4.2.3 Поплавковые расходомеры

Р исунок 4.5 – Ротаметр.

Расходомеры обтекания, относящиеся к расходомерам пос­тоянного перепада давления, нашли широкое применение в измере­нии расходов газов и жидкостей.

Название приборов (расходомеры обтекания) связано с тем, что рабочая среда (газ или жидкость) обтекает чувствительный элемент прибора — поплавок.

Расходомеры обтекания имеют: высокую чувствительность; малую стоимость, незначительные потери давления; простоту конструкции и эксплуатации; возможность использования при из­мерении агрессивных жидкостей и газов, а также в тех случаях, когда невозможно использовать другие приборы измерения расхо­да.

Наиболее распространенным типом такого расходомера являет­ся ротаметр изображенный на рисуноке 4.5, который имеет расширяющуюся кониче­скую трубку 2 и поплавок 1. Шкала стеклянных рота­метров имеет 100 делений, а ротаметры с электриче­ским и пневматическим выходным сигналом имеют до­полнительно вторичные приборы для определения расхода.

В зависимости от пределов измерений поплавок изготовляют из эбонита, дюралюминия или нержавею­щей стали. По типу поплавок выполняется цельным или облегченным. Поплавок имеет нижнюю кониче­скую часть, среднюю — цилиндрическую и верхнюю со скошенным бортиком и направляющими канавками, которые служат для придания вращательного движе­ния поплавку, центрирующего его в измеряемом по­токе

Принцип действия ротаметров состоит в том, что гидродинамическое давление измеряемого потока среды воздействует снизу на поплавок и вызывает его вертикаль­ное перемещение Под действием перемещения поплавка из-за конусности трубки изменяется площадь проходного сечения между поплавком и трубкой, а перепад давления по обе стороны поплав­ка остается постоянным. Поэтому такие приборы называют рас­ходомерами постоянного перепада давлений.

Ротаметры выпускаются для местного измерения расхода без дистанционной передачи показаний, с электрической дистанционной передачей показаний без местной шкалы, с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний.

Ротаметры для местного измерения расхода представляет собой коническую трубку из стекла 6 закрепленную в металлических головках 1 и 5. Головки стянуты шпильками 2, образующими защитную решетку вокруг стекла. В трубке 3 свободно перемещается поплавок 4. Значение расхода отсчитывается по положению верхней кромки поплавка относительно шкалы. Ротаметр может работать только в вертикальном потоке.

Ротаметры выполняются со стеклянной или металлической трубкой.

Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляются на давлении жидкости или газа, не превышающие 0.58 MH/m². При более высоких давлениях жидкости или газа, а также для измерения расхода пара применяются ротаметры с металлической трубкой.

Рисунок 4.6 – Ротаметр местного измерения расхода

Рассмотренные ротаметры имеют недостатки: невозможно регистрировать их показания и передавать на расстояние; шкалы приборов недостаточно четки. Ротаметры с металлической трубкой с электрической и пневматической передачей на расстояние не отличается от описанных измерительных устройств показывающих ротаметров .

Рота­метры типа РС-3а и РМ могут работать при температуре измеряемой среды 5—50 ⁰С и температуре окружающего воздуха 5—50 ⁰С, ротаметры типа РСС — при температуре соответственно (—40)—(т-100)° С и (—40)—(+40)° С. Ниж­ний предел измерения составляет 20% от верхнего, основ­ная погрешность -2,5%.

У ротаметров типа РМ в зависимости от предела измерения поплавок изготовляется из стали Х18Н9Т, анодированного дюралюминия, эбонита или титана. У ротаметров типа РСС, предназначенных для измере­ния расхода агрессивных сред, материал деталей, сопри­касающихся с измеряемой средой, — фторопласт 4 и химико-лабораторное стекло.

К основным преимуществам ротаметров можно отнести простоту конструкции, возможность измерения малых расходов, значительный диапазон измерения, возможность измерения расхода агрессивных сред. Величина потери напора от установки ротаметра не превышает 0.1 кгс/см² для жидкостей и 0.05 кгс/см² для газов. Недостатками ротаметров являются большая чувствительность к температурному изменению вязкости, необходимость градуировки на измеряемой среде или коррекции показаний, невозможность измерения расхода загрязненных жидкостей и жидкостей, из которых выпадают осадки. Ротаметры применяются для измерения небольших расходов жидкости и газа, имеющих незначительное давление.

4.3 Автоматические расходомеры

4.3.1 Пневматические расходомеры

Пневматические расходомеры имеют относительную простоту элементов, датчиков; высокую надежность и компактность конструкции; возможность использо­вания в пожаро- и взрывоопасных производствах.

Приборостроительными заводами выпускается большое число разновидностей пневматических расходомеров, предназначенных для регулирования расхода, уровня. Расходомеры выпускаются или с обычными для измерительных приборов устройствами для отсчета показаний и записи или выполняющими только функции автоматического регулирования. В последнее время широкое развитие получили пневматические расходомеры, представляющие собой системы взаимосвязанных унифицированных устройств. В качестве исполнительного механизма пневматического расходомера можно рассмотреть регулирующий клапан.

Регулирующие клапаны ВКР предназначены для изменения количества

воды, подаваемой в объект регулирования в зависимости от величины регу­лируемого параметра.

Регулирующие клапаны ВКР выпускаются пяти модификаций, отличаю­щихся размерами и диаметром условного прохода. Клапаны ВКР-1 выпускаются с диаметром условного прохода Dy == 25 мм и с ходом золотника 30 мм; клапаны ВКР-2 выпускаются с D — 50 мм; ВКР-3 с D = 80 мм; ВКР-4 с Dy == 100 мм и ВКР-5 с Dy == 150 мм, кла­паны ВКР-2, ВКР-3, ВКР-4 и ВКР-5 с ходом золотника выпускаются 40 мм.

Схемы регулирующих клапанов ВКР-1 и ВКР-2 приведены на рисунке 4.7;

ВКР-3, ВКР-4 и ВКР-5 —на рисунке 4.8.

Рисунок 4.7-Схема регулирующего клапана ВКР-2.

Рисунок 4.8-Схема регулирующих клапанов ВКР-3, ВКР-4 и ВКР-5.

Комплект каждого регулирующего клапана ВКР состоит из клапана 1, кривошипного исполнительного механизма 2, ручного привода 3 и других деталей, смонтированных на общей плите 4. Клапан на плите установлен на подставке 5.

Регулирование расхода воды производится перемещением золотника кла­пана, получаемого от исполнительного механизма 2, через соединительную штангу 6 и коромысло 7. Коромысло 7 при помощи оси 8 соединено с ручным приводом 3.

Ручной привод 3 выполнен в виде винтового устройства, которое вклю­чается в работу посредством фиксатора 9.

Перевод управления регулирующим клапаном ВРК с автоматического на ручное, и наоборот, осуществляется шунтирующим краном КШМ-2, кото­рый входит в комплектную поставку регулирующего клапана.

а — без приборов синхронизации; б — с датчиком синхронизатора ДСГ-1; в — с приемником синхро­низатора ПСГ-1; 1—кривошипный исполнительный механизм СПГК; 2—шунтирующий масляный , клапан КШМ-2.

Рисунок 4.9. Схема подключения маслопроводов к исполнительному

механизму регулирующего клапана ВКР

Каждая модификация регулирующего клапана ВКР может быть постав­лена с исполнительным механизмом без приборов синхронизации, с датчиком синхронизатора ДСГ-1 или с приемником синхронизатора ПСГ-1.

Регулирующие клапаны всех модификаций рассчитаны на условное дав­ление Ру == 64 кГ/см². Клапаны имеют линейную регулировочную харак­теристику, т. е. зависимость между ходом золотника клапана и ходом штока датчика или приемника синхронизатора — линейная. Угол поворота вала исполнительного механизма 85°.

Ход штока датчика и приемника синхронизатора составляет 20 мм.

Схемы подключения маслопроводов к исполнительному механизму регу­лирующего клапана ВКР без приборов синхронизации с датчиком или приемником синхронизатора приведены на рисунке 4.9.

4.3.2 Электронные расходомеры

Электронные расходомеры широко применяют при автоматиза­ции различных технологических процессов. Они позволяют под­держивать требуемые параметры — рас­ход, уровень, скорость.

Разработана целая серия расходомеров, среди которых нужно выделить: электронные расходомеры системы МЗТА, электронно-агрегатную ­

1— электронный расходомер, 2 — датчики, в — переключатель, 4 — ключ управления, 5 — пусковое устройство, 6 — указатель положения

исполнительного механизма, 7 — исполнительный механизм, 8 — задатчик

Рисунок 4.10 Структурная схема элект­ронного расходомера РПИБ

унифицированную систему регулирования и контроля ЭАУС-У. Расходомеры МЗТА типов РПИК и РПИБ состоят из унифицированных узлов .и применяются для регулирования отдельных параметров и соот­ношения нескольких параметров.

Расходомеры работают с электрическими и электрогидравлическими исполнительными механизмами. На рисунке 5.8 приведена структурная схема пропорционально-интегрального расходомера типа РПИБ. Сигналы от датчиков 2, контролирующих заданные параметры, поступают на вход электронного расходомера 1 в из­мерительный блок ИБ. В измерительном блоке поступающие сиг­налы датчиков сравниваются с заданным значением величины, установленной с помощью задатчика 8. При отклонении парамет­ра от заданной величины, измерительный блок выдает сигнал на электронный блок ЭБ, выходной элемент которого управляет пу­сковым устройством 5 исполнительного механизма 7.