5.3. Расходомеры в открытых каналах и лотках

Наибольшее применение получили расходомеры переменного уровня, действие которых основано на зависимости расхода от уровня жидкости в сосуде перед отверстием, в канале перед сужением или перегораживающей стенкой. К таким приборам относят мерный водослив. Поток перегораживают стенкой, в верхней части которой сделан прямоугольный, трапецеидальный, треугольный или криволинейный вырез с острой кромкой (рис. 5.6). Превышение уровня свободной поверхности перед водосливом над его порогом (напор Н) зависит от протекающего через вырез расхода.

Напор следует измерять в сечении, где понижение свободной поверхности подходящего к водосливу потока еще незначительно. Обычно это сечение назначают на расстоянии от порога. Здесь устанавливают специальный прибор для измерения уровня. Определяют отметку нижней точки порога водослива z₀ (отметка "нуля водослива"). По данным тарировки или расчетному уравнению водослива строят кривую связи Q = f(H) Удобно на оси абсцисс откладывать значения расхода, а на оси ординат - отметки z.

В начале координат Q = 0, z= z_0. При этом, не вычисляя напор, расход находят по кривой Q = f(z) (рис. 5.7).

Обычно в качестве мерных устройств, применяют водосливы с тонкой стенкой, толщина которой составляет не более половины напора. При переливе жидкости через порог образуется свободно падающая струя. Для устойчивого истечения необходимо, чтобы струя не подтапливалась и давление под ней было равно атмосферному давлению. Если нет бокового сжатия, то воздух подводят под струю по специальным трубкам.

Расчетное уравнение неподтопленного прямоугольного водослива с тонкой стенкой: , м³ /с, (5.6)

где - коэффициент расхода с учетом скорости подхода к водосливу;

b - ширина водослива. м;

Н - гидродинамический напор на нем, м.

Для разных типов водосливов экспериментальным путем получен коэффициент расхода (приводится в справочной литературе).

При переменной ширине водосливного выреза величину b выражают как функцию от Н. Таким образом, для треугольного выреза с центральным углом 90^◦ при H =0,05...0,25 м

, м³/с (5.7)

для трапецеидального выреза с углом скоса = 14^◦,

, м³/с (5.8)

для параболического выреза с параболой второй степени

, м³/с (5.9)

где - параметр параболы [7,8].

Водослив с треугольным вырезом удобен для измерения относительно небольших расходов (обычно до 40 л/с), так как создает достаточный напор. С помощью треугольных и трапецеидальных водосливов определяют большие расходы, так как при малом напоре существенно снижается точность измерений. Все мерные водосливы тарируют.

Приложение А

Рис.А.1 – Дифференциальный манометр сильфонного типа

Дифференциальные манометры (дифманометры) сильфонные предназначены для измерения:

- расхода жидких и газообразных сред по методу переменного перепада давлений (расходомеры);

- разности давлений жидких и газообразных сред (перепадомеры);

- уровня жидких сред, находящихся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением (уровнемеры).

Типы манометров:

ДСП-160-М1 – дифманометр показывающий;

ДСП-4Сг-М1 – дифманометр показывающий сигнализирующий;

ДСП-УС – дифманометр-уровнемер показывающий;

ДСС-711-М1 – дифманометр самопишущий с приводом диаграммного диска от электродвигателя;

ДСС-712-М1 – дифманометр самопишущий с приводом диаграммного диска от часового механизма;

ДСС-711-2С-М1 – дифманометр самопишущий с приводом диаграммного диска от электродвигателя и дополнительной записью избыточного давления;

ДСС-712-2С-М1 – дифманометр самопишущий с приводом диаграммного диска от часового механизма и дополнительной записью избыточного давления.

Приложение Б

Микровертушка ГМЦМ-1 применяется:

- для контрольных измерений расхода воды при решении спорных вопросов на границах участков;

- для градуировки и исследования производительности насосных агрегатов;

- для градуировка не стандартизированных средств измерения, или расходомеров с неизвестными характеристиками, диапазонами измерений и т. д.

Модификация микровертушки ГМЦМ-1 для напорных водоводов представляет собой штангу с жестко закрепленным на ее конце датчиком скорости - вертушкой, см. рис. Б.1.

Рис.Б.1 – Микровертушка ГМЦМ – 1: 1-труба напорного трубопровода; 2 – корпус датчика скорости; 3 – штанга микровертушки; 4 – патрубок; 5 – шаровый кран; 6-присоединительная муфта; 7 – накидная гайка; 8,9 – элементы уплотнения; 10 – ручка – указатель; 11 – блок обработки; 12-лопастной винт; 13 – ось лопастного винта; 14 – контактная группа; 15 – зажимные винты; 16 – проводник

Технические характеристики микровертушки:

- диапазон измерения скорости с нормированной погрешностью, м/с - 0,05 - 4.0;

- полный диапазон измерения скорости, м/с - 0,03 – 6;

- время осреднения, с - не менее 30;

- диаметр лопастного винта, мм - 15 и (или) 25;

- напряжение питания, В - 9.

Примечание В

Рис. В.1 – Манометр ДМ 02 с трубчатой пружиной

Манометр ДМ 02 с трубчатой пружиной предназначен для измерений давления газообразных и жидких, не сильно вязких и не кристаллизирующихся сред, не агрессивных по отношению к медным сплавам (вода, пар, газ, масло, керосин, бензин, дизельное топливо).

Основные технические характеристики:

- номинальный диаметр корпуса (НД): 50, 63, 100, 160 мм

- класс точности (по ГОСТ 2405-88):

НД 50 4,0 (2,5 под заказ)

НД 63 2,5 (1,5 под заказ)

НД 100, 160 1,5 (1,0 под заказ)

- допустимые температуры:

▪ окружающая среда: -40…+60С;

▪ измеряемая среда: максимум до +160С (номинальный диаметр 100мм, 160мм)

- резьба присоединения:

НД 50,63 (размерность шкалы – кгс/см²): М12х1,5;

НД 50,63 (размерность шкалы – бар): G1/4, размер под ключ 14;

НД 100,160 (размерность шкалы – кгс/см²): М20х1,5;

НД 100,160 (размерность шкалы – бар): G1/2, размер под ключ 22.

Диапазоны измерений: 0...0,6 до 0...1600 кгс/см² или бар (0,06 …160 МПа)

Рекомендуемые диапазоны измерений давления: измеряемое давление - 2/3 конечного значения шкалы

Примечание Г

Рис. Г.1 – Поплавковый уровнемер

Стационарные поплавковые уровнемеры с пружинным уравновешиванием (далее - уровнемеры) с местным отсчётом показаний предназначены для контроля (измерений) уровня нефти, нефтепродуктов и других жидкостей, параметры которых соответствуют указанным в технических характеристиках, в различных резервуарах, ёмкостях и технологических аппаратах.

Таблица Г.1