1. Классификация расходомерных устройств и выбор устройства

В разрабатываемой нашей группой системе регулирования охлаждения сусла в роли охлаждающего агента используется рассол. Поддержа­ние постоянной температуры сусла происходит за счет изменения расхода агента, зависящего от его температуры. Регулирование расхода агента выполняет специальное устройство – расходомер жидкости, который выбирают в процессе анализа различных типов и подклассов расходомеров, являющихся основой регуляторов расхода.

На основе вышесказанного можно сделать вывод, что от правильного выбора расходомера во многом зависит надежность и стабильность работы всей системы в целом.

Расходом называется количество вещества, протекающее через данное се­чение трубопровода в единицу времени [2]. К приборам для измерения расхода относятся расходомеры и счетчики расхода. Расходомеры определяют расход ве­щества за единицу времени, а счетчики расхода – суммарное количество вещества за любой период времени [3]. Исходя из этого определения в разрабатываемой системе будет применяться расходомер, выбор которого следует производить с учетом анализа исходной системы и условий ее эксплуатации.

Расходомеры и счетчики могут применяться как в качестве самостоятель­ных приборов, так и в качестве датчиков систем автоматического регулирования (САР). В разрабатываемой системе данные приборы служат датчиками расхода агента.

За основной классификационный признак при анализе и выборе расходомеров выбирается метод измерения. На сегодняшний день существует множество методов измерения расхода, которые лежат в основе построения расходомерных устройств. Основные из них перечислены ниже:

1. Согласно ГОСТ 15528-70, меточными называются расходомеры, осно­ванные на изменении времени прохода меткой определенного участка пути. Ос­новная сфера их применения – градуировочные и исследовательские работы [1].

2.Парциальными называются расходомеры, в которых производится из­мерение определенной доли расхода основного потока жидкости. Основной смысл применения парциального метода измерения расхода состоит в том, чтобы с помощью небольшого расходомера контролировать поток в трубопроводе большого диаметра[1].

3. Ядерно-магнитными называются расходомеры, основанные на зависи­мости ядерно-магнитного резонанса в потоке от величины расхода. Они не нашли широкого распространения в промышленности[1].

4. Концентрационными называются расходомеры, основанные на зави­симости от расхода кратности разбавления вещества, вводимого в поток (ГОСТ 15528-70). Этот метод весьма целесообразен при измерении больших расходов, а также при проверке сужающих устройств и других расходомеров без демонтажа последних на месте их установки. Основной его недостаток – большая длина пути, необходимого для хорошего перемешивания вещества индикатора [1].

.

5. Ионизационными называются расходомеры, основанные на искусст­венной ионизации движущегося потока вещества, обычно газа, сопровождаю­щейся возникновением ионизационного тока между электродами, величина кото­рого зависит от расхода газа [1].

6. Оптические расходомеры основаны на зависимости от расхода веще­ства того или иного эффекта в потоке. Делятся на две группы:

1. расходомеры, основанные на эффекте Физо-Френеля, заключающемся в том, что скорость света в движущейся прозрачной среде зависит от скоро­сти движения среды [1];

2. расходомеры, основанные на эффекте Доплера, согласно которому, в луче, отраженном от движущейся частицы, имеет место сдвиг частоты оп­тических колебаний, зависящий от скорости движения отражающей час­тицы. [1].

7. Ультразвуковые расходомеры основаны на измерении, зависящем от расхода того или иного акустического эффекта, возникающего при проходе ульт­развуковых колебаний через поток жидкости или газа. В настоящее время приме­няются два вида расходомеров: 1) основанные на перемещении ультразвуковых колебаний движущейся средой; и 2) основанные на эффекте Доплера. Для изме­рения расхода служат расходомеры первого типа [1].

8. Электромагнитные расходомеры основаны на взаимодействии дви­жущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей маг­нитное поле, индуктируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидко­сти.

9.Перепадно-силовыми называются расходомеры, основанные на зависимости от массового расхода перепада давления, возникающего в потоке в результате внешнего силового воздействия (ГОСТ 151528-70). Они очень редко используются в связи с необходимостью затрат на дополнительное оборудование (насосы)[1].

10. Тепловые расходомеры основаны на измерении зависящего от расхода эффекта теплового воздействия (нагрева или реже охлаждения) на поток или на тело, контактирующее с потоком [1].

11. Тахометрические счетчики количества основаны на зависимости от расхода вещества скорости движения тела, установленного в трубопроводе. Расходомеры этого типа используются редко[1].

12. Силовыми называются расходомеры, основанные на зависимости от массового расхода эффекта силового воздействия, сообщающего потоку ускорение того или иного рода. Это ускорение возникает в процессе придания потоку какого-либо дополнительного движения, например закручивания. Недостатком является сложность конструкции преобразователей расхода и большое число вращающихся элементов внутри трубы, что снижает надежность приборов. На практике данные расходомеры используются крайне редко (нет серийного производства) [1].

13.Расходомерами переменного уровня называются приборы, основанные на зависимости между расходом и высотой уровня жидкости в сосуде, в который жидкость непрерывно поступает и из которого вытекает через отверстие в дне или в боковой стенке. Применяются для измерения расходов жидкостей, протекающих по открытым лоткам и каналам.[1]

14. Расходомерами обтекания называются приборы, основанные на зависимости от расхода вещества перемещения тела, воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока.

15.Расходомерами переменного перепада давления называются расходомеры, основанные на зависимости расхода вещества перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, или самим элементом трубопровода. Эти расходомеры включают в себя, по крайней мере, три отдельные части:

1. преобразователь расхода, создающий перепад давления в зависимости от расхода;

2. соединительное устройство, передающее перепад давления от преобразователя к измерительному прибору;

3. дифференциальный манометр, сокращенно дифманометр, измеряющий перепад давления, образованный преобразователем расхода, и градуированный обычно в единицах расхода.[1]

Из всей совокупности рассмотренных устройств лишь некоторые из них используются для измерения расхода агрессивных жидких сред, каковой является охлаждающий агент рассол. На рис. 1 представлена классификация таких устройств. Исходя из нее, выделенные типы устройств будут рассмотрены более подробно применительно к заданной системе и из них будет выбрано наиболее подходящее.