Лекция №4.

Тема: «Приборы для измерения расхода, объема и массы».

Вопросы:

1. Основные сведения и определения.

2. Счетчики.

3. Расходомеры.

Вопрос № 1

Основные сведения и определения

В пищевой промышленности многие технологические операции основаны на смешивании различных компонентов. Отклонение соотношений компонентов ведет к нарушению технологического процесса и получению некачественного продукта.

Так же поддержание заданного технологического процесса чаще всего осуществляется за счет регулирования расхода рабочих агентов, таких как пар, воздух, вода и т.д.

Поэтому измерение расхода и количества вещества используют для контроля, регулирования и управления технологическим процессом, а так же товароучетных операций.

Расходом – называют количество вещества, проходящее через данное сечение какого-либо устройства (трубопровода, транспортера) в единицу времени. Часто данный параметр называют мгновенным расходом.

Если в процессе выполнения технологической операции осуществляется равномерное расходование вещества, то расход определяют как отношение массы или объема вещества, прошедшее через измерительное устройство за некоторый промежуток времени, к этому времени:

(м³/с); (кг/с).

где, Q_V и Q_G - соответственно объемный и массовый расход вещества.

Расход газов, воздуха, жидкостей выражают в виде объемного расхода, а пара и сыпучих материалов в виде массового расхода.

Количеством вещества (масса, объем) – называют суммарный объем или массу вещества, прошедшего через данное сечение какого-либо устройства в течении произвольного промежутка времени. Единицы измерения объема – м³, а массы – кг.

Расход вещества характеризует стабильность режима работы и является фактором оперативного контроля, а количество вещества является факторм учетного контроля и с динамикой технологического процесса во многих случаях органически не связан.

Контрольно-измерительные приборы предназначенные для контроля расхода называют – расходомерами, а контроля количества вещества – счетчиками.

Расходомеры и счетчики, в ряде случаев, могут быть объединены, т.е. расходомеры оснащаются интегрирующими устройствами (суммирующим счетным механизмом), а счетчики – указателями, показывающими расход вещества в любой момент времени.

По принципу действия приборы классифицируются:

Счетчики:	Расходомеры:
Скоростные. Объемные Весовые	Переменного перепада давления. Постоянного перепада давления. Переменного уровня (щелевые). Индукционные и ультразвуковые. Весы и дозаторы. Приборы для учета штучной продукции

Вопрос № 2 Счетчики

Объемные счетчики. Принцип действия основан на периодическом или непрерывном отсчете порций измеряемого вещества постоянного объема.

Объемным методом можно измерять жидкие, газообразные и сыпучие вещества, но используют в основном для вязких веществ.

Количество вещества, отмеренное объемным счетчиком, определяется по формуле:

Расход, измеренный объемным методом, равен сумме отмеренных отдельных объемов, отнесенных к времени измерения:

где, n – число отмеренных объемов, шт;

q – объем измерительной камеры прибора, м³;

t_K-t_H – промежуток времени, в течении которого производились измерения, сек.

Недостатком данных устройств является цикличность, связанная с необходимостью отделять измеряемый объем от остального потока при каждом цикле измерения. По конструктивному исполнению счетчики разделяются:

1. Ковшовые – объем отмеряемого вещества равен объему мерного ковша.

Рисунок – Ковшовый счетчик

2. Поршневые – под действием давления контролируемого вещества поршень в цилиндре совершает возвратно-поступательное движение, вытесняя за каждый ход количество вещества равное объему полости цилиндра. Для этого полости мерного цилиндра попеременно сообщаются с подводящими и отводящими трубками

Рисунок – Поршневой счетчик

3. Ротационные счетчики. Количество измеряемого вещества, определяется его объемом, заключенным между поверхностью измерительной камеры и поверхностью одного из двух вращающихся роторов. Вращение роторов осуществляется за счет перепада давления вещества на входе и выходе измерительного прибора. Шестерни поочередно выполняют функции ведомой и ведущей шестерни.

Рисунок – Ротационный счетчик с двумя овальными шестернями

Скоростные счетчики. Действие скоростных счетчиков основано на зависимости объемного расхода от средней скорости движущегося потока вещества.

где Q_V - объемный расход, м³/с;

v_ср – средняя скорость потока, м/с;

S – площадь поперечного сечения потока, м².

При постоянном сечении (S = const) скорость потока является мерой расхода вещества.

Для измерения средней скорости потока в трубопроводе размещают вертушки, которые вращаются под действием напора проходящей жидкости.

По форме вертушки разделяются:

1. Винтовые – ось вращения вертушки параллельна скорости потока.

2. Крыльчатые – ось вращения перпендикулярна скорости потока.

Рисунок – Схемы крыльчатых и винтовых счетчиков

Частота вращения вертушки равна:

n= K v_ср

где n – частота вращения, об/мин;

К – коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров прибора.

Коэффициент пропорциональности является постоянным только в определенном диапазоне скоростей, поэтому каждому счетчику соответствует максимальное и минимальное значение расхода.

Скоростные счетчики характеризуются калибром, который равен диаметру входного отверстия. Каждому калибру соответствует характерный измеряемый расход. Нормальная нагрузка на счетчик принимается равной 20-30%, а кратковременная – 50% характерного расхода.