Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Системы управления химико-технологическими процессами. Учебно-методическое пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 138 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

К недостаткам этого метода измерения расхода следует отнести:

 необходимость значительных длин линейных участков до и по- сле преобразователя;

 влияние на показания пузырьков воздуха в потоке;

 необходимость контроля отложений в трубопроводе на его ра-

бочем участке;

 сложность и высокая стоимость приборов, которая при прочих равных условиях в 3–4 раза превышает стоимость турбинных и электромагнитных расходомеров;

 ограничения по минимальной скорости потока.

5.7. ВИХРЕВЫЕ И ВИХРЕАКУСТИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ

При образовании вихрей происходит поочередно на противоположных ребрах тела обтекания. В одной дорожке вихри вращаются по часовой стрелке, в другой – против (рис. 5.5). Каждый вихрь создает неоднородность давления в окружающем потоке газа или жидкости. Расстояние между вихрями (длина волны возмущения) постоянна и ее можно измерить. Следовательно, объём, занимаемый каждым вихрем, постоянен. При этом частота образования вихрей прямо пропорциональна скорости потока.

Рис. 5.5. Образование вихрей

При малых скоростях поток ламинарно огибает препятствие без образования вихрей. Упорядоченное образование вихрей начинается только с определенного порога числа Рейнольдса, характеризующего турбулентность потока.

В определенном диапазоне чисел Рейнольдса коэффициент преобразования скорости потока в частоту вихрей становится не зависящим ни от плотности, ни от вязкости измеряемой среды и одинаков для всех типов сред.

При измерении расхода для того, чтобы получить завихрения, в центре расходомера помещают плохообтекаемый предмет, называемый турбулизатором потока. Форма типовых турбулизаторов потока может быть треугольная, трапецевидная и др.

Рис. 5.6. Вихревой расходомер:

1 – тело обтекания; 2 – преобразователь пульсаций давления;

3 – преобразователь избыточного давления; 4 – термопреобразователь;

5 – отверстия; 6 – плата цифровой обработки; 7 – вычислитель

Поток обходит острые выступы турбулизатора, формируя завихрения. При этом меняется направление движения обтекающих струй и увеличивается их скорость, соответственно уменьшается давление. За миделевым сечением тела происходит уменьшение скорости и увеличение давления. Одновременно на передней стороне тела образуется повышенное давление, а на задней стороне тела – пониженное давление. Образование вихрей с обеих сторон происходит поочередно, так как вихрь с одной стороны мешает образованию вихря с другой.

Вихревой расходомер состоит из трех элементов (рис. 5.6):

 тело обтекания, расположенное в проточной части расходомера и предназначенное для формирования регулярных и сильных вихрей;

 какой-либо датчик для детектирования частоты образования вихрей;

 электронный блок (микропроцессор) для вычисления расхода.

Два первых компонента образуют первичный преобразователь расходомера.

Перед вихревым расходомером с обтекаемым телом обязательно нужно иметь прямой участок трубы.

Вихреобразователь – это один из главных компонентов первичного преобразователя, во многом определяющий метрологические характеристики расходомера и потери давления. Оно должно обеспечивать выполнение следующих требований:

 вихри не должны пересекаться для их однозначного детектиро- вания и быть достаточно сильными;

 генерация вихрей должна быть стабильна в широком диапазоне чисел Рейнольдса;

 форма и структура тела обтекания должна быть достаточно простой и технологичной, исключать влияние коррозии и температуры на метрологические характеристики.

В вихревых расходомерах применяют призматические тела прямоугольной, треугольной или трапецеидальной (дельтообразной) форм (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Вихреакустический расходомер:

1 – тело обтекания; 2 – пьезоизлучатель;

3 – пьезоприемник; 4 – генератор; 5 – фазовый детектор;

6 – микропроцессорный блок; 7 – термодатчик

Вихревые расходомеры являются самыми «всеядными» в плане измеряемых сред. Расход холодных и горячих жидкостей, независимо от их электропроводящих свойств, насыщенного и перегретого пара, природного и технических газов может быть измерен с помощью расходомеров данного типа. Но и у них есть свои ограничения, связанные с используемым методом измерения: вихревые датчики расхода не предназначены для измерения вязких и загрязненных сред и сред, склонных к образованию отложений. Кроме того, расходомеры данного типа наиболее чувствительны к турбулентности и неоднородности потока и вибрации трубопровода.

5.8. ТУРБИННЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

Турбинные, или скоростные расходомеры (счетчики), применяются для определения объемного расхода (количества) измеряемой среды.

Чувствительным элементом турбинных расходомеров является турбина, приводимая во вращение потоком жидкости или газа, протекающим через расходомер (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Виды чувствительных элементов турбинных расходомеров

Скорость вращения погруженной в поток турбины является мерой расхода; измеряя число оборотов турбины, можно вычислить объем прошедшей через трубопровод технологической среды.

Турбинные счетчики, в отличие от объемных, не имеют измерительных камер и производят косвенное измерение объема.

Турбинные расходомеры с аксиальной турбиной используются для измерения объема неагрессивных жидкостей и газов в трубопроводах диаметром 50–300 мм. Диапазон измерений по расходу составляет 3–1300 м3/ч. Тангенциальная турбина, или крыльчатка, используется для измерения объема неагрессивных жидкостей (в основном воды) в трубопроводах диаметром 15–40 мм. Диапазон измерений по расходу составляет 3–20 м3/ч.

В трубопроводах большого диаметра для измерения расхода иногда применяют погружной вариант расходомера: маленькие крыльчатки или турбинки устанавливаются в центр или в другую точку при помощи жесткой штанги. Погрешность измерения в таких расходомерах составляет ±5 %.

Турбинные расходомеры просты по конструкции, относительно недороги, имеют линейную градуировочную характеристику, значительный динамический диапазон (до 1:30). Основными недостатками являются зависимость показаний от вязкости измеряемой среды, высокая чувствительность к механическим примесям, требующая установки фильтров перед расходомером, и непригодность для измерения малых расходов.

В последнем поколении турбинных расходомеров вместо классической турбинки используется геликоидный ротор (рис. 5.9), что существенно уменьшает влияние на метрологические характеристики вязкости. Такие расходомеры называются мультивязкостными. Они обеспечивают высокую точность – 0,15 % – в диапазоне вязкостей от 10 до 1000 сСт.

Рис. 5.9. Геликоидный ротор (а)

и турбинный геликоидный расходомер (б)

5.9. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР DANIEL МОДЕЛИ 3417

Выполняйте проверку и валидацию конечных результатов ком-

мерческого учета с помощью ультразвукового расходомера Daniel™ модели 3417 4+4 с полным резервированием, который сочетает в одном устройстве мощность двух проверенных на практике четырехлучевых ультразвуковых расходомеров Daniel с конструкцией British Gas (сертифицирован по OIML R137 1 и 2, класс точности 0,5). Этот современный расходомер проводит два независимых измерения, которые выполняются одновременно для получения непревзойденной точности измерения, надежности и продолжительности бесперебойной работы. Инновационное программное обеспечение MeterLink™ предоставляет прямой доступ к множеству прогнозных диагностических данных, полученных с помощью сверхскоростного электронного блока серии 3410 для обнаружения нарушений потока в реальном времени с целью снижения неточности измерения и облегчения технического обслуживания.

Технические характеристики

Типоразмеры: от DN200 до DN1050 (от 8 до 42 дюймов) при

конфигурации British Gas (BG).

Рабочая среда: газ. Погрешность: ±0,5 % от величины показаний во всем диапазоне

калибровки.

Воспроизводимость: ±0,05 % от величины показаний в диапазоне

1,5 до 30,5 м/с (от 5 до 100 фут/с).

Скорость: до 30 м/с (100 фут/с); возможность работы при скоро-

сти потока более 38 м/с (125 фут/с).

Диапазон рабочих температур:

 преобразователи T-21: от –20 °C до +100 °C;  преобразователи T-22: от –50 °C до +100 °C.

Диапазон рабочих давлений:  преобразователи T-21/T-22: от 689 до 27579 кПа изб. (от 100

до 4000 фут/кв. дюйм изб.);

 преобразователи T-21/T-22: минимальное рабочее давление

345 кПа изб. (50 футов/кв. дюйм изб.) обеспечивается при уменьшен-

ном Q

max

;

 преобразователи T-22: от 0 до 689 кПа изб. (от 0 до 100 фут/кв.

дюйм изб.), требуется установка изолированных преобразователей.

Материалы: углеродистая и нержавеющая сталь.

5.10. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ ROSEMOUNT 8750W

Электромагнитный расходомер Rosemount 8750W снижает расходы на протяжении всего жизненного цикла, а также снижает возникновение незапланированных остановов благодаря точному измерению расхода воды и сточных вод в различных применениях. Расходомеры 8750W оснащены функциями интеллектуальной диагностики, предоставляя пользователю выгоды продвинутых методик установки, обслуживания и управления процессами. Благодаря полностью сварной конструкции датчика и изолированной, заменяемой клеммной колодке, расходомер 8750W является самым надежным прибором.

Технические характеристики

Типоразмер: 15–1200 мм (0,5–48 дюймов).

Материал футеровки: PTFE, неопрен.

Материал электродов: нержавеющая сталь, никелевый сплав.

Стандарт фланца: ANSI, EN, GB, AS4087, AS2129, JIS, AWWA.

Погрешность: стандартная версия – 0,5 %; высокоточная калибровка – 0,25 % (под заказ).

Диагностика: пустая труба, обнаружение неисправностей заземления/проводки, высокий уровень технологического шума, обнаружение налипания на электродах, диагностика Smart Meter Verification.

Выходной сигнал: 4–20 мА (протокол HART), Modbus RS485.

5.11. ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ ROSEMOUNT 8800

Вихревые расходомеры Rosemount 8800 обеспечивают надежность измерений, уникальную конструкцию без уплотнений внутри

проточной части, что исключает возникновение потенциальных точек утечки среды, в результате чего достигается максимальная доступность процессов и сокращение числа незапланированных остановок. Благодаря уникальной конструкции вихревого расходомера Rosemount 8800 с изолированными датчиками нет необходимости вскрывать технологические установки для замены датчиков расхода и температуры.

Технические характеристики

Погрешность расходомера:

 ±0,65 % объемного расхода для жидкостей;

 ±1 % объемного расхода для газа и пара;

 ±0,70 % массового расхода воды, используя опции при исполь-

зовании опции встроенного датчика температуры;

 ±2 % массового расхода пара при использовании встроенного датчика температуры.

Динамический диапазон – 1.584027778

Выход: 4–20 мА с HART® 5 или 7 и масштабируемым импульсным выходом.

FOUNDATION Fieldbus ITK6 с 2 блоками аналогового входа, 1 функциональным блоком резервного активного планировщика связей (Back up Link Active Scheduler) и 1 функциональным блоком интегратора (по дополнительному заказу также с 1 функциональным блоком ПИД-регулирования).

Материал, контактирующий с рабочей средой: нержавеющая сталь – 316/316L и CF3M.

Никелевый сплав – C-22 и CW2M.

Высокотемпературная углеродистая сталь – A105 и WCB.

Низкотемпературная углеродистая сталь – LF2 и LCC.

Дуплексная сталь UNS S32760 и 6A.

Фланцы с различными видами уплотнительных поверхностей.

Температура измеряемой среды: от –200 °C до 450 °C (от –330 °F до 842 °F).

Вопросы для контроля по материалу пятой главы

1. Дайте определение понятию «расход».

2. Какие бывают единицы измерения расхода?

3. Какие виды расходы бывают?

4. Перечислите основные типы расходомеров.

5. В чем состоит принцип действия расходомеров переменного перепада дав-

ления?

6. В чем состоит принцип действия расходомеров постоянного перепада дав-

ления?

7. В чем состоит принцип действия электромагнитных расходомеров?

8. В чем состоит принцип действия вихревых расходомеров?

9. В чем состоит принцип действия турбинных расходомеров?

10. В чем состоит принцип действия ультразвуковых расходомеров?

11. В чем состоит принцип действия вихреакустических расходомеров?

6. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Рис. 6.1. Буйковый уровнемер:

1 – буек, 2 – рычаг; 3 – мембрана; 4 – корректор

нуля; 5 – индикатор рассогласования;

6 – груз; 7 – постоянный дроссель; 8 – усилитель

мощности; 9 – сильфон обратной связи

Во всех технологических процессах измеряется уровень в аппаратах.

Работа сепаратора любого типа или отстойника невозможна без контроля уровня заполнения аппарата, а также уровня раздела фаз.

Уровень – это физический параметр, равный высоте заполнения технологического объекта рабочей средой. Единицей измерения уровня является метр. Приборы, которые используются для измерения и непрерывного слежения уровня сырья, называют уровнемер.

Кроме уровнемеров, существует отдельная группа приборов, которая выполняет функции сигнализации предельных значений уровня, которые называются сигнализаторами уровня.

6.1. БУЙКОВЫЙ УРОВНЕМЕР

Принцип действия буйковых уровнемеров основан на том, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила.

Буек находится в вертикальном положении и частично погружен в жидкость.

К достоинствам поплавковых и буйковых уровнемеров можно отнести простоту конструкции, большой диапазон измерений, достаточно

хорошую точность, возможность измерения уровня агрессивных и вязких сред, широкий температурный диапазон измерения.

К недостаткам – наличие

механических частей в резервуаре (поплавок, буек), трудности измерения уровня в резервуарах под давлением, а также погрешность измерения уровня при изменении температуры и плотности вещества (рис. 6.1).

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 138 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]