Министерство образования и науки Российской Федерации

Реферат - Приборы для измерения расхода жидкости и газа - файл n1. doc(147. 9 kb. )( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( n1. docМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «» Кафедра гидравлики РЕФЕРАТ на тему: «Приборы для измерения расхода жидкости и газа» Работу выполнил Студент группы ________ Дата Часть 1 Стр.

1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ МАССОВОГОРАСХОДА ГАЗА..... 32. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО МАССОВОГОРАСХОДОМЕРА ДЛЯ ГАЗОВ.. 43. ТИПЫ РАСХОДОМЕРОВ-СЧЕТЧИКОВ ГАЗА... 51. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА ИМАССЫ ВЕЩЕСТВ... 142. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ..... 143. РАСХОДОМЕРЫ ОБТЕКАНИЯ154. ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ175. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ186. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯ. 197. ТЕПЛОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ.. 208. ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ.. 219. АКУСТИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ21ЛИТЕРАТУРА... 231. ПРИНЦИП РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ МАССОВОГО"Расходомер в технике, прибор для измерения расхода - объёма или массы среды, протекающей через прибор в единицу времени.

Используется для контроля и учёта жидкости, пара или газа при их производстве, отпуске, потреблении и хранении, а также служит для регулирования технологических и теплоэнергетических процессов в автоматических системах контроля и регулирования. Р. , работающие в течение произвольного промежутка времени, называются счётчиками жидкости и газа; они могут использоваться как самостоятельными приборы или входить в измерительный узел топливомаслораздаточной колонки и т. п. установок. Иногда Р. снабжают интеграторами - устройствами для суммирования измеряемых масс или объёма. "Что такое массовый расход газа? Возьмем воображаемый цилиндр емкостью 1 литр, который герметично закрыт с одной стороны наглухо, а с другой - подвижным поршнем пренебрежимо малого веса.

Этот цилиндр содержит 1 литр воздуха при нормальном давлении (приблизительно 1 бар). Масса такого объема воздуха (при температуре равной 0`С) составляет 1,293 грамм. Если переместить поршень на половину расстояния до дна цилиндра, то объем воздуха в цилиндре сократится наполовину и составит 0,5 литра, давление будет равным примерно 2 бара, но масса не изменится и составит 1,293 грамм, так как общее количество молекул воздуха, содержащихся в цилиндре, не изменилось.

Если следовать этому примеру, то массовый расход следовало бы измерять единицами массы в минуту, такими как "грамм в минуту" или "миллиграмм в секунду" или другими. Большинство из нас однако привыкли мыслить и работать с газами, пользуясь объемными единицами (литры, куб.

метры и пр. ). Эта проблема не возникает, если оговорить условия (температуру и давление), при которых измеряется объем. В качестве таких условий были выбраны: температура равная 0`С и давление равное1,013бар. Таким образом, измерители расхода газа (массовые расходомеры), измеряют расход газа в объемных единицах в минуту при нормальных условиях, вне зависимости от того, какова была реальная температура газа и его давление в момент измерений.

Другими словами, эти измерители "отсчитывают количество молекул", которое прошло через прибор. Следует всегда помнить о том, что приводимые в руководствах и технических описаниях величины объемных расходов соответствуют нормальным условиям (температура равная 0`С и давление равное 1,013 бар). Например, если выбрать в качестве базовой температуру не 0`С, а 20`С, то разница в измерениях составит 7%! 2. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО МАССОВОГОспециальный "элемент сопротивления потоку", обеспечивающий идеальное расщепление потока с целью отвода его части в канал измерительной ячейкиспециальная измерительная ячейка, обеспечивающая сверхстабильную температурную стабильность сенсора.

Элемент сопротивления потоку представляет собой набор специальных дисков из нержавеющей стали с прецизионно вытравленными каналами в них. Размер каждого канала соответствует размеру измерительного капилляра сенсора. Конструкция элемента сопротивления потоку обеспечивает стабильный коэффициент отношения потока через сенсор и мимо него. Причем это отношение остается постоянным во всем диапазоне изменения параметров эксплуатации прибора. змерительная ячейка (сенсор) состоит из капилляра (измерительного канала), двух термосопротивлений (RT1 и RT2) и нагревательного элемента (RH) между ними. Часть газа, ответвляемая элементом сопротивления потоку, проходит по капилляру и нагревается с помощью нагревательного элемента.

Термосопротивления предназначены для регистрации температуры газа до (T1) и после (T2) нагревательного элемента. Разность этих температур (T2-T1) прямо пропорциональна массовому расходу газа. Электронная часть измерителя обеспечивает преобразование сигнала от измерительной ячейки в стандартный линейный унифицированный выходной сигнал OUT UT (0.. 5В, 0.. 10В, 0.. 20мА, 4.. 20мА). Если прибор является не только измерителем, но и регулятором, то электронная схема на основе разницы сигналов задания (SET OINT) и измерения (OUT UT), вырабатывает сигнал управления (в соответствии с законами ПИД-регулирования) для поддержания постоянного расхода с высокой точностью.

3. ТИПЫ РАСХОДОМЕРОВ-СЧЕТЧИКОВ ГАЗА3. 1. Турбинные счетчики газа. ыполнены в виде трубы, в которой расположена винтовая турбинка, как правило, с небольшим перекрытием лопаток одной другую. В проточной части корпуса расположены обтекатели, перекрывающие большую часть сечения трубопровода, чем обеспечивается дополнительное выравнивание эпюры скоростей потока и увеличение скорости течения газа. Кроме того, происходит формирование турбулентного режима течения газа, за счет чего обеспечивает линейность характеристики счетчика газа в большом диапазоне. Высота турбинки, как правило, не превышает 25-30% радиуса. На входе в счетчик в ряде конструкций предусмотрен дополнительный струевыпрямитель потока выполненный или в виде прямых лопаток или в виде «толстого» диска с отверстиями разного диаметра.

Установка сетки на входе турбинного счетчика, как, правило, не применяется, так как ее засорение уменьшает площадь проходного сечения трубопровода, соответственно увеличивает скорость течения потока, что приводит к увеличению показаний счетчика. Преобразование скорости вращения в турбинки в объемные значения количества прошедшего газа осуществляется путем передачи вращения турбинки через магнитную муфту на счетный механизм, в котором путем подбора пар шестеренок (во время градуировки) обеспечивается линейная связь между скоростью вращением турбинки и количеством пройденного газа.

Другим методом получения результата количества пройденного газа в зависимости от скорости вращения турбинки является использование для индикации скорости магнитоиндукционного преобразователя. Лопатки турбинки при прохождении вблизи преобразователя возбуждают в нем электрический сигнал, поэтому скорость вращения турбинки и частота сигнала с преобразователя пропорциональны.

При таком методе преобразование сигнала осуществляется в электронном блоке, так же как и вычисление объема прошедшего газа. Для обеспечения взрывозащищенности счетчика блок питания должен быть выполнен с взрывозащитой. Однако применение электронного блока упрощает вопрос расширения диапазона измерения счетчика (для счетчика с механическим счетным механизмом 1:20 или 1:30), так как нелинейность характеристики счетчика, проявляющаяся на малых расходах, легко устраняется применением кусочно-линейной аппроксимацией характеристики (до 1:50), чего в счетчике с механической счетной головкой сделать нельзя. Для измерения расхода турбинные счетчика газа СГ-16М и СГ-75М имеют взрывозащищенный импульсный выход (геркон) «сухие контакты реле» с частотой 1 имп.

/1куб. м. и не взрывозащищенный импульсный выход (оптопара) с частотой импульсов 560 имп/куб. м. 3. 2. Ротационный счетчик газа. ринцип действия счетчика заключается в обкатывании двух роторов специально спрофилированной формы (напоминающую цифру «восемь»), друг по другу под действием потока газа. Синхронность обкатывания роторов обеспечивается специальными шестеренками, соединенными с соответствующим ротором и между собой. Для обеспечения точности измерения профиль роторов и внутренняя поверхность корпуса счетчика должны быть выполнены с высокой точностью, что достигается применением специальных технологических приемов обработки этих поверхностей.

Необходимо выделить несколько преимуществ этих типов счетчиков перед турбинными. Большой диапазон измеряемых расходов (до 1:160) и малая погрешность при измерении переменных потоков. Второе свойство - делает их незаменимыми для измерения расхода газа потребляющих «крышными» котельными, работающих в импульсном режиме. Любое направление газа через счетчик. Отсутствие требований к наличию прямых участков за счетчиком и перед ним. Ротационные счетчики RVG (также как и DELTA и ROOTS ) могут доукомплектовываться, кроме штатного низкочастотного датчика (геркон) с частотой срабатывания 10 имп/куб.

м. , среднечастотным Е-300 с частотой срабатывания до 200 имп/куб. м. , и высокочастотным до 14025 имп. /куб. м. 3. 3. Вихревые расходомеры-счетчики. ринцип действия основан на эффекте возникновения периодических вихрей при обтекании потоком газа тела обтекания. Частота срыва вихрей пропорциональна скорости потока и, соответственно, объемному расходу.

Индикацию вихрей может осуществляться термоанемометром (ВРСГ-1) или ультразвуком (ВИР-100, СВГ. М). По диапазону измерения счетчики занимают промежуточное значение между турбинными и ротационными до 1:50. В связи с тем, что в данном типе счетчиков отсутствуют подвижные элементы, нет необходимости в системе смазки, необходимой для турбинных и ротационных счетчиков. Появляется возможность использовать данный тип счетчиков для измерения количества кислорода, который измерять турбинными и ротационными счетчиками категорически нельзя из-за сгорания масла в среде кислорода.

Также верхний предел измерения расхода для данного типа прибора выше, чем у турбинных, например для Ду=200 мм. Турбинные счетчики применяются до 2500 м 3/час, а ВРСГ-1 до 5000 м 3/час. 3. 4. Ультразвуковые расходомеры-счетчики газа. ринцип действия заключается в направлении ультразвукового луча в направлении по потоку и против потока и определении разницы времени прохождения этих двух лучей. Разница во времени пропорциональна скорости течения газа. До 2002 года в России ультразвуковые расходомеры на газ не выпускались. В настоящее время выпускаются ультразвуковые расходомеры «Гобой-1» на расходы 10, 16, 25, 40, 65, 100 м 3/ч, на трубопроводы от 25 до 80 мм. , для абсолютных давлений до 2 кгс/см 2, УБСГ-001на расходы от 0,1 до 16 м 3/ч.

, УБСГ-002 на расходы от 0,16 до 25 м 3/ч Ду=1. 1/4, (32 мм) и «ГАЗ-001» для трубопроводов большего диаметра (более 100 мм. ) и для давлений до 60 кгс/см 2, но полного типоразмерного ряда Производитель не опубликовал. Ультразвуковой расходомер-счетчик «Днепр-7» с накладными датчиками излучателями-приемниками. Принцип действия расходомера-счетчика основан на преобразовании доплеровской разности частот отражений ультразвука от движущихся неоднородностей потока, линейно зависящей от скорости движения потока. 3. 5. Мембранные счетчики газа. ринцип работы счетчика основан на перемещении подвижных перегородок (мембран) камер при поступлении газа в счетчик. Впуск и выпуск газа, расход которого необходимо измерить, вызывает переменное перемещение мембран и через систему рычагов и редуктор приводит в действие счетный механизм.

Мембранные счетчики отличаются большим диапазоном измерения до 1:100, но рассчитаны для работы при низком давлении газа, какправило, не более 0,5 кгс/см 2. Мембранные счетчики в основном предназначены для измерения расхода газа в домах, коттеджах. Если турбинные и ротационные счетчики газа сопровождаются шумом, связанным с вращением подвижных элементов, то мембранные счетчики работают бесшумно.

Они не требуют смазки во время эксплуатации, в то время как турбинные счетчики необходимо смазывать раз в квартал. Однако при больших расходах более 25 м 3/ч размеры счетчиков становятся довольно большими. 3. 6. Струйные счетчики газа. ринцип работы основан на колебании струи газа в специальном струйном генераторе. Струя газа попеременно перебрасывается из одного устойчивого положения в другое и создает при этом пульсации давления и звука с частотой пропорциональной скорости течения газа и соответственно объемного расхода.

В электронном преобразователе происходит вычисление количества пропущенного газа. В настоящее время серийно выпускаются толь две модификации струйных бытовых счетчиков газа СГ-1 для измерения расхода 0,03 1,2 м 3/ч и СГ-2 для 0,03 6,0 м 3/ч.

3. 7. Левитационный счетчик газа. вляется тахометрическим прибором, в котором подвижный элемент вращается в газовых подшипниках. Скорость вращения подвижного элемента пропорциональна объемному расходу. Вторичный преобразователь преобразует скорость вращения в электрический сигнал, который в электронном блоке преобразуется в измеренное количество пройденного газа.

Результаты индицируются на индикаторе. Диапазон измеряемых расходов от 0,03 до 7 м 3/ч. Температура измеряемого газа от 50 до +50 0С. Температура окружающей среды 30 до +50 0С. Основная погрешность a 1,5%. 3. 8. Барабанные счетчики газа. ринцип действия состоит в том, под действием перепада давления газа происходит вращение барабана, разделенного на несколько камер, измерительный объем которых ограничен уровнем затворной жидкости.

При вращении барабана периодически разные камеры заполняются и опорожняются газом. Ранее выпускаемые барабанные газовые счетчики ГСБ-160 на пределы измерения 0,08-0,24 м 3/ч. ГСБ-400 на пределы 0,2-6 м 3/ч. В настоящее время не выпускаются. Основная погрешность измерения 1,0%. Импортные барабанные счетчики Ritter в России сертифицированы не все выпускаемые фирмой типоразмеры, как правило, используются в качестве образцовых средств. Основная погрешность измерения 0,2%. Диапазоны измерения всех семи типоразмеров от 1 л/ч до 18000 л/ч. 3. 9. Ультразвуковой счетчик газа ГОБОЙ-1четчик состоит из первичных преобразователей расхода, давления, температуры, информационно-вычислительного блока и выполнен в едином корпусе.

Маркировка относится ко всему счетчику. По устойчивости к климатическим воздействиям, исполнение «Н » соответствуют исполнению УХЛ4. 2 по ГОСТ15150, для работы при температуре окружающей среды от 0 до 50`С, а исполнение «Т» соответствует исполнению УХЛ3 по ГОСТ 15150 для работы в интервале температур от -40 до +50`С. Счетчик относится к многофункциональным многоканальным, ремонтируемым и невосстанавливаемым изделиям. Счетчик изготовлен в соответствии с техническими условиями ТУ 311-00227465. 059-01. по пределам температуры окружающей среды: от минус 40`С до плюс 50`С; от 0 до плюс 50`С. 3. 10. Турбинные счетчики газа СГИзмерение объема плавно меняющихся потоков очищенных, неагрессивных, одно- и многокомпонентных газов (природный газ, воздух, азот, аргон и др. ) при использовании в установках промышленных и коммунальных предприятий (для учета при коммерческих операциях).

Отличительные особенности Возможность работы с электронными корректорами объема газа ЕК-88/К, ЕК-87 (коммерческий учет)Основные характеристики 3. 11. Расходомер газа и пара ВИР-100реобразователи давления КОРУНД предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование избыточного давления, разряжения и разности давлений (КОРУНД-ДД), избыточного давления (КОРУНД-ДИ) жидких и газообразных сред, неагрессивных к материалам контактирующих изделий (титановые сплавы), в унифицированный выходной сигнал постоянного тока. Технические характеристики 3. 12. Вихревой расходомер-счетчик газа ВРСГ-1ихревой расходомер-счетчик газа ВРСГ-1 предназначен для измерения объема горючих неагрессивных и инертных газов и приведения объема к нормальным условиям (760 мм.

рт. ст. и 20 `С) по ГОСТ 2939 «Газы. Условия для определения объема». Расходомер-счетчик также позволяет контролировать текущий объемный расход газа, приведенный к нормальным условиям, температуру и давление рабочего газа в трубопроводе, и суммарное время наработки прибора. Приведение объема газа к нормальным условиям в расходомере-счетчике ВРСГ-1 осуществляется автоматически путем одновременного измерения параметров потока газа тремя самостоятельными датчиками: расхода, давления и температуры с последующим вычислением.

Основные достоинства Принцип действия Принцип действия расходомера-счетчика ВРСГ-1 основан на измерении частоты образования вихрей, возникающих в потоке газа при обтекании неподвижного тела. При введении в трубопровод перпендикулярно потоку неподвижного тела поочередно, то с одной, то с другой стороны происходит срыв вихрей, которые образуют позади тела обтекания двойную цепочку постепенно рассеивающихся вихрей, создавая, так называемую, «дорожку Кармана».

Частота вихреобразования, прямо пропорциональна объемному расходу рабочего газа. Высокая точность и качество Использование частотного вихревого сигнала, микропроцессорная обработка сигнала и индивидуальная градуировка расходомеров-счетчиков на образцовых расходомерных установках обеспечивают высокую точность и помехоустойчивость в самых сложных условиях применения. Высокая точность постоянна во всем диапазоне измерений расхода, а частотный вихревой сигнал обеспечивает долговременную стабильность показаний, воспроизводимость и отсутствие дрейфа нуля. Простота и удобство Отсутствие подвижных частей, подверженных износу, нечувствительность к превышению верхнего предела измерений расхода, простота представления информации позволяют обеспечить минимальные затраты на пусконаладочные работы и техническое обслуживание.

Расходомер-счетчик ВРСГ-1 комплектуется устройством последовательного интерфейса RS-232 или RS-485 (по выбору заказчика), что позволяет передавать измеряемые параметры на центральную ЭВМ, АСУ или регистратор. Функциональные характеристики 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА И МАССЫ ВЕЩЕСТВРасход вещества это масса или объем вещества, проходяще]го через данное сечение канала средства измерения расхода в еди]ницу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряет]ся расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м/ч и т. д. ), а массовый в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д. ). Расход вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих собой средства измерений или измерительные при]боры расхода.

Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для измерения массы или объема веще]ства, проходящего через средство измерения в течение любого, про]извольно взятого промежутка времени.

В этом случае они называ]ются расходомерами со счетчиками или просто счетчиками. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора. 2. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯОдним из наиболее распространенных средств измерений расхо]да жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, яв]ляются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройст]ва, дифманометра, приборов для изме]рения параметров среды и соедини]тельных линий.

В комплект расходомерного устройства также входят пря]мые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными со]противлениями. Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока из]меряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давле]ния, зависящий от расхода.

В качестве стандартных (нормализованных) сужа]ющих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла Вентури и трубы- Вентури. В качестве измерительных прибо]ров применяются различные дифференциальные манометры, рас]смотренные в главе VII, снабженные показывающими, записываю]щими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о рас]ходе в соответствующей форме и виде.

Измерительная диафрагма представляет собой диск, установ]ленный так, что центр его лежит на оси трубопровода (рис. VIII. 1). При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после ее образуются зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит по]теря давления р.

Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом се]чении становится меньше статического давления перед сужающим устройством.

Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара. Из рис. VIII. 1 видно, что давление по оси трубопровода, пока]занное штрихпунктирной линией, несколько отличается от давления вдоль стенки трубопровода только в средней части графика. Через отверстия 1 и 2производится измерение статических давлений до и после сужающего устройства. 3. РАСХОДОМЕРЫ ОБТЕКАНИЯПринцип действия расходомеров обтекания основан на зависи]мости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающе]го динамическое давление обтекающего его потока, от расхода ве]щества. Широко распространенными расходомерами обтекания яв]ляются расходомеры постоянного перепада давления ротаметры, поплавковые и поршневые. Принцип действия расходомеров посто]янного перепада давления основан на зависимости от расхода ве]щества вертикального перемещения тела поплавка, находящего]ся в потоке и изменяющего при этом площадь проходного отвер]стия прибора таким образом, что перепад давления по обе сторо]ны поплавка остается постоянным.

В некоторых расходомерах обтекания, называемых расходомерами обтека]ния компенсационного -типа, перемещение тела обтекания измеряется по величи]не давления, создающего усилие, приложенное к телу и уравновешивающее динамическое давление потока на него. асходомеры постоянного перепада давления ротаметры применяются для измерения расходов однородных потоков чистых и слабозагрязненных жидкостей и газов, протекающих по трубопроводам и не подверженных значительным колебаниям. Особенно широко они используются в ви]нодельческом, спиртовом, ликерно-водочном и других производствах.

Ротаметр (рис. VIII. 4) представляет собой длинную коническую трубку1,располагаемую вертикально, вдоль которой под действием движуще]гося снизу вверх потока перемещается поплавок2. По]плавок перемещается до тех пор, пока площадь коль]цевого отверстия между поплавком и внутренней по]верхностью конусной трубки не достигнет такого раз]мера', 'при котором перепад давления по обе стороны поплавка не станет равным расчетному.

При этом дей]ствующие на поплавок силы уравновешиваются, а по]плавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному. значению расхода. Рассмотрим силы, действующие на поплавок. Мас]са поплавка в рабочем состоянии, т. е. при пол]ном погружении в измеряемую среду (в кг),Поплавковый расходомер постоянного перепада давления (рис. VIII. 5) состоит из поплавка1 и конического седла 2,расположен]ных в корпусе прибора (отсчетное устройство на схеме не показа]но). Коническое седло выполняет ту же роль, что и коническая трубка ротаметра. Различие заключается в том, что длина и диа]метр седла примерно равны, а у ротаметров длина конической трубки значительно больше ее диаметра. В поршневом расходомере (рис.

VIII. 6) чувствительным эле]ментом является поршень /, перемещающийся внутри втулки 2. Втулка имеет входное отверстие 5 и выходное отверстие 4,кото]рое является диафрагмой переменного сечения. Поршень с помощью штока соединен с сердечником передающего преобразователя3. Протекающая через расходомер жидкость поступает под поршень и поднимает его. При этом открывается в большей или меньшейстепени отверстие выходной диафрагмы. Жидкость, протекающая через диафрагму, одновременно 'заполняет также пространство над поршнем, что создает противодействующее усилие.

4. ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫРасходомеры этой группы широко применяются практически во всех отраслях пищевой промышленности. Принцип их действия основан на использовании зависимостей скорости движения тел чувствительных элементов, помещаемых в поток, от расхода ве]ществ, протекающих через эти расходомеры. Известно большое число разновидностей тахометрических расходомеров, однако в практике для измерения расхода самых разнообразных жидкостей и газов широко распространены турбинные, шариковые и камер]ные расходомеры. Камерные тахометрические расходомеры представляют собой один или несколько подвижных элементов, отмеривающих или от]секающих при своем движении 'определенные объемы жидкости или газа. Существует большое число конструкций, камерных рас]ходомеров жидкостей и газов.

Овально-шестеренчатый счетчик жидкостей (рис. VIII. 11) состоит из двух одинаковых овальных шестерен, вращающихся под действием перепада давления жидко]сти, протекающей через его корпус. В положении / правая шестер]ня отсекает некоторый объем жидкости1; так как на эту шестерню действует крутящий момент, она поворачивается по часовой стрел]ке, вращая при этом левую шестерню против часовой стрелки. В по]ложении // левая шестерня заканчивает отсекание новой порции жидкости2,а правая выталкивает ранее отсеченный объем 1 в выходной патрубок счетчика.

В это время вращающий момент дей]ствует на обе шестерни. В положении /// ведущей является левая шестерня, отсекающая объем2. В положении IV правая шестерня заканчивает отсекание объема 3,а левая выталкивает объем 2. В положении V полностью отсекается объем 3; обе шестерни сде]лали по пол-оборота, и ведущей стала опять правая шестерня. Вторая половина оборота шестерен протекает аналогично. Таким образом, за один полный оборот шестерен отсекается четыре до]зирующих объема. Учет жидкости основан на отсчете числа оборотов шестерен. Выпускаются счетчики, обеспечивающие измерение в диапазоне от 0,8 до 36 м/ч. Диаметры условных проходов 15 SO мм; класс точности 0,5; 1,0. 5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫЭлектромагнитные (индукционные) расходомеры предназначе]ны для измерения расхода жидких различных сред, в том числе пульп с мелкодисперсными неферромагнитными частицами, с элек]трической проводимостью не ниже 5-10 См/м, протекающих в закрытых полностью заполненных трубопроводах.

Широко приме]няются в различных отраслях пищевойпромышленности. Электромагнитные расходомеры выполняются в виде двух от]дельных блоков: измерительного преобразователя расхода и изме]рительного блока передающего преобразователя, в котором осу]ществляется приведение сигнала, полученного от измерительного преобразователя, к стандартизован]ному виду, удобному для дальней]шего использования.

Измерительный преобразователь расхода электромагнитного расходо]мера (рис. VIII-. 15) состоит из не]магнитного" участка трубопровода3 с токосъемными электродами 4 и яр]ма электромагнита 2 с обмоткой воз]буждения 1,охватывающего трубо]провод. При протекании электропро]водных жидкостей по немагнитному трубопроводу3 через однородное магнитное поле, создаваемое магнитом2,в жидкости, которую можно представить как движущийся проводник, возникает электродвижу]щая сила, снимаемая электродами4. Эта ЭДС Е E = Blv cp,(VIII.

27)где В электромагнитная индукция в зазоре между полюсами магнита, Т;I расстояние между электродами, м; рр средняя скорость потока, м/с. Поскольку площадь сечения трубы постоянна, ЭДС, снимаемаяс электродов, может быть выражена через объемный расход жид]кости:E ^ BQ о lDy,(VIII. 28)внутренний (условный) диаметр трубы, равный расстоянию между электродами, м. Далее сигнал, пропорциональный расходу, подается на измери]тельный блок (на рис. VIII. 15 не показан), где он приводится к стандартизованному виду, и затем передается к прибору или друго]му измерительному устройству. Индукционные расходомеры рассчитаны на условные проходы от 10 до 300 мм и обеспечивают измерение в пределах от 0,32 до 2500 м/ч.

Класс точности 1. 6. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯЭти расходомеры применяются для измерения расхода загрязненных жидкостей, известкового молока, диффузионного сока, сус]ла-самотека и т. п. Принцип действия приборов основан на зави]симости уровня жидкости в сосуде от расхода при свободном истечении ее через калиброванное отверстие (щель) в дне или боковойстенке.

Профиль и диаметр отверстия рассчитываются таким обра]зом, чтобы указанная зависимость была линейной. Используя уравнение (VIII. 29), можно вывести зависимость между Q иН для отверстия любой формы. Для получения равно]мерной шкалы прибора эта зависимость должна быть линейной:Q = KH. (VIII. 30)где К коэффициент пропорциональности. К = Qmах/Hmах- (VIII. 31),Щелевой расходомер с калиброванным незатопленным отвер]стием (щелью) в стенке корпуса (рис. VIII. 16) представляет собой емкость корпус /, разделенный перегородкой4 с профилирован]ной щелью. В левой части корпуса, куда подается измеряемая жидкость через подводящий патрубок, производится измерение ее уровня с помощью пьезометрической уровнемерной трубки2 и из]мерительного прибора дифманометра 3 Для измерения уровня жидкости могут приме]няться и другие типы уровнемеров.

Жидкость, поступающая в левый отсек корпуса, заполняет его, переливается через профилированную щель и через слив уходит В-приемник и далее по назначению. Другой тип расходомера с отверстием в дне сосуда (рис. VIII. 17) состоит из приемника сосуда переменного уровня1,корпуса 2, выходного отверстия с калиброванной диафрагмой или соплом3. Высота столба жидкости над калиброванным отверстием 3 изме]ряется с помощью уровне дифманометра 4. Щелевые расходомеры хорошо зарекомендовали себя при изме]рении сильно загрязненных и быстро кристаллизующихся жидко]стей и растворов.

Диапазон измерения 0,150 м/ч; основная по]грешность устройства в комплекте с вторичным прибором a3,5%. Приборы входят в систему ГСП. 7. ТЕПЛОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫТепловые расходомеры могут применяться при измерении не]больших расходов практически любых сред при различных их па]раметрах. Кроме того, они весьма перспективны для измерения расхода очень вязких материалов (опары, теста, фруктовых начи]нок, паст и т. п. ). Принцип действия их основан на использовании зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового расхода этого вещества. Тепловые расходомеры могут выполняться по трем основным принципиальным схемам: калориметрические, основанные на нагреве или охлаждении по]тока посторонним источником энергии, создающим в потоке раз]ность температур; теплового слоя, основанные на создании разности температур с двух сторонпограничного слоя;термоанемометрические, в которых используется зависимость между количеством теплоты, теряемой непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовым расходом вещества.

Выбор принципиальной схемы измерения зависит от измеряемой среды, необходимой точности, типа используемых термочувстви]тельных элементов и режима нагрева.

Чувствительными элементами термоанемометрического тепло-sore расходомера опары и теста (рис. VIII. 18). являются резисто]рыR 1 и R 2,помещаемые (наматываемые) на стенке трубопровода на некотором расстоянии друг от друга. Манганиновые резисторыR 3 н R 4 служат для создания мостовой схемы, питаемой от источ]ника напряжения Uпит.

Сигнал раз]баланса, пропорциональный измене]нию расхода, подается на электрон]ный усилительЭУ,где усиливается и после этого управляет вращением реверсивного электродвигателя РД,который, производя перестановку. движка компенсирующего перемен]ного резистораR r,изменяет напря]жение питания до тех пор, пока раз]баланс в измерительной диагонали моста не станет равным заданному. Мерой расхода могут служить пока]зания амперметра, ваттметра (на схеме не показан) или положение движкаR p.

С помощью тепловых расходомеров может быть обеспечена точность измерения расхода вязких продуктов a2 2,5%. 8. ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫнастоящее время разработаны и имеют весьма широкие пер]спективы применения вихревые расходомеры, принцип действия ко]торых основан на зависимости от расхода частоты колебаний давления среды, возникающих в по]токе в процессе вихреобразования. Измерительный преобразова]тель вихревого расходомера (рис. VIII. 19) представляет собой завихритель 1, вмонтированный в тру]бопровод, с помощью которого поток, завихряется (закручивает]ся) и поступает в патрубок2.

На выходе из патрубка в расширяю]щейся области 4 установлен элек]троакустический преобразователь 3,воспринимающий и преобразу]ющий вихревые колебания потока в электрический сигнал, который далее приводится к нормализован]ному виду, отвечающему требованиям ГСП. 9. АКУСТИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫДля измерения расходов загрязненных, агрессивных и быстро-кристаллизующихся жидкостей и пульп, а также потоков, в которых возможны большие изменения (пульсации) расходов и даже изме]нения направления движения, когда не могут быть применены дру]гие виды расходомеров, используются расходомеры акустические, чаще всего ультразвуковые. Преимуществами акустических расхо]домеров также являются бесконтактность измерений, отсутствие движущихся частей в потоке, отсутствие потерь давления в трубо]проводах и др.

Принцип действия акустических расходомеров основан на зави]симости акустического эффекта в потоке от расхода вещества. Из]вестно несколько методов использования звуковых (ультразвуко]вых) колебаний для измерения расходов жидкостей и газов.

Один из них, так называемый фазовый, основан на том, что при распро]странении звуковой волны в движущейся среде время ее прохожде]ния от источника до приемника определяется не только скоростью распространения звука в данной среде, но и скоростью движения самой среды. Если звуковая волна направлена по движению пото]ка, скорости их складываются, если против потока, вычитаются. Разность времени прохождения звука по направлению потоками против него пропорциональна скорости потока, а следовательно, расходу протекающей жидкости. кустический расходомер,работаю]щий по двухканальной фазовой схеме (рис.

VIII. 20), состоит из ультразвуко]вого генератораУЗГ,являющегося ис]точником питания; излучающих пьезо-преобразователей ИП1 и ИП2; прием]ных пьезопреобразователей ПП1 и ПП2; фазовращающего устройства ФУ для устранения путем асимметрии ка]налов преобразователей возникающих фазовых сдвигов;' электронного усили]теля Ус и измерительного прибора ИП,который градуируется в единицах рас]хода. В качестве пьезоэлементов в пре]образователях чаще всего применяются пластины из титанита бария, могут так]же использоваться пьезоэлементы из кварца, титанита циркониевой керами]ки, а также магнитострикционные.

Импульсы ультразвука посылаются под углом к оси трубопровода так, что их направление в одном канале совпа]дает с направлением потока, а в другом направлено против потока. При отсутствии движения жидкости время передачи импульса т (в с) на расстояниеd. В последнее время получают распространение ультразвуковые расходомеры, в которых используется эффект Доплера, заключающийся в том, что ультра]звуковые волны, генерируемые излучателями, отражаются от взвешенных частиц, завихрений, пузырьков газа и т. п. в потоке измеряемой среды и воспринимают]ся приемниками отраженных излучений. Разность между частотами излучаемых и отраженных акустических волн позволяет определить скорость потока.

Измерительный преобразователь таких расходомеров представляет собой устройство, состоящее из двух пьезокристаллов, один из которых является гене]ратором ультразвуковых колебаний, излучаемых под утлом к потоку измеряемой среды, а второй приемником отраженных колебаний. Излучаемый и отражен]ный сигналы сравниваются с помощью специальных электронных устройств. 1. Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств. -М. :Машиностроение. -1983. 2. Прохоров В. А. Основы автоматизации аналитического контроля химических производств. -М. :Химия -I984. 3. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в пищевой промышленности/ Л.

А. Широков. В. И. Михаилов и др. ; под ред. Л. А. Широкова. -М. : Агропромиздат. -1986. 4. Петров И. К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности. -М. : Агропромиздат -I986. 5. Пронько В. В. Технологические приборы и КИП в пищевой промышленности. -М. : Агропроиздат. -1989.