На поплавок действуют 3 силы

• Выталкивающая сила A, которая зависит от плотности среды и объема поплавка. Она является постоянной, если постоянна плотность среды.
• Сила гравитации G, которая зависит от массы поплавка. Поплавки могут быть изготовлены из нержавеющей стали, алюминия, титана или твердой резины.
• Напор потока S: напор потока, воздействующий на поплавок. Сила S формируется потоком. При поднятии поплавка в конической трубе увеличивается зазор между поплавком и стенкой трубы. Жидкость или газ выталкивают поплавок по направлению потока, и он поднимается до тех пор, пока кольцевой зазор не увеличится до значения, при котором наступит равновесие сил, действующих на поплавок.

Для использования ротаметра в автоматизированных системах, необходимо обеспечить считывание его показаний без участия человека. Различные предложенные для этого решения состоят в использовании оптического или магнитного определения положения поплавка.

Металлические ротаметры

Металлические ротаметры (Рис. 3) включают в себя металлическую трубу с переменным сечением 1, внутри которой располагается поплавок 2 с закрепленным на нем постоянным магнитом 3. Под воздействием постоянного давления (например, протекающей жидкости) поплавок занимает определенное положение. Также ферромагнитная шайба из стали закреплена на стрелке указателя расхода. Под воздействием магнита поплавка возникает отклонение стрелки. Шкала размечена под определенную жидкость или газ. Такие ротаметры в автоматизированных системах снабжены преобразователем угла поворота в напряжение или в цифровую форму.

Электромагнитные расходомеры, расходомеры с переменным и постоянным магнитным полем.

Неоспоримые достоинства электромагнитных расходомеров — отсутствие гидродинамического сопротивления, отсутствие подвижных механических элементов, высокая точность, быстродействие — определили их широкое распространение

В участок трубы из немагнитного материала, изнутри покрытого неэлектропроводной изоляцией и расположенного между полюсами магнита, устанавливаются два электрода перпендикулярно потоку жидкости направлению расположения силовых линий магнитного поля. При этом вычисляется разность потенциалов на электродах, которая прямо пропорциональна объемному расходу.

Измеряя э. д. с., наведенную в электропроводной жидкости, которая при своем движении пересекает магнитное поле первичного преобразователя, можно определить среднюю скорость текущей жидкости, а вместе с тем и объемный расход.

Постоянное магнитное поле применяют для вычисления расхода расплавленных металлов. Переменное магнитное поле применяют для вычисления расхода жидкостей с ионной проводимостью.

Постоянное магнитное поле

Преимущества:

• магнитная система относительно проста
• измерение расходов, изменяющихся с высокой частотой
• отсутствие помех
• измерение расхода веществ с малой электрической проводимостью
• быстродействие

Но постоянному магнитному полю свойственен существенный недостаток – поляризация электродов, при которой изменяется сопротивление преобразователя, а следовательно, появляются существенные дополнительные погрешности

Другим недостатком преобразователя расхода с постоянным магнитным полем является трудность усиления напряжения постоянного тока, особенно при большом внутреннем сопротивлении преобразователя.

Для съема выходной э. д. с. преобразователя расхода служат электроды 2 и 3, проходящие через стенку трубы 1.

.

Переменное магнитное поле

При применении в электромагнитных расходомерах переменного магнитного поля имеются ограничения и помехи.

• Вместе с токами проводимости в преобразователе расхода протекают токи смещения.
• При переменном магнитном поле наряду с полезным сигналом возникает паразитная, так называемая трансформаторная ЭДС, индуцируемая в контуре площадью S, образованном электродами, выводными проводами и измерительным прибором.

1 – труба, 2,3 – электроды, 4 – электромагнит, ПЭПР – первичный электромагнитный преобразователь, УП – промежуточный измерительный усилитель-преобразователь. Rн – сопротивление внешней нагрузки (вторичный прибор)

При sin-ой изменяющейся магнитной индукцией имеем:

При достаточно высокой частоте f поляризация отсутствует, но появляется паразитный трансформаторная ЭДС (Eт), которая наводится рабочим магнитным полем.

В современных расходомерах для ее полного устранения используется сдвиг по фазе на 90° между Е и Ет. В этом случае измерительная схема содержит два канала, один из которых предназначен для измерения полезного сигнала, второй—для компенсации трансформаторной ЭДС. С помощью фазочувствительных детекторов по первому каналу пропускается только информативный сигнал, который затем измеряется показывающим или регистрирующим прибором. По второму каналу проходит только сигнал, пропорциональный Ет который затем по цепи отрицательной обратной связи поступает на вход схемы и компенсирует трансформаторную ЭДС.

43. Теплосчетчики. Основные термины и определения. Факторы, учитываемые при расчете тепла.

Для регистрации расхода теплоносителя в составе теплосчетчика применяется расходомер (или два расходомера). Для вычисления количества теплоты нам достаточно одного расходомера, чаще его устанавливают на подающем трубопроводе. Для регистрации утечек или разбора теплоносителя из системы отопления устанавливают второй расходомер на обратном трубопроводе. Разница в показаниях прошедшего теплоносителя на подающем и обратном трубопроводе будет количество теплоносителя оставленного на объекте (слитый теплоноситель, утечка и т.д.).
Для вычисления температуры теплоносителя, в составе теплосчетчика используются температурные датчики, которые устанавливаются по одному в подающий и обратный трубопровод.

Количество тепла определяется как произведение расхода теплоносителя прошедшего через систему отопления и разницы температур на входе и выходе из неё.

Q = G · (t1 - t2),

где G - массовый расход теплоносителя; t1 и t2 - температуры теплоносителя на входе в систему и на выходе из неё соответственно.