4.6. Электромагнитные расходомеры
Электромагнитные или индукционные расходомеры применяются для измерения расходов жидкостей и пульп, обладающих достаточной электропроводностью (не ниже 0,01 См/м). Принцип действия расходомера показан на рис. 4.5. Электропроводящая жидкость протекает между полюсами постоянного магнита. На диаметрально противоположных точках 1,2 трубопровода возникает э.д.с., пропорциональная скорости потока жидкости:
Е = -Вl
где В – индукция поля;
l – расстояние между электродами;
- скорость потока жидкости.
Отрезок трубы расходомера изготовлен из немагнитного и неэлектропроводного материала.
Выражая скорость потока через величину расхода
=
,
получаем
,
где D – диаметр трубопровода.
В принципе, можно использовать электромагниты переменного тока.
Рисунок 4.5 Схема электромагнитного расходомера
На точность расходомера влияют различные паразитные э.д.с., с которыми приходится бороться специальными способами, например, использовать дифференциальную схему измерения. На результаты показаний влияет величина электропроводности жидкости.
Выпускаемые электромагнитные расходомеры ИР-1 имеют предел измерения до 1000 м3/ч и основную погрешность 1,5%.
4.7. Ультразвуковые расходомеры
Принцип действия этих приборов основан на изменении скорости прохождения ультразвуковых волн частотой 20кГц – 10 мГц вдоль и против направления потока. Расходомер включает в себя участок трубы, на котором на заданном удалении установлены генератор излучения и два приемника излучения в виде пьезодатчиков по разные стороны от генератора. При движении жидкости сигналы в двух акустических каналах распространяются с разной скоростью. Величина интервала времени между приходом ультразвукового импульса по потоку и против него пропорциональна скорости движения жидкости, а следовательно и расходу. Расходомеры УЗР имеют предел измерения до 700 л/ч. Погрешность не более 2%.
Возможно измерение расхода не по величине интервала запаздывания акустического импульса, а по разности фаз непрерывно излучаемых ультразвуковых сигналов. Такие расходомеры обладают более высокой точностью, достигающую 0,5%.
Ультразвуковые расходомеры очень удобны при измерениях на трубопроводах большого диаметра – до 2 м.
4.8. Тепловые расходомеры
В тех случаях, когда поток вещества нестационарен или сильно загрязнен, используют тепловые методы измерения расхода по охлаждению нагретого тела, помещенного в поток, либо по переносу тепла между двумя зонами вдоль потока.
Термоанемометры используются в нестационарных газовых потоках. Чувствительные датчики выполняются в виде термоэлементов разных конструкций: проволочные и полупроводниковые терморезисторы, термопары и т.д. Терморезисторы включаются в мостовую схему измерения и по разбалансу моста судят о величине расхода.
Термоанемометр с термопарой имеет нить нагрева и термопару, подключенную к измерительному потенциометру. Степень охлаждения нагревателя зависит от расхода.
Основным недостатком термоанемометров является их чувствительность к температуре среды. Этого недостатка лишены расходомеры с калориметрическими преобразователями. Перспективными считаются бесконтактные калориметрические преобразователи, в которых нагревательный и измерительные элементы расположены на наружной поверхности трубопровода. Схема такого расходомера показана на рис. 4.6. На патрубке 1 укреплены подогреватель 2 и два термосопротивления ТС1 и ТС2 включенные в плечи мостовой схемы. При изменении расхода меняется разность температур термосопротивлений. Автоматический мост обрабатывает рассогласование, приводя мостовую схему к новому состоянию равновесия.
При работе по методу переменной мощности нагрева автоматический мост воздействует на задатчик и через фазочувствительный усилитель на второй реверсивный двигатель РД2, воздействующий на мощность нагрева. Нагреватель и термосопротивления разделены теплоизоляционными вставками 3. Калориметрические расходомеры обладают высокой точностью до 0,5% и могут измерять очень малые расходы, в том числе в трубах очень малых диаметров 2-3 мм.
Рисунок 4.6 Бесконтактный калориметрический расходомер