5.Засоби вимірювання витрати
Витрату вимірюють витратомірами і лічильниками кількості. Витратоміри дозволяють визначити значення витрати в будь-який момент часу. Для визначення кількості вимірюваного середовища за будь-який момент часу потрібно виконати інтегрування. Лічильники визначають кількість середовища за інтервал часу між двома відрахунками. За методами вимірювання витратоміри можна поділити на:
пневмометричні (напірні), які вимірюють витрату за швидкістю потоку в одній чи декількох точках поперечного перерізу трубопроводу або каналу;
змінного перепаду тиску, які вимірюють витрату за перепадом тиску в місцевих звуженнях потоку;
постійного перепаду тиску, які вимірюють витрату по перерізу потоку біля пересувного опору, що обтікається вимірюваним середовищем;
електромагнітні або індукційні, які вимірюють витрату за ЕРС, що індукується електропровідною рідиною, яка перетинає магнітне поле;
ультразвукові, які вимірюють витрату за зміщенням звукових коливань середовищем, що рухається;
тахометричні, які вимірюють витрату за швидкістю обертання ротора, крильчатки або диска, які розміщені у потоці вимірюваного середовища.
Найбільш поширеним є метод вимірювання витрати за перепадом тиску в місцевих звуженнях потоку. В якості звужень використовуються діафрагми, сопла і сопла Вентурі.
6.Монтаж, реомнт та налагодження витратомірів постійного та змінного перепаду тиску, індукційних та ультразвукових витратомірів
Одним з найбільш поширених засобів вимірювання витрат рідин і газів (парів), що протікають по трубопроводах, є витратоміри змінного перепаду тиску, що складаються з стандартного звужувального пристрою, дифманометра, приладів для вимірювання параметрів середовища та з’єднувальних ліній. В комплектвитратомірного пристроїв також входять прямі ділянки трубопроводів до і після звужуючого пристрою з місцевими опорами.
Звужуючий пристрій витратоміра є первинним вимірювальним перетворювачем витрати, в якому в результаті звуження перерізу потоку вимірюваної середовища (рідини, газу, пари) утворюється перепад (різниця) тиску, що залежить від витрати. В якості стандартних (нормалізованих) звужують пристроїв застосовуються вимірювальні діафрагми, сопла, сопла Вентурі та труби Вентурі. В якості вимірювальних приладів застосовуються різні диференціальні манометри, розглянуті в главі VII, забезпечені показують, що записують, інтегруючими, що сигналізують та іншими пристроями, що забезпечують видачу вимірювальної інформації про витрати у відповідній формі й вигляді.
Вимірювальна діафрагма представляє собою диск, встановлений так, що його центр лежить на осі трубопроводу (рис. VIII.1). При протіканні потоку рідини або газу (пари) в трубопроводі з діафрагмою звуження його починається до діафрагми. На деякій відстані за нею під дією сил інерції потік звужується до мінімального перетину, а далі поступово розширюється до повного перерізу трубопроводу. Перед діафрагмою і після неї утворюються зони завихрення. Тиск струменя біля стінки спочатку зростає з-за підпору перед діафрагмою. За діафрагмою воно знижується до мінімуму, а потім знову підвищується, але не досягає колишнього значення, так як внаслідок тертя і завихрень відбувається втрата тиску.
Таким чином, частина потенційної енергії тиску потоку переходить у кінетичну. У результаті середня швидкість потоку у звуженому перерізі підвищується, а статичний тиск в цьому перерізі стає менше статичного тиску перед пристроєм звуження. Різниця цих тисків (перепад тиску) служить мірою витрати протікає через звужуючий пристрій рідини, газу або пари.
З рис. VIII.1 видно, що тиск по осі трубопроводу, показане штрихпунктирной лінією, дещо відрізняється від тиску вздовж стінки трубопроводу тільки в середній частині графіка. Через отвори 1 і 2 проводиться вимірювання статичних тисків до і після звужуючого пристрою.
Звужують пристрої повинні монтуватися в попередньо встановлених фланцях тільки після очищення і продувки технологічних трубопроводів (бажано перед їх обпресуванням). Установка звужують пристроїв повинна проводитися так, щоб в робочому стані позначення на їх корпусах були доступні для огляду. Звуження потоку можна встановлювати тільки на прямій ділянці трубопроводу незалежно від положення цього ділянки в просторі. При виборі місця установки пристрою звуження необхідно мати на увазі, що вимірюваний потік в цьому місці повинен цілком заповнити січення трубопроводу.
До основних конструктивних факторів трубопроводу, що впливають на похибки вимірювання витрати, відносяться: відхилення дійсних діаметрів ділянок від розрахункових значень, овальність трубопроводів, дефекти прямих ділянок трубопроводу, довжина прямих ділянок до і після звужуючого пристрою.
Витратомір постійного переапду:
Витратоміри постійного перепаду тиску — ротаметри — застосовуються для вимірювання витрат однорідних потоків чистих і слабозабруднених рідин і газів, що протікають. по трубопроводах і не піддаються значним коливанням. Особливо широко вони використовуються в виноробному, спиртовому, лікеро-горілчаному і інших виробництвах. Ротаметр (рис. VIII.4) являє собою довгу конічну трубку 1, располагаемую вертикально, вздовж якої під дією рухається знизу вгору потоку переміщається поплавок 2. Поплавок переміщається до тих пір, поки площа кільцевого отвори між поплавцем і внутрішньою поверхнею конусної трубки не досягне такого розміру’, ‘при якому перепад тиску по обидві сторони поплавця не стане рівним розрахунковому. При цьому діючі на поплавок сили врівноважуються, а поплавок встановлюється на висоті, що відповідає певному.значення витрати.
Розглянемо сили, що діють на поплавок. Маса поплавка в робочому стані, тобто при повному зануренні у вимірюване середовище (в кг),
Ультразвуковий витратомір:
Ультразвуковий витратомір. Принцип дії такого приладу заснований на ефекті Доплера. Імпульси ультразвуку направляються поперемінно потоку і проти нього. При цьому швидкість проходження сигналу то складається із швидкістю проходження ультразвуку в середовищі і швидкості потоку, то віднімається. Виникає різниця фаз імпульсів у двох гілках вимірювальної схеми реєструється електронним обладнанням, і в підсумку вимірюється швидкість потоку, а по ній і масова швидкість (витрата). Цей вимірювач не вносить змін в потік рідини і може використовуватися як до потоку в замкнутому контурі, наприклад, для досліджень потоку в аорті системи охолодження атомного реактора, так і до відкритого потоку, наприклад, річки. На рисунку 4.8 показаний ультразвуковий витратомір.
Електромагнітні витратоміри:
Електромагнітні (індукційні) витратоміри призначені для вимірювання витрати різних рідких середовищ, в тому числі пульп з мелкодісперснимі неферромагнитными частинками, з електричною провідністю не нижче 5-10 См/м, що протікають в закритих повністю заповнених трубопроводах. Широко застосовуються в різних галузях харчової промисловості
Електромагнітні витратоміри виконуються у вигляді двох окремих блоків: вимірювального перетворювача витрати і вимірювального блоку — передавального перетворювача, у якому здійснюється приведення сигналу, отриманого від вимірювального перетворювача, до стандартизованному виду, зручному для подальшого використання.
Вимірювальний перетворювач витрати електромагнітного витратоміра (рис. VIII-.15) складається з немагнітного» ділянки трубопроводу 3 струмознімальних електродами 4 і ярма електромагніту 2 з обмоткою збудження 1, охоплює трубопровід. При протіканні електропровідних рідин за немагнитному трубопроводу 3 через однорідне магнітне поле, створюване магнітом 2, рідини, яку можнапредставити як рухається провідник, виникає електрорушійна сила, що знімається електродами 4. Ця ЕРС Е прямо пропорційна середній швидкості потоку:
Індукційні витратоміри розраховані на умовні проходи від 10 до 300 мм і забезпечують вимірювання в межах від 0,32 до 2500 м 3 /год, Клас точності 1.