4. Расходомеры

Подача пара ведется по системе подачи пара. Поток пара 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 объемные методы, учитывающие нормальные условия эксплуатации: температура 20⁰ C (293,15 К), давление 760 мм рт. ст. (101325 H/м²), влажность 0. Поэтому необходимо подобрать расходомер оптимально подходящий под параметры системы.

Измерения расходов и количества газов и жидкостей имеют большое значение в самых различных областях науки и техники. Без правильного определения расходов компонентов невозможно провести качественные технологические процессы в химической, энергетической, бумажной и других отраслях промышленности, поэтому проведем анализ классификации изображенной на рисунке 4.

Расходом называется количество газа или жидкости, протекающее через поперечное сечение трубопровода в единицу времени. В СИ расход может быть объемный Q, выражаемый в м³/с, или массовыйМ,выражаемый в кг/с

4.1 Гидравлические расходомеры

Гидравлические струйные расходомеры могут быть применены для регу­лирования различных технологических процессов в металлургической, машиностроительной, энергетической, химической и других отраслях

про­мышленности. Расходомеры могут быть использованы для установки в поме­щениях с взрывоопасной средой; при этом маслонапорные установки, имеющие электропривод, должны быть вынесены в отдельные помещения.

Гидравлические струйные расходомеры и вспомогательные устройства, входят в комплект регулятора, выпускаются одним из предприятий Харьковского совнархоза.

Регуляторы, выпускаемые этим предприятием, рассчитаны на давление ра­бочей жидкости 8—12кГ/см². Благодаря такому давлению рабочей жидкости расстояние между регулятором и исполнительным механизмом может быть по горизонтальному направлению до 100—120 м и по высоте до 30—35 м.

Гидравлические струйные регуляторы строятся из унифицированных элементов, простое сочетание которых позволяет получать отдельные регу­ляторы или комплексные системы регулирования из ограниченного числа стандартных взаимозаменяемых частей. Регуляторы выпускаются астати­ческие, статические и изодромные.

Основными элементами гидравлических струйных регуляторов являются: измерительные устройства, задатчики и лекала, управляющие устройства, исполнительные механизмы, стабилизирующие устройства, синхронизаторы,

маслонапорные установки, электроаппаратура и вспомогательные устрой­ства.

Ниже приведены описания и принципы действия некоторых измерительных устройств входящих в состав регуляторов.

4.1.1 Мембранные измерительные устройства

Чувствительный элемент гидравлических измерительных устройств находится под непосредственным воздействием измеряемого параметра и преобразует его в усилие, которое воздействует на управляющее устройство измерительного устройства.

В этом пункте рассматривается мембранные измерительные устройства.

Измерительные устройства предназначены для работы в непосредственном контакте и только с неагрессивными веществами. К мембранам из прорези­ненного полотна могут быть подведены только газы.

При работе с веществами, разъедающими мембранное полотно и металлы, из которых выполнены чувствительные элементы измерительных устройств, следует применять разделительные сосуды.

Порог чувствительности измерительных устройств составляет в среднем не более 0,5%, а во многих случаях не превышает 0,1—0,05% от максималь­ного значения измеряемой величины.

Мембранные измерительные устройства служат для восприятия импульса давления или перепада давления с верхними пределами измерения давления от 10 до 400 мм вод. ст. и от 40 до 1000 мм рт. ст.

Мембранные измерительные устройства выпускаются одномембранные (четырех модификаций УИМН-1, УИМС-1, УИМС-3 и УИМВ-2) и двухмембранные (одной модификации УИРУ-1). Схемы мембранных измерительных устройств приведены на рисунке 4.1.

Подвод импульса

а — УИМН-1; УИМС-1 и УИМС-3; б — УИМВ-2; в — УИРУ-1.

Рисунок 4.1-Схемы мембранных измерительных устройств регуляторов:

Мембранные измерительные устройства УИМН и УИМС применяются в различных регуляторах и предназначены для измерения давления, расхода и перепада давления неагрессивных газов и воздуха при температуре 5—60° С в пределах от 0,4 до 400 мм. вод. ст. при статическом давлении да 1000 мм вод. ст.

Измерительные устройства не рекомендуется использовать на давление, меньшее 20% верхнего предела измерения.

Мембранные измерительные устройства типов УИМН и УИМС отличаются друг от друга величиной эффективной площади мембраны и габаритными размерами.

Мембранные измерительные устройства УИМН-1, УИМС-1 и УИМС-3 могут быть снабжены пружинными задатчиками, которые служат для настройки регулятора на заданное значение регулируемого параметра и по­лучения надежного соприкосновения между мембранным измерительным устройством и управляющим устройством регулятора при пульсирующем импульсе.

Конструкция и габаритные размеры измерительного устройства УИМН-1 приведены на рисунок 4.2.

Чувствительным элементом измерительных устройств типов УИМН и УИМС является плоская мембрана 1, выполненная из мембранного полотна (прорезиненной материи) толщиной 0,3—0,4 мм.

Мембрана расположена между фланцами крышек 2 и 3. Центральная часть резиновой мембраны зажата между двумя алюминиевыми дисками 4, которые образуют жесткий центр мембраны; в центре мембраны укреплена игла 5. Усилие, развиваемое мембраной, передается через иглу 7 на управ­ляющее устройство регулятора. Полный ход мембраны 0,7 мм.

При работе измерительного устройства некоторое количество газа из левой полости мембраны просачивается в окружающую среду; для сведения к мини­муму выпуска газа конструкция измерительного устройства может быть выполнена таким образом, что игла 5 будет проходить через две втулки, между которыми располагается отвод для выпуска газа в атмосферу .

Рисунок 4.2-Измерительное устройство низкого давления УИМН-1.

Для удаления масла и влаги из внутренней полости мембраны, которые просачиваются от управляющего устройства через втулку 6, внизу крышки 2 имеется спускное отверстие, закрытое пробкой.

Для мембранного измерительного устройства среднего давления допу­стимое усилие, передаваемое на управляющее устройство, не превышает 2,5 кГ.

Измерительные устройства выполнены с горизонтально-поступательным движением выходного звена и устанавливаются на боковой стенке корпуса управляющего устройства регулятора.

2. Приборы переменного перепада давления

Для автоматического измерения расходов пара, газов и жид­костей используют различные типы расходомеров переменного перепада Принцип действия таких приборов, объединенных об­щим методом измерений, основан на измерении перепада давле­ния, образующегося в результате изменения скорости измеряе­мого потока на специальном сужающем устройстве, называемом диафрагмой

Рассмотрим явления, возникающие при прохождении жидкости или газа через сужающее устройство, установленное в трубопро­воде приведенной на рисунке 4.3. При протекании жидкости или газа через сужаю­щее устройство часть потенциальной энергии давления переходит в кинетическую энергию, при этом средняя скорость потока в су­женном сечении повышается, а давление уменьшается. Таким об­разом при протекании газа или жидкости образуется разность давлении до и после сужающего устройства. Разность этих давле­ний (перепад давлений) зависит от скорости (расхода) протекаю­щего вещества Величина перепада давлений измеряется специ­альными устройствами, называемыми дифференциальными мано­метрами

а — диафрагма, 1 — трубопровод, 2 — сужающее устройство (диа­фрагма); б—распределение давления у сужающего устройства P₂'— давление в сечении S₁, P₁—давление перед диафрагмой Р₂—давление в сечении S₂. P₁’ — давление после диафрагмы, ΔР — перепад давления на диафрагме

Рисунок 4.3 Измерение расхода газов и жидкости с помощью сужающего

устройства

При прохождении реальных измеряемых сред через сужаю­щее устройство возникают дополнительно такие физические яв­ления, как потери давления на вязкое трение, изменение плот­ности и другие, которые соответствующим образом учитывают при расчетах сужающих устройств.

4.2 Пневматические расходомеры