5 Автоматический контроль расхода. Приборы измерения расхода

Количество вещества, протекающее по трубопроводу в единицу времени, называется расходом, а приборы, измеряющие расход – расходомерами, а измеряющие суммарный объем или массу вещества называются счетчиками количества.

Все приборы для измерения расхода и количества подразделяются на следующие группы:

Тахометрические счетчики. В основу измерения количества вещества в этих приборах заложен принцип измерения числа оборотов крыльчатки, угловая скорость которой пропорциональна скорости жидкости, протекающей через прибор.

Объемные счетчики. Принцип действия основан на измерении суммарного объема вещества, циклично вытесняемого из измерительной камеры шестернями под действием разности давлений.

Расходомеры обтекания. (расходомеры постоянного перепада). В этих приборах какое–либо тело, чаще всего поплавок, воспринимает давление среды в вертикальном потоке и перемещается в зависимости от величины расхода.

Приборы для измерения расхода по методу переменного перепада давления. Приборы этого типа преобразуют импульс перепада давления протекающей среды сужающее устройство, установленное в потоке, в показания или сигнал расхода.

Индукционные расходомеры. Принцип действия основан на измерении электродвижущей силы, образующейся в поперечном сечении потока при протекании электропроводящего жидкого вещества в магнитном поле.

Тепловые расходомеры. Принцип действия основан на измерении температуры потока.

Кроме перечисленных групп существуют приборы, измеряющие расход с помощью мерных объемов.

5.1 Тахометрические расходомеры (жидкости)

На рисунке 70 показано устройство первичного турбинного преобразователя расхода жидкости. Корпус преобразователя 1 представляет собой отрезок трубы с двумя фланцами для присоединения его к трубопроводу. Внутри корпуса преобразователя установлены струевыпрямители 2 и 3, соединенные неподвижной осью, на которой расположена турбинка (вертушка с винтовыми лопастями) 4, вращающаяся на подшипниках (на рисунке подшипники не показаны). Лопасти турбинки преобразователя выполнены из ферромагнитного материала. На внешней стороне корпуса 1 установлен передающей дифференциально-трансформаторный преобразователь 5.

Рисунок 70 – Устройство первичного турбинного преобразователя

расхода жидкости

В первичных скоростных тахометрических преобразователях расхода жидкость, протекающая через преобразователь, приводит во вращение турбинку. Частота вращения турбинки пропорциональна средней скорости потока измеряемой жидкости в данном сечении преобразователя, а, следовательно, и объемному расходу. Установленный с наружной стороны корпуса первичного тахометрического преобразователя расхода бесконтактный передающий преобразователь формирует электрические импульсы, частота следования которых зависит от частоты вращения турбинки или шарика.

Наиболее широкое распространение получили два типа бесконтактных передающих преобразователей – магнитоэлектрический и дифференциально-трансформаторный. Магнитоэлектрический передающий преобразователь используется в первичных тахометрических преобразователях, имеющих большие диаметры условного прохода, а следовательно, и значительный крутящий момент на турбинке или шарике. Тормозной момент, создаваемый на турбинке или шарике преобразователя расхода передающим магнитоэлектрическим преобразователем, примерно на два порядка больше, чем у дифференциально-трансформаторного. Поэтому первичные тахометрические преобразователи расхода, имеющие малые диаметры условного прохода, передающими магнитоэлектрическими преобразователями не снабжаются.

Передающий магнитоэлектрический преобразователь состоит из постоянного магнита, на котором намотана катушка. Прохождении мимо торца магнита ферромагнитной лопасти турбинки или шарика приводит к появлению электрического импульса в цепи катушки.

Передающие дифференциально-трансформаторные преобразователи применяются в выпускаемых первичных турбинных приборах для измерения расхода с диаметрами условного прохода до 200мм. Импульсный сигнал измерительной информации передающего преобразователя тахометрического расходомера обычно преобразовывается в унифицированный выходной сигнал постоянного тока с помощью дополнительного (приемного) электронного преобразователя.

На рисунке 71 показана схема скоростного тахометрического расходомера жидкости.

Рисунок 71 – Электрическая схема скоростного тахометрического

расходомера жидкости

– первичный тахометрический преобразователь расхода (шариковый или турбинный);

– передающий дифференциально-трансформаторный преобразо ватель;

– приемный электронный преобразователь, состоящий из генератора Г, усилителя-демодулятора Д, фильтра Ф, усилителя низкой частоты УНЧ, мультивибратора М и выходного узла ВУ;

– сопротивление внешней нагрузки (например, вторичного прибора, интегратора, регулирующего прибора и линии связи).

Преобразователь состоит из первичной обмотки, питаемой от генератора переменным током частотой 3 – 6 кГц, двух секций вторичной (выходной) обмотки, включенных встречно, и двух сердечников и . С помощью подвижного сердечника производится регулировка взаимных индуктивностей между секциями вторичной и первичной обмоток таким образом, чтобы в выходной цепи преобразователя при отсутствии ферромагнитной массы ФМ у нижнего торца преобразователя ПДТП остаточная э.д.с. имела как можно меньшее значение.

При проходе ферромагнитной массы (лопасти турбинки) у нижнего торца преобразователя ПДТП изменяется взаимная индуктивность между секциями вторичной и первичной обмоток, что приводит к возникновению на выходе преобразователя сигнала переменного тока с частотой 3 – 6 кГц, амплитуда которого в несколько раз больше значения остаточного (нулевого) сигнала. С выхода преобразователя сигнал , модулированный по амплитуде, подается на вход усилитель демодулятора Д и далее – на фильтр нижних частот Ф, который выделяет несущую частоту 3 – 6 кГц и пропускает напряжение с частотой модуляции на вход усилителя низкой частоты УНЧ усиленное напряжение поступает на ждущий мультивибратор М для формирования импульсов. Выходная часть ВУ приемного преобразователя ПЭП преобразовывает импульсные сигналы в выходной унифицированный сигнал постоянного тока 0 –5 мА.

Питание электронного преобразователя ПЭП осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 в и частотой 50 Гц.

В качестве вторичных показывающих или самопишущих приборов могут быть использованы миллиамперметры типа КПУ, КСУ и другие приборы ГСП.