3 Выбор измерительных преобразователей и микропроцессорной техники
3.1 Измерение расхода
Для измерения расхода существует несколько методов: метод переменного перепада давления, метод постоянного перепада давления, метод скоростного напора, электромагнитный, ультразвуковой, кориолисовый и др.
3.1.1 Измерение расхода мазута
Для измерения расхода мазута наиболее подходят кориолисовые расходомеры.
Кориолисовые расходомеры— приборы, использующие для измерения массового расхода жидкостей, газов эффект Кориолиса. Принцип действия основан на изменениях фаз механических колебаний U-образных трубок, по которым движется среда. Сдвиг фаз пропорционален величине массового расхода [5].
Преимущества измерения кориолисовым расходомером:
высокая точность измерений параметров;
работают вне зависимости от направления потока;
не требуются прямолинейные участки трубопровода до и после расходомера;
длительный срок службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся частей;
нет необходимости в периодической перекалибровке и регулярном техническом обслуживании;
измеряют расход сред с высокой вязкостью;
Основными элементами датчика расхода являются две расходомерные трубки, на которых монтируются:
- соединительная коробка с силовой электромагнитной (задающей) катушкой возбуждения и магнитом;
- два тензодатчика с магнитами и электромагнитными катушками;
- терморезистор.
Элементы датчика закрыты защитным кожухом, на котором нанесен указатель направления потока. Внутри расходомерных трубок специальной формы движется измеряемая среда. Под воздействием задающей катушки расходомерная трубка колеблется с резонансной частотой. В результате эффекта Кориолиса, возникающем при движении среды в колеблющейся трубке, различные ее части изгибаются друг относительно друга. Этот изгиб приводит к взаимному рассогласованию по фазе колебаний различных участков расходомерной трубки, которое преобразуется электромагнитными детекторами скорости в выходной сигнал датчика расхода.
Массовый расход определяется путем измерения временной задержки между сигналами детекторов, которая пропорциональна массовому расходу. При отсутствии потока измеряемой среды изгиба трубки не происходит, и выходной сигнал отсутствует.
Для измерения расхода мазута был выбран расходомер кориолисовый Метран-360 R100F. Он пригоден для измерения расхода тяжелых высоковязких жидкостей, таких как мазут. На рисунке 3.1 показана конструкция расходомера, на рисунке 3.2 – устройство сенсора расхода.
Рисунок 3.1 – Конструкция расходомера
Рисунок 3.2 – Конструкция сенсора расхода
Расходомер допускает измерение в среде с температурой -40 .. +125 оС и давлением до 30 МПа. Условный диаметр трубопровода перед расходомером составляет 25 мм. Предел относительной погрешности измерения равен ±0,5%. Датчик изготовлен во взрывозащищенном исполнении. Температура окружающего воздуха должна быть в пределах: -40 .. +60оС
Датчик измеряет расход в диапазоне 33 – 11161 кг/ч. Генерируемый выходной сигнал (токовый 4-20 мА) пропорционален текущему массовому расходу.
Расходомер устойчив к воздействию:
- повышенной влажности (95±3)% при температуре 35°С и более низких температурах без конденсации влаги;
- атмосферного давления в диапазоне от 84 до 106,7 кПа (группа исполнения Р1 по ГОСТ 12997);
- вибрации в диапазоне от 5 до 2000 Гц с ускорением 9,8 м/с2;
- переменных магнитных полей сетевой частоты напряженностью до 40 А/м.
Расходомер соответствует требованиям ГОСТ Р 51649 по электромагнитной совместимости [6].