Измерение расхода методом постоянного перепада давления

Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления основан на измерении зависящего от расхода вертикального перемещения чувствительного элемента, вызывающего изменение сечения выходного отверстия расходомера. Образующийся при этом перепад давления остается практически постоянным и не зависящим от расхода.

В иды приборов: ротаметры, поршневые (рис.32б) и поплавковые (рис.32в). расходомеры.

Ротаметр (рис.32а)

Представляет собой коническую трубку 1, в которой свободно перемещается поплавок 2. Поток жидкости или газа, расход которого измеряют, входит в трубку снизу. Под его воздействием поплавок перемещается вверх, одновременно вращаясь вокруг своей оси, и центрируется в середине потока. Кольцеобразное пространство между поплавком и стенками трубки играет роль сужающего устройства, и давление над поплавком меньше, чем под ним. Поплавок поднимается до тех пор, пока расширяющаяся щель между поплавком и стенками трубки не достигнет такой величины, при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются и перепад давления восстанавливается до его исходной величины. Поплавок останавливается на определенной высоте в зависимости от расхода.

Ротаметр выполняют со стеклянной и металической трубкой. Имеются ротаметры с электрической и пневматической передачей показаний на расстояние. Бесшкальные ротаметры работают в комплекте со вторичными приборами.

Имеют диаметр условного прохода 3-150 мм, расчитаны на рабочее давление 0.6-32 МПа.

Пределы измерения для воды: 0.0025-63 м³/ч, для воздуха 0.04-630 м³/ч.

Класс точности: 1, 1.5, 2.5, 4.

Поплавковый расходомер (рис.32б)

Коническое седло 1 выполняет ту же роль, что и коническая трубка у ротаметра, а чувствительным элементом является поплавок 2.

Поршневой расходомер (рис.32в)

Поршень 1 находится внутри втулки 2. Поступающая через отверстие 5 жидкость поднимает поршень, который открывает выходное отверстие 4. Отверстие 4 имеет прямоугольную форму, которая обеспечивает линейную зависимость между подъемом поршня и расходом вещества. Поршень соединен с сердечником передающего преобразователя 3.

Измерение расхода методом скоростного напора

О бъемный расход связан со скоростью соотношением: , S – площадь сечения потока. Измеряют скорость потока и по ней вычисляют расход.

Для измерения скорости потока может применяться напорная трубка (рис.33). Она представляет собой трубку, изогнутую под углом 90º. Один конец трубки представляет собой чувствительный элемент, контактирующий непосредственно с измеряемой средой (направлен навстречу потоку). Имеет центральное отверстия для восприятия полного давления и боковые отверстия для восприятия статического давления. Другой конец связан с дифманометром, по которому определяется динамическое давление (разность между полным и статическим). По этому давлению определяют скорость и соответственно расход вещества.

Электрические методы измерения расхода

Э то бесконтактные расходомеры.

Виды электрических расходомеров

1. Электромагнитные.

2. Ионизационные.

3. Ультразвуковые.

4. Частотно-пакетные (с поплавком, подвешенным в магнитном поле – для измерения малых расходов).

Электромагнитные расходомеры

Принцип действия основан на измерении ЭДС, индуктируемой в потоке электропроводной жидкости под действием внешнего магнитного поля.

Трубопровод 1 из немагнитного материала (фторопласт, эбонит и др.) помещен между полюсами постоянного магнита 3 перпендикулярно направлению магнитных силовых линий. В стенки трубопровода вмонтированы измерительные электроды 2. Под действием магнитного поля ионы в жидкости перемещаются к измерительным электродам, то есть возникает ЭДС, пропорциональная скорости течения жидкости. К электродам подключен измерительный прибор 4, шкала которого проградуирована в единицах расхода.

Зависимость ЭДС Е от магнитной индукции В и средней скоростью течения жидкости υ_ср имеет вид: , где d – внутренний диаметр трубопровода.

Скорость связана с расходом: .

Таким образом, зависимость расхода от ЭДС: .

Недостаток: трудности усиления ЭДС малого тока.

Достоинства: малоинерционны – подходят для измерения быстроменяющихся расходов; показания не зависят от свойств жидкости (вязкости, плотности и т.п.), характера потока.

Ионизационные расходомеры

Д ля измерения расхода газа

Принцип действия основан на ионизации потока газа и на измерении величины возникающего при этом тока –непрерывная ионизация.

При периодической ионизации измеряют время, частоту и сдвиг фазы, связанные с проходом порции газа определенного расстояния, и зависящие от расхода.

На рисунке 35 изображен ионизационный расходомер с непрерывной ионизацией.

Токи электродов 2 и 3 включены навстречу друг другу. При отсутствии потока газа в трубе в электронном блоке 4 устанавливают баланс. При появлении потока газов число ионов на электроде 3 увеличивается, на электроде 2 уменьшается. Разность токов увеличивается, это фиксирует измерительный прибор 5. Разность токов является мерой скорости потока газа, а следовательно расхода.

Ультразвуковой расходомер

Принцип действия основан на следующем явлении: неподвижной среде сообщают упругие колебания от ультразвукового источника. Они распространяются со скоростью звуковой волны с. Если контролируемая среда движется со скоростью υ, то при совпадении направлений общая скорость будет с+υ, при противоположных направлениях с-υ. Зная расстояние L между источником и приемником колебаний, измеряют время прохождения сигнала сначала в одном направлении t₁, а потом в обратном t₂: ;

По времени определяют скорость, а по ней расход: , .

Расходомер состоит из источника и приемника ультразвуковых колебаний, выполненных на базе пьезоэлемента. Их устанавливают внутри или снаружи трубопровода. Материал трубопровода может быть любым