Вимірювання витрати за перепадом тиску

Метод заснований на вимірюванні перепаду тиску, створюваного яким-небудь звужуючим пристроєм (діафрагмою, соплом або витратомірною трубкою), установленим на шляху руху води (рис.12.10). При русі води в трубопроводі 1 через діафрагму 2 внаслідок переходу частини потенційної енергії тиску

Рис. 12.10. Витратомір зі змінним перепадом тиску.

у кінетичну середня швидкість потоку у звуженому перетині підвищується. В результаті тиск після діафрагми стає меншим тиску перед діафрагмою. Перепад тиску вимірює дифманометр 3 і за допомогою індукційного перетворювача 4 перетворюється в електричну напругу, яку можна використовувати як для реєстрації, так і для керування.

Перепад тиску зв'язаний з витратою залежністю

, /12.6/

де – коефіцієнт витрати і площа перетину звужуючого пристрою. Похибка вимірювання таких витратомірів складає 1...2%.

Рис. 12.11. Схема вимірювання витрати води водомірною спорудою.

Для створення перепаду тиску у відкритих руслах використовують водомірні трубчасті споруди. На рис. 12.11 показана схема вимірювання витрати водомірною спорудою. При русі води між входом у трубу 1 і отвором 9 створюється перепад тиску , внаслідок чого змінюються рівні в поплавкових камерах 3 і 7, з'єднаних з верхнім б'єфом трубкою 2 і з трубою отвором 9. Поплавки 8 переміщуються відповідно до рівнів води в камерах і зумовлюють пропорційну зміну кутів повороту барабанів 4 і 6. Барабани з'єднані з механічним диференціалом, вихідний вал якого повертається на кут, пропорційний різниці рівнів . Вал диференціала через механічні передачі з'єднаний з покажчиком перепаду рівнів, покажчиком витрати і кулачками сигналізації граничних значень перепаду рівнів. Два кінці вихідного вала вимірювального блоку 5 виведені назовні для з'єднання з давачем· телевимірювання і регулятором витрати. За рахунок зміни шестеренних передач давач дозволяє вимірювати перепади рівнів 0,16...1,6 м при коливанні рівня у верхньому б'єфі споруди до 2,5 м. Основна похибка вимірювання складає ±2,5%.

Водомірну споруду можна доповнити приладом, який буде реєструвати й інтегрувати витрату води. Для живлення приладу необхідна напруга 127 або 220 В змінного струму.

Індукційні витратоміри

Індукційні витратоміри використовують для миттєвого та сумарного вимірювання витрат води й електропровідних рідин у заповнених трубопроводах. Принцип їх дії заснований на явищі електромагнітної індукції. Індукційний витратомір (рис. 12.12) складається з труби 1 з немагнітної нержавіючої сталі, внутрішня поверхня якої покрита електроізоляційним матеріалом 3, електромагнітів 4, електродів 2, вимірювального блока 5 і джерела живлення 6.

При русі рідини в магнітному полі в ній як у провіднику, що рухається, індукується електрорушійна сила

, /12.7/

де В – електромагнітна індукція між полюсами, – віддаль між електродами, рівна внутрішньому діаметру труби d, м; – швидкість руху рідини, м/с.

Оскільки , то /12.7/ можна представити у виді

. /12.8/

Формула /12.8/ показує, що витрата пропорційна електрорушійній силі Е, оскільки .

За допомогою електродів, ізольованих від труби й утоплених у рівень з ізоляційним шаром, знімається е.р.с., яке у вимірювальному блоці посилюється і перетворюється в уніфікований струмовий сигнал 0...5 мА.

Промисловість випускає кілька модифікацій індукційних витратомірів. Витратомір ІВ-51 застосовують на водоводах

Рис. 12.12. Принципова схема індукційного витратоміра.

діаметром 0,01...0,3 м і з середньою швидкістю руху води 1,25...10 м/с. Основна похибка складає ±1%. Витратомір 4ІВ використовують на водоводах діаметром 0,4...1,0 м при витратах 800 ... 4000 м³/с. Вимірювальний блок забезпечує вимірювання миттєвої і сумарної витрати, а також запис на діаграму. Похибка вимірювання ±1,5%. Витратомір ІВ-56 застосовують на водоводах діаметром 0,5...3,6 м. Основна похибка ±4%.

Основні переваги індукційних витратомірів – відсутність втрати напору, нечутливість до наявності у воді піску і мулу, можливість їх використання в якості вимірювальних пристроїв в системах автоматичного керування помповими станціями. Недолік – необхідність періодично видаляти з поверхні електродів відкладення, зумовлені електролізом мінералізованої води. Відкладення збільшують електричний опір, що спричиняє збільшення похибки.