Системы нагрева воды оснащаются устройствами регулирования расхода веществ, поступающих извне. Так, например, подача охлаждающего воздуха ведется по системе подачи воздуха, и является необходимым условием поддержания определенного температурного уровня. Поток воздуха ограничен, т. к. подача его в систему ведется под давлением. Поэтому необходимо учитывать регулировку его расхода.

Так как измеряемые вещества различны по своей структуре, свойствам и качествам, они требуют различных методов измерения. Так, например, для измерения газообразных веществ используются исключительно объемные методы, учитывающие нормальные условия эксплуатации: температура 20⁰C (293,15 К), давление 760 мм рт. ст. (101325 H/м²), влажность 0. Поэтому необходимо подобрать расходомер оптимально подходящий под параметры системы.

Расходомеры, применяемые в промышленности для измерения расхода жидкостей, газов и паров, движущихся в трубопроводах, можно разделить по способу измерения различных сред. Для этого проведем классификацию расходомеров по роду измеряемого вещества (рис. 1).

В зависимости от способа организации измерения расхода вещества, расходомеры, применяемые для измерения расхода жидкостей, паров и газов, движущихся в трубопроводах, могут быть подразделены на следующие группы:

1. Счетчики и расходомеры объемные. Принцип действия объемных счетчиков основан на отсчете количества определенных объемов, вытесняемых из измерительной камеры прибора под действием разности давлений на счетчике. По характеру движения измерительных элементов объемные счетчики подразделяются на поршневые с прямолинейным возвратно-поступательным движением, дисковые со сложным движением и счетчики с овальными шестернями, ротационные и д. р., имеющие вращательное движение. Основное достоинство объемных счетчиков - малая погрешность и сравнительно широкий диапазон измерений, но так как данные счетчики предназначаются для измерения количества чистых, без механических примесей жидкости, то такие приборы не будут учитываться при дальнейшем подборе элементов системы.

Счетчики газа ротационные.

Счетчики газа ротационные типа РГ предназначены для учета объемного количества очищенных неагрессивных горючих газов (природного, смешанного, светильного, мас­ляного, пропан-бутана, сланцевого, генераторного, водя­ного, коксового, доменного). Счетчики выпускаются по ГОСТ 8700—72. Конструкция приведена на рис 3

Рис. 3

В корпусе 1 находятся два ротора 2, которые при вращении обкатываются своими боковыми поверхностями, соприкасаясь с внутренней поверхностью корпуса. Механизм их вращения аналогичен механизму вращения овальных шестерен у описанных выше счетчиков жидкости. Выведенный из корпуса вал ротора связан кулачковой муфтой с валом редуктора, а через него со счетным механизмом роликового типа/6/. Приборы допускают незначительные погрешности.

Объемные счетчики для жидкостей. Так как в данном случае рассматривается газообразная среда, то приборы для измерения расхода жидкостей будут рассмотрены как дополнительные виды расходомеров.

Данные приборы используются при больших количествах расхода газа (30000 м³/ч). в системе используется небольшой объем воздуха ( порядка 2,5- 3 м³/ч) и такие приборы будут потреблять значительную часть измеряемого вещества, что приведет к усложнению процесса дозировки газа при подаче его в систему поэтому объемные приборы измерения расхода не применимы к данной системе.

2. Расходомеры переменного перепада давления.

Метод основан на том, что поток вещества, протекаю­щего в трубопроводе, неразрывен и в месте установки сужающего устройства скорость его увеличивается. При этом происходит частичный переход потенциальной энер­гии давления в кинетическую энергию скорости, вслед­ствие чего статическое давление в суженном сечении будет меньше давления перед местом сужения. Разность давле­ний перед суженным участком и в месте сужения, назы­ваемая перепадом давления, зависит от расхода протекаю­щего вещества и может служить мерой расхода. Метод измерения расхода по переменному перепаду давления является достаточно точным, удобным и универсальным, а во многих случаях единственно приемлемым для измере­ния расхода жидкостей, газов и пара. Он может приме­няться, если измеряемое вещество заполняет все попереч­ное сечение трубы, поток является стационарным, фазовое состояние вещества не изменяется при прохождении через суженный участок, а сужающее устройство установлено между прямыми участками трубопровода.

Установка для измерения расхода по методу перемен­ного перепада давления состоит из расположенного в трубе устройства для сужения сечения потока, дифференциаль­ного манометра-расходомера и соединительных (импульс­ных) трубок. В качестве устройства для создания в тру­бопроводе перепада давления чаще всего применяются стандартные сужающие устройства, в некоторых случаях находят применение нестандартизованные сужающие устройства.

Стандартные сужающие устройства

Методика и формулы расчета стандартных сужающих устройств, основные требования к расходомерам, методика ихповерки, а также методика определения погрешности измерения расхода установлены Правилами 28—64 Го­сударственного Комитета стандартов, мер и измеритель­ных приборов при Совете Министров СССР. Правила рас­пространяются на измерения расхода однофазных жидко­стей и газов, а также перегретых паров с помощью стан­дартных сужающих устройств, установленных внутри трубопровода диаметром не менее 50 мм,при условии, что поток является установившимся, числа Рейнольдса пре­вышают определенные значения и отношение давлений перед и за сужающим устройством не достигает критиче­ской величины.

К стандартным сужающим устройствам относятся диа­фрагмы, сопла и сопла Вентури, которые удовлетворяют требованиям Правил, благодаря чему обеспечивается воз­можность изготовления и применения таких устройств по результатам расчета без индивидуальной градуировки. Остальные сужающие устройства не стандартизованы.

Измерение перепада давления в сужающем устройствами производится через отдельные цилиндрические отверстия или через две кольцевые камеры, каждая из которых соединяется с внутренней полостью трубопровода кольцевой щелью (сплошной или прерывистой) или группой равномерно распределенных по окружности отверстий. При измерении перепада давления в бескамерном сужающем устройстве через отдельные отверстия наилучшие результаты обеспечивает установка сужающего устройства непосредственно между фланцами, а в промежуточной обойме. Кольцевые камеры обеспечивают выравнивание давления, что позволяет более точно измерять перепад давления при коротких прямых участках трубопровода,

правильный монтаж и надежную эксплуатацию сужающегося устройства. Кольцевая камера выполняется либо непосредственно в сужающем устройстве, либо в каждом из фланцев, между которыми оно зажимается, либо в специальной промежуточной детали — корпусе. При малых давлениях в трубопроводах диаметром свыше 400 мм кольцевая камера может быть образована полостью трубки, со­гнутой вокруг трубопровода в кольцо или прямоугольник,

С

Рис. 4

тандартная диафрагмапредставляет собой сужаю­щее устройство, выполненное в виде плоского диска с кон­центрическим отверстием для истечения вещества. Схематичное изображение диафрагмы приведено на рис. 4

Выше оси показано измерение перепада дав­ления через кольцевые камеры, ниже оси — через отдель­ные отверстия. На рисунке приняты следующие обозна­чения: D₂₀ — внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при температуре 20° С;d₂₀-внутренний диаметр диафрагмы при той же температуре;

Необходимо учитывать что для различных сред измерения должны соблюдаться следующие условия: для чистых жидкостей и газов диаметр отдельного отверстия должен быть 1мм C10 мм; для паров, влажных газов и жидкостей, которые могут испаряться в соединительных линиях, при измерении перепада давления через отдельные отверстия 4ммC10 мм; при измерении перепада давления через камеры 1ммC10 мм/7/.

Стандартные сопла. Сопла особенно удобны при измерении расхода газов и перегретого пара, а также при измерении расхода пара высокого давления в трубопроводах диаметром D200мм. По сравнения с диафрагмами они менее чувствительны у коррозии, загрязнением и обеспечивают несколько большую точность измерения.

Стандартное сопло Вентури состоит из профильной входной части, цилиндрической средней части и выходного конуса. Потеря давления в сопле Вентури возрастает с увеличением угла косинуса и уменьшением длины косинуса. Сопло Вентури применяется в тех случаях, когда потеря давления имеет решающее значение/8/.