Витратоміри обтікання

НАША РОБОТА - ЦЕ УСПІХ НАШИХ ПАРТНЕРІВ

Головне меню

Витратоміри обтікання

Витратоміри обтікання - це прилади, у яких під впливом динамічного тиску потоку переміщується обтічне тіло (диск, поплавець, поршень). Величина переміщення безпосередньо з витратою речовини. Більшістьвитратомірів сконструйовані таким чином, що обтічне тіло переміщається вздовж вертикальної осі. Але в ряді приладів тіло у вигляді лопаті або диска повертається навколо осі підвісу.

Витратоміри обтікання поділяють на групи:

Витратоміри постійного перепаду тиску - поплавок у витратомірі переміщається вертикально, а сила опору потоку створюється за рахунок ваги поплавця.
Витратоміри із змінним перепадом тиску - мають ще й пружину, яка протидіє потоку і обтічне тіло може переміщатися в різних площинах.
Витратоміри з поворотною лопатою - опір потоку створюється не тільки вагою рухомої частини, але ще й пружиною. У цю групу входять івитратоміри компенсаційні, які мають поворотну лопату, а сила опору потоку утворюється за рахунок стороннього джерела енергії.

У всіх витратомірах обтікання між рухомим тілом і стінками приладу залишається прохідний переріз.

Переваги витратомірів обтікання:

простота конструкції
безвідмовність у процесі експлуатації
великий діапазон виміру
відносно невелика похибка виміру витрати ± (1,5-2,5) %.

1. ВИТРАТОМЕРИ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДУ ТИСКУ поділяються на:

ротаметри
поплавковівитратоміри
поршневівитратоміри (золотникові).

Найбільше застосування у виробничих процесах набули ротаметри.

Ротаметр має конічну трубку, в якій знаходиться поплавець. На трубку наноситься шкала. Шкала трубки ротаметра градуюється відповідно до вимірюваного середовища.Ротаметри надійні в роботі, простоти в експлуатації та пристрої, з них легко знімати величину витрати (потоку), їх добре використовувати при вимірюванні невеликих витрат рідин і газів, вони мають великий діапазон вимірювання.

У той же час ротаметри мають низку істотних недоліків:

неможливість вимірювання витрати при великому тиску;
прив'язка ротаметра точці вимірювання витрати (потоку),
неможливість застосування при відносно великих витратах речовини,
відсутність дистанційної передачі.

Якщо ротаметр оснастити пристроєм дистанційної передачі, його можна назвати поплавковим расходомером.

Головні складові ротаметра - конічна трубка та поплавець, які утворюють проточну частину приладу. Поплавці ротаметра мають різну форму: конус, циліндр, сфера, котушка, диск, тарілчаста форма поплавців і т.д. Щоб запобігти перекісу поплавця і тертя об стінку ротаметричної трубки, ротаметри оснащують напрямними стрижнями (штоками, кільцями). При малих витратах у ротаметрах іноді використовують кулькові поплавці. Поплавки ротаметрів роблять з титану, алюмінієвих сплавів, нержавіючої сталі, фторопласту, пластмас і т.д. Вимірювальна конічна трубка виготовляється з хімічно стійких та термостійких речовин.

При встановленні та експлуатації ротометрів необхідно дотримуватися певних умов:

забезпечитистрого вертикальне положення конусної трубки ротаметра, при нахилі осі до вертикалі зростає неточність у вимірі витрати речовини
слід мати прямі ділянки трубопроводу до ротаметра (10D) і після ротаметра (1\2 - 5D) ротаметра
при експлуатації ротаметрів можливе виникнення пульсацій поплавця під впливом сил інерції та сил пружності.
необхідно також враховувати, що густина газу змінюється при зміні тиску, а при зміні температури змінюється густина і газу, і рідини

Поршневі (золотникові) витратоміри — третя групавитратомірів постійного перепаду тиску, в яких роль поплавця виконує поршень, що переміщається у втулці. Вимірювана речовина надходить увитратомір, піднімає поршень і виходить через проріз або вікно у втулці. Поршень піднімається залежно від величини витрати речовини, відкриваючи у втулці дедалі більшу частину вікна. При цьому перепад тиску на поршні зберігається незмінним. Можна вибрати форму прорізу таким чином, щоб отримати необхідну залежність між переміщенням поршня і витратою середовища (наприклад, лінійну).

Переваги поршневихвитратомірів :

можливість зміни межі вимірювання через зміну маси вантажу, що діє на поршень,
здатність вимірювання середовища, що має механічні домішки

2. Витрати обтікання з змінним перепадом тиску Увитратомірах обтікання з змінним перепадом тиску є поплавець, який знаходиться під впливом потоку вимірюваної речовини, переміщення поплавця є величиною.

Таківитратоміри поділяються на:

поплавково-архімедові
поплавково-пружинні
витратоміри з електромагнітним врівноважуванням
кулькові, в яких речовина рухається криволінійною трубкою.

Найбільш поширені -витратоміри поплавково-пружинні.

Поплавково-пружинні витратоміри цевитратоміри, в яких поплавець (поршень) з'єднаний з пружиною. У таких витратомірах тиск потоку середовища долає поряд з вагою поршня (поплавка) ще й пружність пружини.

Поплавково-пружиннівитратоміри мають ряд переваг:

значно підвищується межа виміру
можливість вибору іншої межі (діапазону) виміру (якщо замінити пружину)

Витратомір змінного перепаду тиску цевитратомір, в якому досягнуто пропорційність між витратою речовини і перепадом тиску з двох сторін поплавця за рахунок профілювання поплавця. У такому приладі вимірюється не витрати залежно від переміщення поплавця, а перепад тиску. Для вимірювання витрати масла в гідравлічних системах при тиску до 20 МПа іноді використовується поплавково-пружиннийвитратомір, в якому рухомий елемент - поршень, навантажений пружиною. У середині поплавково-пружинноговитратоміра є нерухомий стрижень з профілем, що дозволяє розрахункову залежність витрати і переміщення поршня. Усередині поршня є циліндричний магніт, який разом з нижньою пружиною впливає на переміщення циліндричного покажчика витрати, розташованого зовні діамагнітної труби. На трубці із акрилу наноситься шкала. Такийвитратомір досить компактний і простий, але похибка виміру знаходиться в межах ±4%. Використовується й інша конструкція поплавково-пружинноговитратоміру, в якій поплавоксконструйований у формі пружної діафрагми з конічною зовнішньою поверхнею. Такий поплавок увитратомірі переміщається всередині нерухомого сідла вертикально. Вимірюване середовище проходить через отвір діафрагми та кільцевий зазор, розташований між сідлом та діафрагмою. У діафрагмі знаходиться постійний магніт, що взаємодіє з герконами, що розташовані зовні (контактними перетворювачами). Похибка вимірювання в таких витратомірах становить приблизно 5% при витраті більше 0,1 л/хв в'язкості і від 1 до 760 мм2/с. Тиск від 1,2 до 40 МПа, область виміру в межах від 0,01 до 80 л/хв. Поплавково-архімедовівитратоміри використовуються досить рідко, у них гідростатичний тиск на тіло виконує роль пружини. Гідростатичний тиск взаємодіє з поплавком, зануреним у важчу рідину.

Витратоміри обтікання з електромагнітним врівноважуванням, в них електромагнітним способом відбувається врівноваження сили динамічного тиску на поплавець. У полі зовнішнього соленоїда знаходиться залізний осердя, який пов'язаний з поплавцем. На переміщення поплавця реагує пристрій (фотоопір, освітлювач і т.д.), що змінює силу струму в соленоїді і забезпечує повернення поплавця до початкового положення.Витратоміри з електромагнітним врівноваженням (витратоміри з магнітною підвіскою) використовуються при вимірі невеликих витрат. Моделів подібнихвитратомірів розроблено досить багато, в деяких положеннях поплавця фіксується електромагнітним способом. Кульковівитратоміри обтікання, в них кулька переміщається по дузі кола. У цьому головна відмінність відвитратомірів, в яких кулька рухається вертикально в циліндричній трубці і при переміщенні вгору відкриваєотвір для проходу вимірюваної речовини. У неробочому стані кулька знаходиться в нижньому положенні. Зі збільшенням витрати кулька піднімається за формою неповного кільця скляній трубці. Між кулькою та трубкою є протока для проходу рідини.

3. ВИТРАТОМІРИ З ПОВОРОТНОЮ ЛОПОСТЮ У трубопроводі встановлюється лопата, в процесі протікання речовини по трубопроводу гідродинамічний тиск потоку впливає на лопату. За величиною протидіючої сили (куту повороту лопаті) визначається витрата.

Витратоміри з поворотною лопатою поділяються на:

витратоміри з пружинним та з вантажним врівноважуванням
витратоміри компенсаційні з електричним або пневматичним врівноваженням

великий діапазон виміру, що доходить до 15-20
можливість 2-х сторонньої дії
простота вимірювання великих витрат рідини та газів
можливість вимірювання витрат агресивних рідин та газів, що мають високу температуру
хороші динамічні характеристики (1,5-2 з загасання коливального процесу)

Поворотна лопата (основна частинавитратоміра ) постійно вібрує навіть при рівномірному витраті через зрив вихорів з тильного боку лопаті. Легка вібрація не позначається на роботівитратоміра при невеликих кутах повороту лопаті, але при повороті лопаті до кута 60-65 ° і більше при вимірі витрати газу вібрація часто різко зростає. При вимірі витрати рідин вібрація не спостерігається (внаслідок більшої в'язкості).Витратоміри з поворотною лопатею, що має вантажне врівноваження застосовуються в горизонтальному трубопроводі. Простота конструкціївитратомірів дає можливість створювати їхсамостійно на підприємствах та використовувати для своїх практичних потреб вимірювання (витрата стічних вод з великими механічними домішками) або використовувати їх як індикатори або сигналізатори витрати.Витратоміри з поворотною лопатею, що має пружинне врівноваження застосовуються і у вертикальних, і в горизонтальних трубопроводах. Поворотна лопать може бути з'єднана з кінцем торсійної трубки, що створює момент протидії або з'єднана зі спіральною (гвинтовою або іншою) пружиною. До окремої групивитратомірів з поворотною лопаттю можна віднести прилади, у яких кінець лопаті жорстко закріплений і працює на вигин під впливом динамічного тиску, тобто сила пружності лопаті створює протидіючий момент. На платівці укріплений тензорезистор, що перетворює механічну напругу у вихідний сигнал. У разі похибка становить ±1 %.Витратоміри з поворотною лопаттю і пневматичною компенсацією використовують для вимірювання витрати суспензій з великою концентрацією твердої фази, відпрацьованої сірчаної кислоти, водного розчину карбаміду і т.д.