= 0,68кг ∕см²

Для упрощения отсчета показаний были сделаны чашечные манометры, одно колено которых выполнено в виде емкости большого диаметраh2.Исходя из того , что h2»h1, изменение высоты столба жидкости большего диаметра на незначительную величину вызовет значительное изменение высоты столба жидкости в колене меньшего диаметра. Расчет давления ведется по такой же формуле, как и в U–образном манометре.

Для повышения точности отсчета показаний колено может быть выполнено наклонным.

Пружинные манометры.

Принцип действия пружинных манометров основан на уравновешивании измеряемого давления слой упругой деформации пружина.

1 – основание манометра

2 - трубка

3 – трубка Бурдона

4 - стрелка

5 – зубчатый сектор

6 - тяга

7 – корпус манометра
8 - ниппель

Измеряемое давление через ниппель подается в трубку Бурдона, при этом трубка начинает разгибаться в сторону большего радиуса.К концу трубки Бурдона прикреплен проводок, а к проводку зубчатый сектор. При подаче давления зубчатый сектор начинает поворачиваться, при этом поворачивая зубчатую шестерню с закрепленной с ней стрелкой. Шкала прибора градуируется в единицах давления . Для устранения автоколебаний устанавливается спиральная пружина, один конец которой закреплен на зубчатой шестерне а второй к корпусу приора.

Среди чувствительных элементов для измерения давления могут быть:

- Трубка Бурдона

- Упругая мембрана

- Сильфон

- многовитковая трубчатая пружина

Для измерения давления различных газов применяют специальные манометры. Они окрашены в свои цвета.

Синий – О₂ – кислород

Зеленый – Н₂ – водород

Желтый – NH₃ – аммиак

Белый – C₂H₂ – ацетилен

Черный – негорючие газы

Красный – горючие газы

Для измерения давления и сигнализации служат электроконтактные манометры. На стрелке такого манометра укреплены электрические контакты, которые могут замыкаться с контактными укреплениями на корпусе. Контакты, закрепленные на корпусе можно перемещать, изменяя, тем самым диапазон сигнализации.

Рпит

M3

1 – Пружина корректора нуля

2 – Г – обратный рычаг с закреплённой на нем подвижной опорой

2 – Т – обратный рычаг

4 – Демпфер

5 – Узел рассогласования – сопло – заслонка

6 – сильфон отрицательной обратной связи

7 – Г - образный рычаг

V – Пневмоусилитель

Работа пневмосилового преобразователя основана на пневматической силовой компенсации. Усилие чувствительного элемента уравновешивается через систему рычагов усилием сильфона обратной связи.

В основу работы прибора положен принцип равновесия рычага.

L₁ l₂

m₁ m₂

Равновесие рычага достигается при условии:

M_{1 =} M₂или m₁l_{1 =} m₂l₂

То есть если длина l₂ в два раза меньше длины l₁, то значит, для достижения равновесия необходимо чтобы масса груза m₂ была в два раза больше массы груза m₁.

Тем самым перемещая подвижную опору пневмосилового преобразователя по Г – образному рычагу 2 мы можем менять некую длину плеча l, изменяя тем самым усилие обратной связи при условии, что на противоположное плечо рычага действует одно и то же усилие.

Допустим, что напреобразователь поступил некий входной сигнал М. При этом Т – образный рычаг с закрепленной на нем заслонкой поворачивается на некоторый угол. Заслонка закреплена на нем, закрывает сопло. Условный проход индикатора рассогласования уменьшается, а значит, растет давление в пневматической линии сопла. Это давление поступает на пневмоусилитель, который вырабатывает соответствующий сигнал, поступающий на сильфон обратной связи. Сильфон обратной связи действует на Г – образный рычаг с закрепленной на нем подвижной опорой, поворачивая его на некоторый угол. В точке соприкосновения подвижной опоры и, Т – образного рычага усиления М и М₂ будет направлены в противоположные стороны. Оба рычага будут поворачиваться до тех пор, пока М не станет равным М ₂ . И в момент наступления равновесия выходной сигнал преобразователя станет соответствующим (не обязательно равным ) входному сигналу.

Пневмоусилитель.

Д

Г

В

Б Рвых

А Рпит

Площадь обеих мембран усилителя равны, потому при рассмотрении работы усилителя ими можно пренебречь.

Пневмоусилитель работает по принципу повторителя. Входным сигналом для него является давление, поступающее с индикатора рассогласования. Выходным же сигналом является, давление в камере Б. Нижний клапан управляет набором давления, а верхний сбросом.

Усилия двух нижних пружин выбраны таким образом, что входной клапан в рабочем состоянии приоткрыт. Это необходимо для поступления давления в выходную линию, откуда берется часть воздуха для питания индикатора рассогласования.Этот воздух проходит через дроссель и поступает в камеру В, а уже и нее на сопло. Допустим, давление в линии сопла повысилось. Это приведет к тому, что давление в камере В повышается. Это давление действует на мембраны,закрывая при этом клапан сброса в атмосферу и открывая клапан питания. Давление в линии выхода возрастает. При падениидавления в линии сопла давление в камере В уменьшается. При этом давление в камерах Б и Г становится больше чем в камере В.Верхняя мембрана при этом открывает клапан сброса в атмосферу, а нижняя закрывает подачу питания.

Стандартный ряд шкал для измерения давления:

1; 1, 6; 2, 5; 4; 6; ……..хюⁿ

Стандартные пределы измерений для датчиков давления системы ГСП:

НС – П1 - 40÷ 250 кгс ∕ м²

НС – П2 - 100÷ 1000 кгс ∕ м²

НС – П3 - 600÷ 4000 кгс ∕ м²

МС – П1 – 0, 25÷ 4 кгс ∕ м²

МС – П2 – 4т÷ 25 кгс ∕ м²

МП – П2 - 40÷ 100 кгс ∕ м²

МП – П3 -160÷ 400 кгс ∕ м²

МП – П4 – 600÷ 1000 кгс ∕ м²

Г А

Рпит

В Б Рвых

В данном пневмоусилителе используется питание сопла через дроссель с линии давления питания. Потому выходной сигнал при полностью открытом сопле будет равен нулю. Так же применяют металлические гофрированные мембраны, что повышает их долговечность.

Набором давления управляет клапан в линии питания (шариковый), а сбросом клапан типа «сопло – заслонка».

Выбор шкал.

Для измерения переменного давления шкала выбирается из расчета, что шкальное давление должно составлять не более 2 ∕ 3 шкалы прибора.

Для измерения постоянного давления шкала выбирается и расчета что максимальное измеряемое давление должно составлять не более 3∕ 4 шкалы прибора.

Дополнение к теме давление.

«САПФИР».

Прибор для измерения типа «Сапфир» измеряет давление или разность давлений и преобразует в стандартный электрический сигнал.

4 – 20мА

0 – 5 мА

0 – 20 мА

Uпит

R₁R₃

Uвых

R₂R₄

Прибор является активной нагрузкой в цепи блока питания изменяющей свое сопротивление (а значит и проходящий через него ток) в зависимости от входного сигнала.

Резистора мостовой схемы выполнены в виде вакуумного напыления на основе из упругой пластины. При подаче давления упругая пластина изгибается и изменяется электрическое сопротивление напыленных резисторов.

Например, сопротивления резисторов R₁ и R₄уменьшается, а резисторов R₂ и R ₃увеличивается. Общее сопротивление мостовой схемы при этом не изменится, но пройдет раз баланс схемы, а значит, на выходе изменится выходной сигнал Uвых. При этом Uвых пойдет на преобразователь где и преобразуется в стандартный сигнал.

Расход.

Под расходом понимают количество вещества, протекающее через поперечное сечение трубопровода за единицу времени.

Многообразие требований применяемых к расходомерам привело к созданию большого числа различных методов и приборов для измерения расхода.

Расходомеры	Доля в общем количестве приборов	Допустимая погрешность
Переменного перепада давления	Около 85%	1,5 – 2,5%
Постоянного перепада давления	Около 7%	1,0 – 2,5%
Тахометрические	Около 4%	0,5 – 2,5%
Электромагнитные	Около 2%	1,0% - 2,5%
Ультразвуковые	Около 1,5%	0,6 – 2,5%
Тепловые	Около 0,5%	1,5 – 4%

Массовое измерение количества вещества дает более точное представление об измеряемой величине, так как объем вещества сильно зависит от давления и температуры, особенно для газов.

Дополнение к теме «Расход».

Основные недостатки объёмных счетчиков:

- наличие большого шума

- необходимость установки перед счетчиком фильтра

Класс точности – 1; 1,5; 2;%

Для скоростных счетчиков.

При установке скоростных счетчиков предъявляются большие требования ламинарности потока и к прямым участкам до и после счетчика.

10Ø трубопровода до счетчика

5Ø трубопровода после счетчика

Средняя скорость потока – это отношение объемного расхода к площади сечения потока

,где

υср –средняя скорость потока

Fo–объемный расход

S – Площадь сечения

Скорость потока пропорционально распределены по площади сечения трубопровода: максимальна в середине потока и равномерно убывает к стенкам трубопровода.

Установившийся поток – поток, в котором расход и средняя скорость неизменны во времени .

Неустановившийся поток – поток, в котором расход и средняя скорость изменяются во времени.

Ламинарный поток – равномерный безвихревой поток.

Турбулентный поток – неравномерный вихревой поток.

Тахометрический метод – основан на зависимости от расхода средней скорости потока.

Приборы для измерения расхода тахометрическим методом подобны скоростным счетчикам и имеют дистанционную передачу.

Постоянный перепад.

Промышленность выпускает ротаметры с электрической и пневматическойдистанционной передачей.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА основана на применении дифференциально – трансформаторной схемы. В данной схеме сердечник трансформатора жестко связан с поплавком, а вокруг нижней части трубки ротаметра расположены обмотки трансформатора.

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА – основана на применении муфты со сдвоенным постоянным магнитом. Муфта жестко связана с поплавком ротаметра, а около нижнего конца конусной трубы ротаметра находится постоянный магнит, закреплённый на рычаге пневмо преобразователя.

Переменный перепад.

При прохождении потока через сужающее устройство сечение его уменьшается до внутреннего сечения сужающего устройства. При этом часть потенциальной энергии потока переходит в кинетическую. Средняя скорость потока при этом растет, а давление падает. Давление на острой кромке диафрагмы несколько выше статического в результате частичного торможения потока перед диафрагмой. За диафрагмой давление несколько падает за счет действия сил инерции. Поэтому самое узкое сечение потока находится не в плоскости диафрагмы, а за ней. При дальнейшем удалении потока от диафрагмы средняя скорость потока падает, а давление возрастает, но давление не восстанавливается полностью. Это падение давления подобно падению напряжения на резисторе при прохождении по нему электрического тока.

Переменный перепад.

Принцип действия расходомеров переменного периода давления основан на измерении перепада давлений, на сужающем устройстве. Если измерить давление до сужения и непосредственно а ним то разность давлений (или перепад) будет завесить от скорости штока, а следовательно от расхода.

Сужающие устройства.

Ω Ω

r

30 – 40%

Наиболее распространены сужающие устройства трех типов:

1. Диафрагма.

2. Нормальное сопло.

3. Сопло Вентури.

Диафрагма.

Применяются они для измерения расхода вещества без индивидуальной градуировки.

Камерная диафрагма представляет собой круглый диск с круглым цилиндрическим отверстием в центре. Толщина на диске не должна превышать 0,05 D20(D20- внутренний диаметр трубы). Если толщина диска более 0,02 D20, то отверстие на стороне выхода должно иметь коническую расточку с углом в пределах 30-45º. Толщина цилиндрического отверстия диафрагмы должна находиться в пределах от 0,005 до 0,02 D20. Входной угол цилиндрического отверстия равен 90º, входная кромка должна быть острой без заусенцев и зазубрин.

При меньшем сопротивлении оказываемым потоку вещества сопло дает больший расход при одинаковом перепаде давлений.

Правила монтажа диафрагм.

1. Измеряемое вещество должно заполнять все поперечное сечение трубопровода.

2. Газы или конденсаты, выделяющиеся при измерении расхода не должны находиться вблизи диафрагм или соединительных линий.

3. При измерении расхода веществ вызывающих засорение сужающего устройства должна быть обеспечена периодическая промывка, прочистка или продувка.

4. Диафрагма устанавливается на горизонтальных или вертикальных участках трубопровода. Длина прямых участков выбирается из расчета 10Ø трубопровода до диафрагмы, не менее 5Ø трубопровода после нее, а на важных позициях 20 до и 10 после.

ДД 11.

Дифманометр 13 ДД 11 является мембранным.

V

- +

Принцип действия основан на пневосиловой компенсации. Усилие развиваемое мембранным блоком компенсируется усилием сильфона обратной связи. Смотри работу «Давление» 13∆ И 30.

Мембранный блок заливается жидкостью: 40% - вода

60% - глицерин

Прибор 13 ДД 11является одно рычажным. Поэтому для переразгонки его на другой диапазон измерения необходимо заменять либо сильфон обратной связи, либо чувствительный элемент (мембранный блок).

ДМ ПК 100.

V

1q

37 8

P- P+

Зависимость перепада от шкалы приборы.

Заслонка

Подвижная опора

Центральный рычаг

Тяга

Мембранный блок

Пружина корректора нуля

Вспомогательный рычаг

Сильфон обратной связи

Сопло

V – Пневмоуселитель

ДМПК – 100.

Прибор ДМПК – 100 является мембранным двухрычажным.

Разность измеряемых давлений подается в камеры мембранного блока 5. Вследствие того что Р+>Р- то жидкость залитая в мембранный блок начинает перетекать из правой(плюсовой) половины мембранногоблока в левую(минусовую). Центры обоих половин мембранного блока жестко связаны стержнем. Левая половина мембранного блока начинает раздуваться и через тягу 4 поворачивает центральный рычаг 3 на некоторый угол. Заслонка 1, закрепленная на центральном рычаге, прижимается к соплу q. Условный проход индикатора рассогласования уменьшается а,следовательно,давление в линии сопла возрастает. Усилительное реле V вырабатывает соответствующий сигнал, который идет на выход прибора, на сильфон обратной связи 8. Сильфон обратной связи действует на вспомогательный рычаг 7, а через него на подвижную опору 2. Подвижная опора закреплена на центральном рычаге, а значит, сильфон обратной связи будет отодвигать заслонку от сопла до наступления равновесия.

Мембранный блок прибора заливается жидкостью: 40% -вода

60% - глицерин.

Настройка нуля производится пружинной корректора нуля максимума – перемещением подвижной опоры.

Диапазон измерения ∆МПК – 100:

От 630кгс∕ м² до 1,6кгс∕ см².

Пневмоусилитель.

Е Сопло

Д

Д

РвыхГ

Рпит В

А

Давление питания поступает в камеру В. Шариковый клапан, мембрана между камерами А и Б, пружиной управляют питанием линии сопла. При закрытии сопла давление в камере Е начинает расти. Верхняя мембрана сдвоенная. Жестким центром она надавливает на солдатик, закрывая тем самым сброс в атмосферу из камеры Д и открывая питание. При падении давления в линии сопла давление в камере Е уменьшается. Верхняя пружина начинает отдавливать мембрану вверх, закрывая тем самым питание и открывая сброс в атмосферу через камеру Д.

Дифманометры сильфонные.

Типа ДС - П

P- P+

Измерительный блок.

Измерительный блок прибора ДС – П подключается к унифицированному преобразователю (типа пневмосилового преобразователя прибора МС – П смотри « Давление»).

Работа прибора аналогична прибору МС – П.

Пневмоусилитель.

Г

В

Б

А

В данном пневмоусилителеиспользован двойной шарик. Поэтому при повышен давления в камере Г закрывается сброс в атмосферу и открывается питание. При уменьшении давления в камере Г открывается сброс в атмосферу через мембрану и камеру В и закрывается питание. Пружина необходима для задания некого начального давления. Оно необходимо для питания сопла.

Газа

(Дифманометр выше сужающего устройства)

1. Сужающее устройство

2. Продувочные вентиля

3. Запорные вентиля

4. Дифманометр

Жидкости.

1

1. Сужающее устройства

2. Запорные вентиля

3. Дифманометр

4. Газосборники (при необходимости)

5. Отстойные сосуды (при необходимости)

6. Продувочные вентиля

Пара.

/ AwBQSwMEFAAGAAgAAAAhACuYvQrgAAAACgEAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj8FOg0AQhu8m vsNmTLzZBWppRZZGTTTx1FiM8bhlRyBlZ5HdAn17x5MeZ+bLP9+fb2fbiREH3zpSEC8iEEiVMy3V Ct7L55sNCB80Gd05QgVn9LAtLi9ynRk30RuO+1ALDiGfaQVNCH0mpa8atNovXI/Ety83WB14HGpp Bj1xuO1kEkWptLol/tDoHp8arI77k1WQjq/l6uU4bb77z3OSjo+78qPbKXV9NT/cgwg4hz8YfvVZ HQp2OrgTGS86BUm6XjKqYH0Xg2BgGUe8ODB5m6xAFrn8X6H4AQAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAA IQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0A FAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0A FAAGAAgAAAAhAP/s047HAgAAzAUAAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9Eb2MueG1sUEsB Ai0AFAAGAAgAAAAhACuYvQrgAAAACgEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAIQUAAGRycy9kb3ducmV2Lnht bFBLBQYAAAAABAAEAPMAAAAuBgAAAAA= " fillcolor="white [3212]" strokecolor="black [3213]" strokeweight="1.5pt"/>

1. Сужающее устройство

2. Конденсационные сосуды

3. Запорные вентиля

4. Продувочные вентиля

5. Отстойные сосуды

Конденсационные сосуды бывают:

1. Давление до 16кт литые чугунные

2. До 100кт стальные сварные

3. До 200кт сварные из молибденовой стали

4. До 500кт сварные из молибденовой стали

Индукционные расходомеры.

,где

E –Электродвижущая сила

B-магнитная индукция

ℓ -расстояние между электродами

ʋ-скорость потока жидкости

Расход Qопределяется по формуле:

, где

Q-расход жидкости

ʋ-скорость потока жидкости

F-Поперечное сечение трубы.

Ультразвуковые расходомеры.

Принцип действия основан на измерении параметров ультразвуковых колебаний, распространенных в среде расход который изменяется. Фактическая Скорость распространения ультразвука в движущейся среде равна геометрической сумме средней скорости движения среды и собственной скорости звука в этой среде.

Объемные счетчики.

Принцип действия объемных счетчиков основан на измерении определенный объемов жидкости вытесняемых из измерительной камеры прибора под действием разности давлений, и суммировании этих объемов за конечный период времени.

По конструкции объемные счетчики подразделяются на счетчики с овальными и восьмеричными шестернями.

Поток измеряемой жидкости поступает в корпус счетчика по входному патрубку и проходит через измерительную камеру. При этом поток теряет часть напора на создание крутящего момента, приводящего во вращение овальные шестерни. В зависимости от положения шестерни, каждая из них является поперечно, то ведущей то ведомой. Измерение происходит за счет последовательного отсекания определенных объемов жидкости, ограниченных внутренней поверхностью цилиндрической камеры и наружной поверхностью овальных шестерен. За полный оборот шестерен отсекается четыре (4) таких объема. Количество вещества при этом будет равняться.

,где

Q- Количество жидкости

n- Число оборотов шестерен за определенный обрезок времени

ρ- измерительный объем счетчика равный четырем отсеканием жидкости за полный оборот шестерен.

1 5

1 2 3

4

2 2 33

1 2 2

1 1

- Ведущая шестерня

- Ведомая шестерня

Скоростные счетчики.

Принцип действия скоростного счетчика основан на измерении числа оборотов крыльчатки, приводимой в движение потоком жидкости.

Скоростные счетчики выпускаются с винтовой вертушкой и крыльчатые.

Винтовые вертушки расположены параллельно потоку, в крыльчатых перпендикулярно потоку.

Вращение вертушки через червячную передачу и редуктор передаётся отчётному устройству.

, где

n –Число оборотов вертушки

ʋ -средняя скорость потока

ℓ-шаг лопастей

K –Коэффициент пропорциональности

Учитывая что

, где

F –Поперечное сечение трубы

.

Отсюда видно, что n – количество оборотов вертушки зависит лишь от расхода Q.

Скоростной счетчик с крыльчаткой одноструйный.

Объемный расход.

, где

F₀ –объемный расход

S –Площадь сечения

ʋср. –средняя скорость вертушки (потока)

При установке скоростных счетчиков предъявляются большие требования к прямым участкам трубопровода. Они должны быть не менее 10Ø до счетчика и 5Ø после счетчика.

Крыльчатые счетчики более чувствительны к искривлениям потока и т.п., поэтому прямые участки для них

30Ø до счетчика и 15Øпосле счетчика.

Уровень.

Измерение уровня позволяет контролировать наличие вещества необходимого для технологических процессов.

Для измерения уровня жидкости применяют различные чувствительные элементы, делящиеся на группы:

1. Легче жидкости –принцип работы основан на следящем действии поплавка находящегося на поверхности жидкости.

2. Тяжелее жидкости – принцип работы основан на изменении веса бука погруженного в жидкость под действием выталкивающей силы, действующей на него.

3. Дифманометрические блоки – принцип основан на пропорциональном изменении статического давления жидкости при изменении ее уровня.

4. Емкостные блоки – принцип основан на изменении электрической емкости чувствительного элемента при изменении уровня.

5. Ультразвуковые и акустические –принцип работы основан на измерении времени прохождения импульса ультразвука от излучателя до поверхности жидкости и обратно.

6. Радиационные – принцип работы основан на поглощении лучей при прохождении через слой вещества.

Поплавковые уровнемеры.

1 5

Поплавок

Ролики

Мерная лента

Мерный шкив

Груз - противовес

Упрощенная схема уровнемера с чувствительным элементом легче жидкости изображен на рисунке. Груз – противовес, выбирается таким образом, чтобы он был легче поплавка. При изменении уровня жидкости соответственно изменяется положение поплавка. Мерная лента под воздействием груза наматывается или сматывается с мерного шкива. На мерном шкиве закреплена стрелка показывающая уровень.

Поплавок

Направляющие струны

Мерная лента

Ролики угловые

Барабаны

Пружина двигателя

Шкив накопитель

Шкив мерный

Устройство натяжное

Натяжение мерной ленты обеспечивается пружинным двигателем постоянного момента. Диаметр мерного шкива рассчитан, таим образом, что при изменении уровня на 1м он поворачивается на 360º.

Буковые уровнемеры.

Для измерения уровня применяют тонущие поплавки – буйки. Принцип действия основан на измерении выталкивающей силы, действующей на буек, погруженный в жидкость и удерживаемый в заданном положении внешней силой.

Для расчета букового уровнемера необходимо знать:

ℓ - длина буйка

r- радиус буйка

m – масса буйка

ρ – плотность измеряемой жидкости

,где

V – Объем буйка

M – Масса груза для настройки уровнемера

100% - М= m – F выт

75% - М= m – 0,75выт

50% - М= m – 0,5F выт

25% - М= m – 0,25F выт

0% - М = m

Расчет для раздела фаз.

F₁ – выталкивающая сила тяжелой жидкости

F₂ – выталкивающая сила легкой жидкости

Общая выталкивающая сила в данном случае будет равняться сумме двух выталкивающих сил.

100% - М = m – F₁

75% - M = m - 0,75 F₁-0,25F₂

50% - M = m - 0,5 F₁-0,5F₂

25% - M =m - 0,25 F₁-0,75F