Расходомеры обтекания

В этих расходомерам раскол вещества определяется по положению поплавка, изменяющего площадь проходного отверстия так, что перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным.

Ротаметры. Применяются для измерения расходов чистых или слабо загрязненных жидкостей и газов, протекающих по трубопроводам без резких колебаний напора. Ротаметр это вертикальная коническая трубка, в которой поток движется снизу вверх. Поплавок может делать площадь проходного отверстия больше или меньше так, что перепада давления не будет.(См. рис.2.15). Объемный раскол измеряемого вещества (Q) определяется по формуле

Q_о =  F_к ,

где  – коэффициент расхода - безразмерная величина, учитывающая влияние трения жидкости о поплавок и стенки трубки, потерю давления, определяется экспериментально; F_к – площадь кольцевого зазора, м²; g – ускорение свободного падениям м/с²; _п – плотность материала, из которого изготовлен поплавок, кг/м³;  – плотность среды, протекающей через ротаметр, кг/м³; F_o – площадь сечения поплавка в месте наибольшего диаметра, м²; V – объем поплавка, м³.

Ротаметры изготавливают стеклянные – для местного измерения расхода; металлические – для измерения с дистанционной электрической или пневматической передачей показаний на расстояние – работают в комплекте со вторичными приборами. Диапазон измерения расходов ротаметрами широк от 0,0025 до 63 м³/ч по воде и от 0,04 до 400 м³/ч по воздуху. Диаметры условных проходов промышленных ротаметров от 3 до 150 мм, классы точности 1; 1,5, 2,5; 4.

Рис. 2.15. Функциональная схема ротаметра

Принцип действия поплавковых и поршневых расходомеров аналогичен ротаметру. Жидкость поступает под поршень и поднимает его, а также в пространство над поршнем и создает противодействие движению. Поршень соединен с сердечником передающего преобразователя.

Тахометрические расходомеры

Принцип их действия основан на использовании зависимостей скорости движения тел – чувствительных элементов, помещаемых в поток, от расхода веществ, протекающих через эти расходомеры. Наиболее распространены турбинные, камерные и шариковые расходомеры.

Турбинные расходомеры (турбинный счетчик). Под действием потока жидкости или газа вращаются подвижные элементы, например крыльчатка. Частота вращения крыльчатки пропорциональна расходу вещества, протекающему через тахометр. Частота вращения крыльчатки передается счетному устройству. Магнитоиндукционный преобразователь преобразует частоту вращения крыльчатки в стандартизованный электрический сигнал измерительной информации.

Основные достоинства:

• высокая точность;

• высокое быстродействие (т.е. реакция на изменение расхода);

• большой динамический диапазон;

• простота установки и конструкции, низкая стоимость.

Основные недостатки:

• подвижные детали подвержены износу;

• датчик должен регулярно калиброваться;

• может использоваться только в чистых жидкостях, не содержащих твердых частиц и имеющих малую вязкость (например, чистой воде);

• при перегрузке (т.е. расходах выше предельного) быстро выходит из строя;

• при разрушении может произойти загрязнение продукта;

• существуют ограничения по месту установки (может устанавливаться только в определенных точках трубовопровода, где отсутствуют сложные участки и не образуются завихрения).

Камерные тахометрические расходомеры. Подвижные элементы отмеривают или отсекают определенные объемы жидкости или газа (см. рис.2.16). Элементы закреплены на шестернях. Учет вещества основан на отсчете числа оборотов шестерней. Выпускаемые счетчики проводят измерения в диапазоне от 0 до 36 м³/ч. Класс точности 0,5; 1,0.

Рис. 2.16. Камерные (объемные) счетчики

Индикация расхода жидкости осуществляется с помощью счетчика, установленного непосредственно на измерительной головке. Для преобразования сигнала в единицы расхода или в систему контроля, или на внешний счетчик могут использоваться электронные счетчики.

Основные достоинства:

• высокая точность и сходимость результатов измерений даже при малых расходах;

• вязкость жидкости не оказывает влияния на точность измерения;

• не требует затрат энергии;

• надежность, разнообразие конструктивных вариантов исполнения;

• отсутствие требований по прямым участкам трубопрвода.

Основные недостатки:

• наличие подвижных деталей;

• необходимость технического обслуживания и повторной калибровки;

• стоимость конструкции, отвечающей санитарно-гигиеническим нормам, может оказаться довольно высокой;

• применение приводит к уменьшению напора (потерям давления);

• во избежание кавитации требуется обеспечить обратное давление;

• не пригоден для измерения расхода жидкостей, в которых присутствуют твердые частицы;

• при механической неисправности или засорении прибора может произойти заклинивание.