Расходомеры постоянного перепада давления.

Действие расходомеров постоянного перепада основано на из­мерении расхода с помощью поплавка, перемещающегося внутри конической трубки под действием выталкивающего давления жид­кости или газа, подаваемых снизу. Отдельного сужающего устрой­ства такие приборы не имеют. Наибольшее распространение полу­чили расходомеры-ротаметры.

Ротаметры выпускают для местного измере­ния расхода без дистанционной передачи показаний, с электриче­ской дистанционной передачей показаний без местной шкалы и с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой по­казаний.

Основные достоинства ротаметров—простота конструкции, воз­можность измерения малых расходов, значительный диапазон из­мерения, возможность измерения расхода агрессивных сред; недостатки—большая чувствительность к температурному изменению вязкости (особенно при измерении малых расходов), невозмож­ность измерения расхода загрязненных жидкостей и жидкостей, из которых выпадают осадки.

Рассмотрим устройство и принцип действия ротаметров для местного измерения показаний.

Ротаметр для местного измерения показаний (рис. 33, а) состо­ит из вертикальной стеклянной или металлической трубки 1, кони­чески расширяющейся кверху, внутри которой по всей ее длине сво­бодно перемещается поплавок 2. Нижняя часть поплавка кониче­ской формы.

Принцип действия ротаметра состоит в следующем. Поток изме­ряемой жидкости или газа, перемещаясь внутри трубки снизу вверх, поднимает поплавок. Его подъем вызван тем, что в кольцевом зазо­ре между поплавком и стенкой трубки образуется перепад давле­ния, который зависит от скорости движения потока и от размеров зазора. При этом давление на поплавок снизу бывает больше, чем сверху.

Во время подъема поплавка кольцевой зазор увеличивается, так как трубка внутри конусной формы, а перепад давления умень­шается. По мере подъема поплавка на него будет действовать сни­зу все меньшая и меньшая сила, остановится он на том уровне в трубке, при котором его масса будет уравновешена перепадом дав­ления. Высота подъема поплавка зависит от расхода: чем больше расход,тем выше поднимается поплавок. Расход определяют по положению поплавка относительно шкалы 3, нанесенной на стенке стеклянной трубки.

Такие ротаметры предназначены для установки в вертикальных участках трубопроводов при потоке снизу вверх и рассчитаны на рабочее давление до 0,6 МПа.

Измерение расхода методом переменного перепада давления.

Общие сведения. Принцип действия расходомеров переменного перепада основан на измерении давления по перепаду, который соз­дается в трубопроводе установленным внутри него сужающим уст­ройством. В суженом сечении увеличиваются скорость, а следова­тельно, и кинематическая энергия потока, что вызывает уменьшение его потенциальной энергии. Соответственно статическое давление потока после сужающего устройства будет меньше, чем перед ним. Разность между статическими давлениями потока, взятыми на не­которых расстояниях до и после сужающего устройства, называется перепадом давления.

Простейшая схема измерения расхода по методу переменного перепада давления включает в себя сужающее устройство (диафрагму) 2, установленное в трубопроводе 1, соединительные трубки 3 для отбора давления до сужающего устройства и после него и передачи этого давления к U-образному манометру 4. Пере­пад давления Δр будет тем больше, чем больше скорость потока, т. е. чем больше расход. Следовательно, перепад давления на су­жающем устройстве является мерой расхода жидкости, газа или пара, протекающих через трубопровод.

К достоинствам расходомеров переменного перепада относится возможность использования их при различных температурах и дав­лениях измеряемой среды, а к недостаткам—потеря давления пото­ка и относительная трудность промышленного применения расхо­домеров прималых расходах.

Для измерения расхода по ме­тоду переменного перепада дав­ления в качестве сужающих уст­ройств применяют стандартные диафрагмы и сопла, изготовлен­ные в соответствии с требования­ми специальных правил.

Расходомерная диафрагма представляет собой диск с отверстием. Диафрагмы бывают бескамерные и камерные.

Беска­мерная диафрагма 2 представляет собой сталь­ной диск. имеющий концентрическое (симметричное оси) отверстие с острой кромкой со стороны входа потока и коническую часть со стороны выхода. Толщина диска не должна превышать 0,05 внут­реннего диаметра трубопровода. Бескамерные диафрагмы применя­ют в трубопроводах диаметром более 400 мм

Отбор давления производится непосредственно перед диафрагмой и после нее по хо­ду потока в трубопроводе. При этом отборное устройство, установ­ленное перед диафрагмой, обозначают знаком «+», а расположен­ное за диафрагмой—знаком «—».

Камерная диафрагма (рис. 26) состоит из диска 1 и двух кольцевых камер 2 и 3 для отбора давления до диа­фрагмы и после нее. Камеры соединяются с внутренним простран­ством трубопровода через кольцеобразные щели А и Б, расположенные непосредственно у торцовой поверхности диафрагмы. Та­ким образом, отбор давления в камерных диафрагмах производится по периметру трубопровода для измерения среднего давления в трубопроводе. К камерам присоединяют трубки 5 и 6, передающие перепад давления от диафрагм к дифманометру.

Камерные диафрагмы применяют в трубопроводах с внутренним диаметром от 50 до 400 мм. Диафрагму и кольцевые камеры изго­товляют из материалов, устойчивых к длительным воздействиям из­меряемой среды. Отверстие диска со стороны входа потока цилиндрическое на длине по оси не более 0,02 внут­реннего диаметра трубопровода, а далее расточено на конус под углом 45° у выхода потока. Кромка отверстия диска у входа потока острая, без закруглений, вмятин и заусенцев. Угол между торцовой поверхностью диафрагмы и цилиндрической частью отверстия 90°. Камерные диафрагмы устанавливают на прямолинейных участ­ках трубопроводов между двумя фланцами 4 и 7, стянутыми болтами 9. Для уплотнения соединения между фланцами и коль­цевыми камерами, а также между камерами и диском ставят про­кладки 8. Материал для прокладок выбирают в зависимости от химических свойств и давления измеряемой среды.

Дифманометры сильфонные.

Сильфонные самопишущие дифманометры. Эти дифманометры служат для измерения и регистрации на круговой су­точной диаграмме перепада давления на сужающем устройстве. В зависимости от модификации привод диаграмм может осу­ществляться либо от часового механизма, либо от синхронного электродвигателя. Отдельные модификации самопишущих диф­манометров имеют дополнительную запись статического дав­ления, а в ряде случаев—ещё и температуры газа.

Конструктивная схема сильфонного самопишущего дифма­нометра, измеряющего перепад давления, приведена на рис. 25.

Дифманометр содержит сильфонный блок 3 с сильфонами 2 и 11, заполненными жидкостью и связанными между собой штоком 4, а также измерительную пружину 8. Шток 4 через рычаг 5 и торсионную трубку 6 связан с поводком 7, который обеспечивает поворот стрелки-пера 9 самописца, пропорцио­нальный измеряемому перепаду давления на диафрагме 1.

Запись перепада давления осуществляетсяна круговой диа­грамме 10, которая вращается по часовой стрелке с равномер­ной скоростью от часового или электрического синхронного дви­гателя, совершая один оборот в сутки.

Дифманометр работает следующим образом. Разность дав­лений p1—р2 на диафрагме 1 поступает на сильфонный блок З. Сильфон 2 плюсовой камеры сжимается на величину, пропор­циональную разности давлений p1—р2 , вызывая перемещение штока 4 и поступление жидкости из внутренней полости плю­сового сильфона 2 в полость минусового сильфона 11 через дроссель 12. Усилие, возникающее на сильфонах, воспринима­ется пружиной 8. Перемещение «сильфон—шток» вызывает за­кручивание торсионной трубки 6 при помощи рычага 5, связан­ного со штоком 4.

С помощью рычага 5 и поводка 7 происходит передача дви­жения от торсионной трубки 6 на стрелку-перо 9. Изменение предела измерения дифманометра по перепаду давления осу­ществляется сменой пружины 8.

Внешний вид и габаритно-присоединительные размеры сильфонных самопишущих дифманометров типа ДСС, показаны на рис. 26. Основная погрешность 1,5%.

Турбинные расходомеры

Турбинные расходомеры состоят из следующих функциональных блоков:

- турбинный преобразователь расхода (ТПР);

- индуктивный датчик (ИД);

- Электронный блок для обработки и сигнализации импульсов;

- Искробезопасный барьер.

Принцип действия основан на преобразовании движения потока жидкости через ТПР во вращение ротора благодаря расположенным под углом к потоку лопаткам ротора.

Вращение ротора бесконтактным способом преобразуется индуктивным датчиком, смонтированным на ТПР в последовательность электрических импульсов, число которых пропорционально числу оборотов, а чистота – скорости вращения ротора.

Число оборотов ротора пропорционально протекшему через ТПР объему, а скорость вращения ротора- среднему расходу измеряемой жидкости. Каждый типоразмер ТПР генерирует свое определенное число импульсов на единицу объема протекшей через него жидкости, которое, является коэффициентом преобразования «К» в имп/м³ данного расходомера. Благодаря специальным конструктивным решениям турбинные расходомеры имеют уравновешенный («свободноплавающий») ротор, что исключает трение в торцевых подшипниках при стационарном течении жидкости, чем достигается высокая точность измерения.

Вторичные приборы измеряют объемную скорость (единица измерения, сек.) газа или жидкости, а также количество протекающего объема (еденица-объем) за время измерения. Величина объемной скорости считывается с циферблата прибора.