5.9. Ротаметры Ротаметр — прибор для определения объёмного расхода газа или жидкости в единицу времени.
Текущая
версия страницы пока не
проверялась
опытными участниками и может значительно
отличаться от версии,
проверенной 10 августа 2011; проверки
требуют 11
правок.
Ротаметр состоит из конической трубки, расходящейся вверх, внутри которой перемещается поплавок-индикатор. Измеряемый поток жидкости или газа проходит через трубку снизу вверх и поднимает поплавок. Чем выше поплавок, тем больше площадь вокруг него, через которую может течь поток. Поднявшись настолько, что сила тяжести FG уравновешивает подъёмную силу Fr со стороны потока, поплавок останавливается. Таким образом, каждому положению поплавка соответствует определённый расход — определение этого соответствия называется градуировка (калибровка). Для отечественных ротаметров градуировка производится на заводе изготовителе по воздуху и воде при норм. условиях. Зарубежные ротаметры, например немецкой фирмы Krohne, как правило градуируются по параметрам измеряемой среды заказчика.
Трубки ротаметров могут быть стеклянными (рассчитаны на давление до 2,5 МПа) и металлическими (до 70 МПа). Поплавки в зависимости от свойств жидкости или газа изготовляют из различных металлов либо пластмасс.
Достоинства ротаметров:
Сравнительно простое и потому надёжное устройство.
Для изготовления не требуются сложные технологии или дорогие материалы, что обеспечивает широкое распространение ротаметров.
Недостатки
Ротаметр должен располагаться вертикально.
Высота подъёма поплавка-индикатора зависит от плотности и, в общем случае, вязкости протекающего вещества.
Показания ротаметра обычно считываются оператором визуально, что усложняет использование ротаметров в автоматизированных системах.
В ротаметрах с оптическим считыванием положения поплавка протекающее вещество должно быть прозрачным.
Автоматизированные ротаметры.
Для использования ротаметра в автоматизированных системах, необходимо обеспечить считывание его показаний без участия человека. Различные предложенные для этого решения состоят в использовании оптического или магнитного определения положения поплавка.
Перепад давления на поплавке ротаметра оказывается не зависящим от расхода. Поэтому ротаметры относятся к группе расходомеров постоянного перепада. Положение поплавка зависит не только от расхода, но и от плотности контролируемой среды, т.е. градуировка ротаметра должна производиться с ее учетом. Из-за большого разнообразия контролируемых сред ротаметры подразделяются на две группы: для жидкостей, которые градуируются на воде, и для газов, которые градуируются на воздухе. Если такие ротаметры используются для измерения расхода других сред, то их показания нужно умножать на поправочный множитель к. Наибольшее влияние на погрешность оказывает изменение структуры потока вследствие турбулентности, погрешность определения плотности среды, отличие действительных размеров трубки и поплавка от расчетных, отличие массы поплавка от расчетной. Эти погрешности имеют достаточно большие значения, причем некоторые из них возрастают к началу шкалы. Основная погрешность ротаметров обычно равна ±(2...3) %, при индивидуальной градуировке она может быть уменьшена до ±(0,5...1) %. Обычно нижний предел измеряемого расхода ротаметра составляет 0,1 от верхнего предела. Важным отличием ротаметров от других типов расходомеров является незначительная и почти постоянная в рабочем диапазоне потеря давления. У стандартных расходомеров она не превышает 10 кПа для жидкостных приборов и 5 кПа для газовых. Ротаметры выпускаются нескольких типов. Стеклянные показывающие ротаметры типа РМ имеют шкалу, нанесенную на наружную поверхность конической стеклянной трубки. Шкалы могут градуироваться в различных единицах: в единицах расхода, в процентах от максимального деления, в миллиметрах, в долях отношений диаметра трубки к диаметру поплавка. Очевидно, что в последних случаях ротаметр снабжается градуировочной характеристикой. Показания считываются по положению верхней горизонтальной плоскости поплавка. Ротаметры со стеклянной конической трубкой применяются для измерения расхода газов или прозрачных жидкостей, находящихся под давлением не более 0,6 МПа (6 кгс/см2). Для измерения расхода сред с избыточным давлением до 6,4 МПа (64 кгс/см2) используются ротаметры с металлической конической трубкой. Обычно такие ротаметры снабжаются дифференциально-трансформаторными или пневматическими преобразователями для дистанционной передачи показаний. Основная приведенная погрешность ротаметров с дифференциально-трансформаторным преобразователем в комплекте с вторичным прибором составляет ±2,5 %, с пневматическим выходным сигналом ±(1,5...2,5) %. В зависимости от диапазона измерения, плотности и агрессивности среды поплавки изготавливаются из нержавеющей стали, титана, алюминиевых сплавов, пластмассы, фторопласта. Ротаметры с конической стеклянной трубкой типа РМ выпускаются фирмой «Промприбор» (г. Ливны), с дистанционной передачей Арзамасским приборостроительным заводом. Широкая гамма ротаметров производится фирмами Brooks Instrument, Siemens и др.