4.3.4. Тахометрические расходомеры

Тахометрические расходомеры – расходомеры жидкости (газа), принцип действия которых основан на зависимости скорости движения преобразовательного элемента, установленного в трубопроводе или в специальной камере, от расхода жидкости (газа). Существуют тахометрические турбинные и шариковые расходомеры [14].

Принцип действия турбинных механических расходомеров-счетчиков основан на измерении скорости вращения потоком (газа или жидкости) измерительной турбинки. Для бесперебойной работы счетчиков необходимо отсутствие завихрений в потоке, поступающем на турбинку.

При использовании таких расходомеров-счетчиков число оборотов турбинки пропорционально объему протекающей жидкости:

n=KV

В скоростных аксиальных расходомерах-счетчиках ось вращения турбинки совпадает с направлением потока (рис. 4.79 а). В скоростных тангециальных расходомерах-счетчиках поток, вращающий турбинку, направлен по касательной к окружности, описываемой средним радиусом турбинки (рис. 4.79 б).

Турбинный счетчик использует многолопаточный ротор, который поддерживается при помощи подшипников внутри секции трубы перпендикулярно потоку (рис.4.80) [14]. Для определения числа оборотов используется магнитная катушка. Жидкость вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости жидкости и, следовательно, общему объемному расходу [14]. Магнитная катушка, расположенная снаружи счетчика, производит переменное напряжение каждый раз, когда лопатка пересекает линии магнитного поля катушки. Таким образом, каждый импульс представляет дискретный объем жидкости. Так как ротор обычно изготавливается из нержавеющей стали, он совместим со многими средами [14]. Однако подшипники, которые необходимы для поддержки ротора и должны позволять ему вращаться свободно с высокой скоростью, требуют тщательного процесса очистки [14].

а) б)

Рис. 4.79 а) Схема объемного счетчика с винтовой турбинкой, расположенной аксиально к потоку: 1 – винтовая турбинка; 2 – корпус; 3 – счетчик;

б) счетчик с турбинкой, расположенной тангенциально к потоку: 1 – турбинка; 2 – корпус; 3 – счетчик

Рис.4.80. Тахометрический турбинный расходомер

Расходомер-счетчик турбинный ТМ-44

Диапазон измерения: жидкость – 100л/ч…8000м³/ч. Погрешность: ±0,5%. Соединения (фитинги): DN-15…DN-500. Рабочая температура от –20°С до +130°С, рабочее давление 16…400 бар (16…400 кгс/см²). Выходы: датчик расхода, счетчик текущего и общего расхода. Возможность предустановки показаний датчика. Аналоговый трансмиттер 4-20 мА (рис.4.81).

Фирма «Tecfluid», Барселона, Испания

Рис. 4.81. Расходомер-счетчик турбинный ТМ-44

4.3.5. Электромагнитный метод измерения расхода жидкости

Известно, что в движущемся потоке, пересекающем силовые линии магнитного поля, индуктируется электродвижущая сила (рис.4.82), величина которой пропорциональна расходу, и определяется по формуле: E=Blv,

где Е-индуктируемая в проводнике ЭДС;

В-магнитная индукция;

l-длина проводника;

v-скорость движения проводника.

Рис. 4.82. Электромагнитный расходомер

В случае измерения расхода жидкости можно записать: E=Bdv_ср,, где d-внутренний диаметр трубопровода; V_ср-средняя скорость протекания жидкости через поперечное сечение трубы в зоне индуктируемой ЭДС. Проводимость жидкости должна быть не ниже от 10^-5 до 10^-6См/м, что соответствует проводимости водопроводной воды. Трубопровод с перемещающейся в нем жидкостью помещен в магнитное поле. Трубопровод изготавливается из изоляционного материала, чтобы предохранить индуктирующуюся в жидкости ЭДС от закорачивания через стенки трубы. Для этой цели используется фторопласт, эбонит, резина и другие материалы в зависимости от свойств измеряемой жидкости. В стенки трубопровода диаметрально противоположно в одном поперечном сечении вводятся электроды. К электродам подключается какой-либо высокочувствительный измерительный прибор, шкала которого градуируется в единицах скорости или в единицах расхода. Измерительный прибор выбирается с большим входным сопротивлением [3].

Расходомеры электромагнитные серии Rosemount 8700 (рис.4.83) позволяют измерять расход электропроводных жидкостей, имеющих минимальную электропроводность 5·10^-4 См/м (для расходомера с датчиком 8707 минимальная электропроводность 5·10^-3 См/м). Расходомеры данной серии выпускаются с диаметром условного прохода от 4 до 900 мм. Пределы основной относительной погрешности до ±0,25% (опция ±0,15%). Давление измеряемой среды 0,05…4,00 МПа. Выходные сигналы: 4-20 мА, HART, частотно-импульсный, Foundation

Fieldbus. Наличие взрывозащищенного исполнения. Фланцевые и бесфланцевые модели. Интегральный или удаленный (до 300 м) монтаж преобразователя. Диапазон измерения при скоростях 0,012 – 12 м/с составляет 0,0004-26662 м³/ч.

ПГ «Метран», г. Челябинск.

Рис. 4.83. Расходомер электромагнитный серии Rosemount 8700