1. Расходомеры переменного перепада давлений

Принцип действия основан на возникновении перепада давлений на сужающем устройстве в трубопроводе при давлении движении через него потока жидкости или газа.

Применяют следующие сужающие устройства.

• Диафрагма – диск с круглым отверстием в центре. Материал диафрагмы должен быть химически стойким по отношению к измеряемой среде и устойчивым к механическому износу.

В ыбор диафрагмы осуществляется по модулю: .

Формирование типа выбранной диафрагмы:

ДК 10 – 100,

где 100 – диаметр условного прохода Dу мм;

10 – рабочее давление в трубопроводе Р МПа

ДК или ДБ – диафрагма камерная или бескамерная, что определяется из следующих соображений:

• если Dy > 400 мм, то рекомендуется бескамерная диафрагма

• если Dy < 400 мм, то рекомендуется камерная диафрагма.

• Сопло Вентури

В ыбор сопла осуществляется через подбор соответствующих радиусов кривизны.

Такое сопротивление создает меньшее, нежели диафрагма, сопротивление в трубопроводе.

• Труба Вентури

Статическая характеристика таких расходомеров нелинейная (квадратичная):

,

где S – площадь проходного сечения сужающего устройства, м²;

Р = Р₁ – Р₂ – перепад давлений на сужающем устройстве, МПа;

 - плотность среды, расход которой измеряется, кг/м³;

 - коэффициент расхода, зависящий от многих факторов, определяющийся экспериментально (существуют специальные таблицы значений коэффициентов).

В измерительной цепи этих преобразователей последователь соединяются три устройства. Промежуточный преобразователь – дифманометр, который связывается с трубопроводом импульсными трубками и устанавливается в непосредственной близости от него и должен иметь встроенный нормирующий преобразователь. Для защиты от действия агрессивных сред дифманометр снабжается разделительными сосудами или мембранными разделителями.

Т.к. статическая характеристика первичного преобразователя расхода квадратичная, то чтобы показания измерительного прибора линейно зависели от расхода, в измерительную цепь вводят линеаризующий преобразователь или линеаризация может производиться в самом измерительном приборе с помощью лекала квадратичной характеристики.

Достоинства:

- малые перепады давлений;

- стабильность показаний;

- стойкость к агрессивным средам и загрязнений.

2. Расходомеры постоянного перепада давлений

Принцип действия основан на зависимости расхода вещества от вертикального перемещения тела, изменяющего площадь проходного сечения преобразователя.

Для сохранения постоянства перепада давления при изменении расхода через сужающее устройство необходимо автоматически изменять площадь его проходного сечения. Такой преобразователь называется ротаметром. Конструктивно ротаметр представляет собой вертикальную конусную трубку с поплавком внутри. Измеряемый поток, проходя через ротаметр снизу вверх, создает перепад давлений до и после поплавка.

На поплавок непрерывно действуют следующие силы:

• сверху вниз:

- статическое давление за поплавком: F_C = P₂S_ПЛ;

- вес поплавка: F_В = V_ПЛg;

• снизу вверх:

- сила потока: F_C = P₁S_ПЛ;

- сила трения потока о боковую поверхность

поплавка: F_ТР = КW_Kⁿ S_Б.

S_ПЛ – площадь наибольшего поперечного сечения поплавка;

Р₁ – полное давление потока;

S_Б – площадь боковой поверхности поплавка;

_ПЛ – плотность материала поплавка;

К – коэффициент сопротивления, зависящий от шероховатости поплавка;

W_K – средняя скорость потока в кольцевом пространстве;

n – показатель степени, зависящий от W_K.

F_П + F_ТР = F_C + F_B;

F_П – F_C = F_В – F_ТР;

W_K практически не меняется при Р = const. Поэтому этот расходомер обтекания называется расходомером постоянного перепада давлений.

При изменении расхода на входе в расходомер равновесие нарушается и при перемещении поплавка определяется следующее состояние равновесия:

Q  Pl_{(перемещение)}S_{ПРС (площадь проходного сечения)}новое состояние равновесия.

Достоинства:

- линейность шкалы { S_ПРС  l};

- измерение малых расходов;

- измерение агрессивных сред.

Недостатки:

- невозможность использования в загрязненных средах;

- измерение только малых расходов.

Для дистанционной передачи сигнала используются промежуточные преобразователи линейного перемещения в унифицированный электрический или пневматический сигнал.

1. Ротаметр с электрическим выходом включает дифференциально-трансформаторный преобразователь, связанный через плунжер с поплавком.

2. Р отаметр с пневматическим выходом.

Для передачи положения поплавка используется магнитная муфта, которая состоит из двух магнитов. Один сдвоенный, который перемещается вместе с поплавком, а другой укреплен на рычаге преобразователя перемещения в давление и двигается вместе с рычагом за первым магнитом.