5.2.2 Вихревые расходомеры

Вихревыми называются расходомеры, основанные на измерении частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования.

Расходомеры, использующие вихри на оси потока и эффект Коанда, основаны на генерации колеблющихся вихрей с помощью насадка на входе в прибор (рис.5.9). Частоту колебаний вихря, связанную со скоростью течения, можно измерить пьезоэлектрическим датчиком. Расходомер этого типа имеет широкий диапазон измерений (отношение максимального предела измерений к минимальному достигает 100) и линейную характеристику.

Расходомер, основанный на эффекте Коанда, использует тот факт, что струя, текущая вблизи стенки, прилипает к ней; создав возмущение, можно вызвать отрыв струи и присоединение ее к другой стенке. Эффект Коанда позволяет реализовать жидкий осциллятор, частота которого линейно зависит от расхода. Измерение осуществляется терморезистором, размещенным вблизи одной из стенок и находящимся при постоянной температуре; соответствующий сигнал определяется частотой колебаний жидкости.

Рисунок 5.9 - Расходомер с осевым вихрем.

Большим достоинством вихревых расходомеров является отсутствие каких-либо подвижных элементов внутри трубопровода. К числу других достоинств вихревых расходомеров следует отнести достаточно хорошую точность, оцениваемую погрешностью в 0,5-2% от предела шкалы, и линейность последней в большом диапазоне измерения.

5.2.3 Тахометрические расходомеры

Тахометрическими называются расходомеры и счетчики количества, основанные на зависимости от расхода вещества скорости движения тела, установленного в трубопроводе.

В зависимости от устройства преобразователя расхода тахометрические расходомеры разделяются на: 1) турбинные, 2) шариковые, 3) камерные.

Турбинные

Рисунок 5.10 - Разрез турбинного расходомера.

1 – крыльчатка; 2 – кабель; 3 – катушка; 4 – магнит; 5 – дефлектор; 6 – корпус.

Принцип действия турбинных расходомеров заключается в следующем. В измеряемый поток помещается хорошо сбалансированная легкая крыльчатка или турбинка, которая вращается в подшипниках, обладающих малым трением. Кинетическая энергия потока заставляет вращаться крыльчатку со скоростью, пропорциональной скорости потока. Конструктивно крыльчатка выполняется аксиальной или тангенциальной [5.4 ст. 150].

Измерение скорости вращения крыльчатки производится различными способами: механическим, электромагнитным, фотоэлектрическим или радиоактивным.

При помощи турбинных расходомеров измеряется объемный расход жидкости. Для измерения массового расхода турбинные расходомеры должны снабжаться датчиками плотности и соответствующими корректирующими устройствами.

Шариковые расходомеры

Шариковыми называются тахометрические расходомеры, подвижным элементом которых является шарик, непрерывно движущийся в одной плоскости по внутренней поверхности трубы под воздействием предварительно закрученного потока.

Среди всех тахометрических преобразователей расхода шариковый является наиболее простым по своему устройству.

Камерные

Камерными называются тахометрические расходомеры, имеющие один или несколько подвижных элементов, которые при движении отмеривают определенные объемы или массы пара или газа.

В подавляющем большинстве число случаев подвижные элементы камерных расходомеров и счетчиков движутся непрерывно со скоростью, пропорциональной объемному расходу.

Имеется весьма большое число конструктивных разновидностей камерных расходомеров и счетчиков [5.6 ст. 148]. Некоторые из них изображены на рисунке 5.11.

Рисунок 5.11 - Различные типы камерных преобразователей расхода: а – поршневой; б – дисковый для газа; в – ротационный; г – шестеренчатый.