нужно. 2 Тахометрические расходомеры
 Скачать 31.9 Kb.
|
|
Содержание Введение 3 1 Расходомеры 4 2 Тахометрические расходомеры 5 3 Струйные расходомеры 9 4 Ультразвуковые расходомеры 10 5 Электромагнитные расходомеры 11 6 Вихревые расходомеры 13 7 Расходомеры постоянного перепада давлений 14 8 Расходомеры переменного перепада давлений 16 9 Корреляционные расходомеры 18 10 Кориолисовые расходомеры 19 11 Сравнительная таблица расходомеров 21 Список использованной литературы 22 Введение Измерение расхода и массы веществ (жидких, газообразных, сыпучих, твердых, паров и т. п.) широко применяется как в товароучетных и отчетных операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими процессами. Оптимальное управление многими технологическими процессами основывается на смешивании различных компонентов и ингредиентов, входящих в состав изготовляемого целевого продукта, в строго определенных соотношениях, изменение которых может привести к нарушению хода процессов и получению некачественного готового продукта. Расход вещества — это масса или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м3/с (м3/ч и т. д.), а массовый — в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.). Расход вещества измеряется с помощью расходомеров. 1 Расходомеры Расходомер — прибор, измеряющий расход вещества, проходящего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство со счетчиком и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора. 2 Тахометрические расходомеры Расходомеры этой группы широко применяются во всех отраслях промышленности. Принцип их действия основан на использовании зависимостей скорости движения тел, помещаемых в поток, от расхода веществ, протекающих через эти расходомеры. Широко распространены турбинные, шариковые и камерные расходомеры. В турбинных расходомерах в измерительной камере по оси потока устанавливается специальной формы крыльчатое колесо или турбина, частота вращения которых прямо пропорциональна скорости протекающих через трубопровод жидкости или газа. С осью турбины при помощи механического редуктора или магнитной муфты связан механический или электронный счетчик числа оборотов. Определенным подбором передаточного числа редуктора, а также соответствующим расчетом параметров измерительной камеры можно получить показания шкалы счетчика непосредственно в единицах измеряемой среды. Камерные тахометрические расходомеры представляют собой один или несколько подвижных элементов, отмеривающих или отсекающих при своем движении определенные объемы жидкости или газа. Овально-шестеренчатый счетчик жидкостей состоит из двух одинаковых овальных шестерен, вращающихся под действием перепада давления жидкости, протекающей через его корпус. За один полный оборот шестерен отсекается четыре дозирующих объема. Учет жидкости основан на отсчете числа оборотов шестерен. Шариковые расходомеры представляют собой специальную камеру с фланцами для подключения к измерительному трубопроводу. На пути потока жидкости размещается струенаправляющий аппарат 1, с помощью которого жидкость двигается по винтовой линии вокруг оси трубопровода. Далее находится свободно плавающее тело — шарик 3, движению которого далее в осевом направлении препятствует ограничительное кольцо 4. Шарик под действием силы гидродинамического давления будет вращаться в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода. На корпусе прибора 5 в зоне вращения шарика находится устройство для съема сигнала 2. Преимуществами крыльчатых и турбинных расходомеров являются: сравнительная простота; отсутствие электронных устройств в конструкции расходомеров; менее жесткие требования к наличию прямых участков измерительных трубопроводов. Однако им присущи следующие серьезные недостатки: вероятность засорения опорных подшипников осей турбин, что требует особой конструкции этих подшипников (невозможно выполнить для всех сред); вероятность отложения загрязнений на лопастях турбин (крыльчатках), особенно при работе в загрязненных средах природного газа и в насыщенной известью воде; сильная зависимость показаний величины расходов газов от величины избыточного давления в измерительном трубопроводе, что требует установки перед такими счетчиками систем поддержания постоянного давления; необходимость применения электронных вычислителей-корректоров в средах с переменной температурой, плотностью и давлением, что сильно удорожает систему; трудность съема показаний с механического счетчика при интеграции приборов в систему АСУ ТП 3 Струйные расходомеры В них используется принцип действия генератора автоколебаний. В приборе часть струи потока жидкости или газа ответвляется и через так называемый канал обратной связи “а” и поступает на вход устройства, создавая поперечное давление на струю. Последняя перебрасывается к противоположной стенке трубопровода, где от нее снова ответвляется часть потока, подаваемая через канал “б” на вход прибора; в результате струя переходит в первоначальное положение и т. д. Такой переброс происходит с частотой, пропорциональной расходу контролируемой среды, и сопровождается изменением давления в каналах “а” и “б”, что позволяет датчику давления воспринимать автоколебания. Характеристики данной группы расходомеров: диаметр трубопроводов 2-25 мм; температура среды от —263 до 500 °С; давление до 4 МПа; диапазон измерений 10:1; отсутствие подвижных элементов; погрешность-1,5% от макс. расхода. 4 Ультразвуковые расходомеры В основу их работы положено использование разницы во времени прохождения ультразвуковых колебаний (более 20 кГц) в направлении потока контролируемой среды и против него. Электронное устройство формирует электрический импульс, поступающий на пьезоэлемент П1, который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П2, преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П1 и т.д. Контур П1-П2характеризуется частотой f1 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды. Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, то есть от пьезоэлемента П2 к пьезоэлементу П1. Контур П2-П1 характеризуется частотой f2 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды. Далее электронное устройство определяет разность Df указанных частот, которая пропорциональна скорости (расходу) среды. 5 Электромагнитные расходомеры Действие их основано на прямо пропорциональной зависимости расхода от эдс, индуцированной в потоке электропроводной жидкости (минимальная удельная электрическая проводимость 10-3-10-4 См/м), движущейся во внеш. магнитное поле, которое направлено перпендикулярно оси трубопровода. Эдс определяется с помощью двух электродов, вводимых в измеряемую среду диаметрально противоположно через электроизоляционное покрытие внутри поверхности трубопровода. Приборы позволяют измерять расход различных пульп, сиропов, агрессивных и радиоактивных жидкостей и т. д. при давлениях обычно до 2,5 МПа (иногда до 20 МПа); диаметр трубопроводов, как правило, 2-3000 мм. Во избежание поляризации электродов измерения проводят в переменном магнитном поле. Допустимые температуры контролируемой среды определяются термостойкостью электроизоляционных покрытий. Основные характеристики: высокое быстродействие; широкий диапазон измерений (100:1); отсутствие потерь давления (приборы не имеют элементов, выступающих внутрь трубопровода); показания приборов не зависят от вязкости и плотности жидкостей; погрешность 0,5-1,0% от измеряемой величины. 6 Вихревые расходомеры Действие их основано на зависимости между расходом и частотой возникновения вихрей за твердым телом (например, металлическим прямоугольным стержнем), которое расположено в потоке жидкости или газа. Образованию вихрей способствует поочередное изменение давления на гранях этого тела. Диапазон частот образования вихрей определяется размером и конфигурацией тела и диаметром трубопроводов. Основные характеристики: температура среды обычно от - 50 до 400 °С, реже от -270 до 450 °С; давление до 4 МПа, иногда до -6,3 МПа; диапазон измерений: для жидкостей12:1, для газов 40:1. градуировка приборов не зависит от плотности и вязкости контролируемой среды, а также от ее температуры и давления; погрешность 0,5-1,0% от измеряемой величины. 7 Расходомеры постоянного перепада давлений В этих приборах измеряется прямо пропорциональная расходу величина перемещения поплавка h внутри конической трубки под воздействием движущегося снизу вверх потока контролируемой среды. Последний поднимает поплавок до тех пор, пока подъемная сила, возникающая благодаря наличию на нем перепада давлений, не уравновесится весом поплавка. Трубки ротаметров могут быть стеклянными (рассчитаны на давление до 2,5 МПа) и металлическими (до 70 МПа). Поплавки в зависимости от свойств жидкости или газа изготовляют из различных металлов либо пластмасс. Приборы работоспособны при температурах от — 80 до 400 °С, предпочтительны для трубопроводов диаметром до 150 мм, имеют равномерные шкалы, градуированные в единицах объемного расхода. Основные характеристики: возможность измерений расхода жидкостей и газов от весьма малых значений (0,002 л/ч по воде, 0,03 л/ч по воздуху) до высоких (150-200 и до 3000 м3/ч); широкий диапазон измерений (10:1); малые потери давления (до 0,015 МПа); погрешность 0,5-2,5% от макс. расхода. 8 Расходомеры переменного перепада давлений Действие их основано на зависимости перепада давлений на гидравлическом сопротивлении (диафрагмы, сопла и трубы Вентури, сопла Лаваля и др.), расположенном в потоке контролируемой среды, от ее расхода Q. Измерения разности давлений Dp = p1 - p2 осуществляются на прямолинейном участке трубопровода (длиной до 10 и не менее 5 диаметров соответственно до и после гидравлического сопротивления). Расходомеры данного типа особенно распространены благодаря следующим достоинствам: простоте конструкции; возможности измерений в широком диапазоне значений расхода и диаметров трубопроводов (от десятков до 3000 мм и более); возможности применения для различных по составу и агрессивности жидкостей и газов; работоспособность при температурах до 350-400 °С и давлениях до 100 МПа; возможности расчетным путем определять расход без натурной градуировки расходомеры в случае трубопроводов диаметрами 50-1000 мм. Недостатки: небольшой диапазон измерений из-за квадратичной зависимости между расходом и перепадом давлений (3:1); значительные потери давления на гидравлическом сопротивлении и связанные с этим дополнительные затраты энергии; погрешность 1,5-2,5% от макс. расхода. 9 Корреляционные расходомеры В этих приборах с помощью сложных ультразвуковых и иных устройств осуществляется запоминание в заданном сечении трубопровода (I) характерного "образа" потока контролируемой среды и его последнее распознавание в другом сечении (II), расположенном на определенном расстоянии от первого. Мера расхода - время прохождения "образом" потока участка трубопровода между сечениями. Диаметр трубопроводов 15-900 мм; температура среды до 100-150°С, давление до 20 МПа; диапазон измерений 10:1. Достоинства: независимость показаний от изменений плотности, вязкости, электропроводности и других параметров жидкости; отсутствие потерь давления; погрешность 1 % от измеряемой величины. 10 Кориолисовые расходомеры Кориолисовые расходомеры — приборы, использующие для измерения массового расхода жидкостей, газов эффект Кориолиса. Принцип действия основан на изменениях фаз механических колебаний U образных трубок, по которым движется измеряемая среда. Сдвиг фаз пропорционален величине массового расхода. Поток с определенной массой, движущийся через входные ветви расходомерных трубок, создает кориолисову силу, которая сопротивляется вибрации расходомерных трубок. Преимущества данного метода измерения: высокая точность измерений параметров; работают вне зависимости от направления потока; не требуются прямолинейные участки трубопровода до и после расходомера; нет затрат на установку вычислителей расхода; надёжная работа при наличии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давления рабочей среды; длительный срок службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся частей; нет необходимости в периодической перекалибровке и регулярном техническом обслуживании; могут работать от разных источников питания с помощью самопереключающегося встроенного блока питания; измеряют расход сред с высокой вязкостью; разрешено использование в пищевой и фармацевтической промышленностях. 11 Сравнительная таблица расходомеров Таблица 1 – Сравнение расходомеров
Список использованной литературы Кулаков, М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств [Текст] : учеб. для вузов / М. В. Кулаков .- 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1974. - 462 с. : ил.. - Библиогр.: с. 456-457. Кремлевский, П. П. Расходомеры и счетчики количества [Текст] : справочник / П. П. Кремлевский .- 4-е изд., перераб. и доп. - Л. : Машиностроение, 1989. - 702 с. : ил. - Прил.: с. 652-653. - Библиогр.: с. 654-693. Бирюков, Б. В. Точные измерения расхода жидкостей [Текст] : справ. пособие / Б. В. Бирюков . - М. : Машиностроение, 1977. - 144 с. - Библиогр. : с. 142-143. Бобровников, Г. Н. Бесконтактные расходомеры [Текст] / Г. Н. Бобровников, Б. М. Новожилов, В. Г. Сарафанов . - М. : Машиностроение, 1985. - 128 с. : ил.. - ( : Библиотека приборостроителя). - Библиогр.: с. 124-126. |