-
Устройство, принцип действия, область применения и метрологические характеристики уровнемеров на основе дифманометров «Сапфир 22дг». Состав измерительного комплекта.
У комплект дифтрансформаторного витратоміра входить нор-
мальний звужуючий пристрій і, розглянуті нами раніше, диферен-
ційний манометр, наприклад, типу ДМ 3571 для вимірювання пере-
паду тиску ΔР на звужуючім пристрої й вторинний компенсаційний
прилад типу КСД. Кулачок зворотного зв’язку цього приладу має
квадратичну характеристику для обчислення значення витрати F0 по
формулі (12.3). При цьому КСД містить вбудований механічний
інтегратор, що дозволяє вимірювати поточне значення витрат та
кількість рідини або газу. Клас точності комплекту становить 2,5.
Другий сучасний комплект витратоміра включає до свого складу
нормальний звужуючий пристрій, дифманометр типу «Сапфір22
ДД» і блок добування кореня типу БИК-1, який розраховує витрати
по формулі (12.3) і виробляє відповідний уніфікований струмовий сигнал [0…5 або 4…20] мА, використовуваний, наприклад у мікро-
контролері або персональному комп’ютері для подальших перетво-
рень і обчислень. Клас точності цього комплекту витратоміра змін-
ного перепаду звичайно рівний 1,0.
7.Классификация, устройство, принцип действия ( формулы), область применения и метрологические характеристики ротаметров.
Метод постійного перепаду тиску передбачає визначення швид-
кості потоку рідини або газу в спеціальному пристрої, який носить
назву ротаметру. У харчових виробництвах ротаметри застосову-
ють для вимірювання витрат води, соків, виноматеріалів, повітря та
інших робочих середовищ.
Ротаметр (рис. 12.3) складається з вертикальної конусної труб-
ки 1, по якій знизу нагору рухається потік рідини або газу. По вер-
тикалі у потоці переміщується поплавець 2, змінюючи кільцевий
зазор для протікання середовища. У моменти рівноваги сил ваги
поплавця й динамічного напору потоку поплавець «зависає». При
цьому кожній висоті «зависання» поплавця відповідає певне значен-
ня кільцевого зазору SK і, відповідно, витрат середовища F0. Таким
чином, позиція «зависання» поплавця по висоті пропорційна витра-
ті вимірюваного середовища.
Швидкість обтікання поплавця й перепад тиску на ньому для
моментів «зависання» є константами конкретного приладу. Звідси —
назва даного методу вимірювання, для якого рівняння витрати має
такий вигляд:
де SП і WП — площа найбільшого поперечного перерізу (м2) і
об’єм (м3) поплавця; ρ і ρП — густина (кг/м3) вимірюваного серед-
овища й поплавця.
Для візуального контролю над витратою за місцем установки
широко застосовують скляні ротаметри ряду РС (рис. 12.3), які від-
різняються між собою своїми розмірами й діапазонами вимірюван-
ня. Найменший з них РС-1, а найбільший РС-7. Шкала таких рота-
метрів виражена у відсотках від діапазону вимірювання: 0…100 %,
а класи точності 1.0, 1.5, 2.5, 4.0.
Для дистанційної передачі показань ще застосовують ротаметри
електричні диференційно-трансформаторні типу РЭ (рис. 12.4), де
чутливий елемент — конічний поплавець 1 переміщується у вимірю-
вальному кільці 2. Поплавець за допомогою штока з’єднаний із осер-
дям дифтрансформатору, що переміщується в герметичному циліндрі
3 з немагнітного матеріалу. Вторинні обмотки дифтрансформатору
шунтовані резисторами R1 і R2 для підгонки стандартного вихідного
сигналу. Класи точності ротаметрів РС і РЭ однакові. У вимірюваль-
ний комплект входить ротаметр РЭ, підключений до вторинного при-
ладу типу КСД3 з інтегратором і квадратичним кулачком зворотнього зв’язку для вимірювання витрат за рівнянням (12.4).
Сучасні ротаметри мають різні проміжні перетворювачі перемі-
щення поплавця. На рис. 12.5 приведена одна з конструкцій показу-
ючого ротаметру типу «Sitrans FVA» фірми Siemens.
Конічний поплавець 1 робочої довжини L переміщується вздовж
вимірювальної труби 2 з кільцем 3. Поплавець має вбудований в нього
магніт N-S та крильця (направляючі) 4, 5, що розташовані під кутом 120°
одне до одного в площині поперечного перерізу труби 2. Рух поплавця за
допомогою його магніту передається слідкуючому магніту зовні
вимірювальної труби, який повертає стрілку 6. Стрілка в залежності від
типорозміру ротаметру має кут відхилення α від 110 до 170 градусів.
Управління вихідним контактним або іншим пристроєм здій-
снюється за допомогою контактного фляжка або дискового кулачка,
змонтованого на валу стрілки, що при її повороті замикає (розмикає)
електричне коло, наприклад сигналізації. В інших конструкціях
ротаметрів магніт використовують для одержання уніфікованого стру -
мового сигналу 0…20 мА, наприклад, за допомогою датчика Холу.
Сучасні ротаметри із вихідним уніфікованим струмовим сигна-
лом характеризуються класом точності від 1.0 до 2.5.
-
Классификация, устройство, принцип действия ( формулы), область применения и метрологические характеристики расходомеров переменного перепада давления. Счетчики количества. Стандартные комплекты СИТ.
Метод змінного перепаду тиску при вимірюванні витрат засно-
ваний на залежності перепаду тиску на гідравлічному опорі (звужу-
ючому пристрої) в трубопроводі від величини об’ємних F0 або
масових FМ витрат рідини або газу:
де α — коефіцієнт витрати; ε — коефіцієнт, що характеризує зміну
густини ρ стиснутого середовища в звужуючому пристрої (для ріди-
ни ε = 1); S0 — площа умовного проходу звужуючого пристрою;
P1 — тиск середовища до й P2 — після звужуючого пристрою.
Характер потоку й розподіл статичного тиску при установці в
трубопроводі діафрагми показаний на рис. 12.1.
Рис. 12.1. Характер потоку й зміна статичного тиску при встанов-
ленні звужуючого пристрою в трубопроводі
Діафрагма являє собою тонкий диск із отвором круглого перети-
ну, центр якого лежить на осі труби. Звуження потоку починається
до діафрагми і на деякій відстані від неї потік досягає мінімального
перетину. Потім потік поступово розширюється.
У кутах за діафрагмою утворюються зони вихроутворення, на яке
втрачається значна частина енергії потоку, в якому падає при цьому
тиск ΔР = Р1 — Р2.
Для створення нормованих гідравлічних опорів у трубопроводах
установлюють стандартні (нормальні) звужуючі пристрої, які роз-
раховують по затвердженій Держстандартом методиці і виготовля-ють за відповідними НТД (нормалями). При цьому після свого виго-
товлення вони не вимагають градуювання й можуть бути відразу
використані для вимірювання витрат.
До стандартних звужуючих пристроїв, показаних на рис. 12.2,
відносять діафрагми, сопло і сопло Вентурі.
Стандартні діафрагми являють собою тонкий диск із круглим
отвором у центрі, установлюваний в трубопроводі діаметра D.
Товщина диску не повинна перевищувати 0.05 D. Центральний отвір
діафрагми може бути циліндричним повністю або на 1/3 товщини з
конічним розширенням до виходу потоку. Вхідний отвір повинен
мати прямокутну крайку, гострота якої впливає на результат
вимірювання.
Відбір тисків до й після діафрагми здійснюють за допомогою
окремих отворів (рис. 12.2 а) або кільцевих камер (рис. 12.2 б),
кожна з яких з’єднана із внутрішньою порожниною трубопроводу
рівномірно розташованими по колу прямокутними отворами.
Кільцеві камери усереднюють значення тиску в площині відбору. По
цьому камерні діафрагми типу ДК забезпечують точніший відбір
тиску, ніж безкамерні, особливо при несиметричності епюрі
швидкостей у трубопроводі.
Стандартне сопло має плавне сполучення дуг радіусами r1= 0.2d
і r2 = 0.3d, а дуга, проведена радіусом r2 сполучається з вихідною час-
тиною сопла діаметра d. На виході циліндрична частина отвору закін-
чується розточенням, що охороняє вихідну крайку від ушкоджень.
Сопла Вентурі у передній частині не відрізняється від стандарт-
ного сопла і може бути із довгим (нижня частина рис. 12.2 г) або коротким (верхня частина рис. 12.2 г) дифузором (конусом). Довгий
дифузор на виході має той же діаметр, що й трубопровід. Відбір
тисків тут роблять за допомогою кільцевих камер.
Шорсткість стандартних звужуючих пристроїв, що впливає на
результат вимірювання, визначається нормованою чистотою оброб-
ки їх поверхонь.
Витрати енергії на перекачування вимірюваного середовища
крізь звужуючий пристрій визначаються втратою тиску на ньому.
Якщо втрата тиску в діафрагмі й соплі практично однакові, то для
сопла Вентурі вона значно менше. Це пояснюється практичною від-
сутністю завихрень потоку після сопла Вентурі.
Для забезпечення необхідної точності вимірювання витрати за
допомогою звужуючий пристроїв їх монтують на рівних ділянках
трубопроводів діаметра D так, щоб перед звужуючим пристроєм на
відстані 20D і після нього на відстані 10D не було гідравлічних опо-
рів (колін, трійників, клапанів і т.д.), що збурюють потік вимірюва-
ного середовища. При цьому клас точності стандартних звужуючий
пристроїв становить 1.0.
У цей час витратоміри змінного перепаду використовують на
виробництві, в основному, для вимірювання витрат води на техноло-
гічні потреби й водяної пари від промислових котелень. При цьому
звичайно застосовують два варіанти комплектів витратомірів: один
на основі старої диференційно-трансформаторної схеми вимірю-
вання та сучасний — тензометричний.
У комплект дифтрансформаторного витратоміра входить нор-
мальний звужуючий пристрій і, розглянуті нами раніше, диферен-
ційний манометр, наприклад, типу ДМ 3571 для вимірювання пере-
паду тиску ΔР на звужуючім пристрої й вторинний компенсаційний
прилад типу КСД. Кулачок зворотного зв’язку цього приладу має
квадратичну характеристику для обчислення значення витрати F0 по
формулі (12.3). При цьому КСД містить вбудований механічний
інтегратор, що дозволяє вимірювати поточне значення витрат та
кількість рідини або газу. Клас точності комплекту становить 2,5.
Другий сучасний комплект витратоміра включає до свого складу нормальний звужуючий пристрій, дифманометр типу «Сапфір22
ДД» і блок добування кореня типу БИК-1, який розраховує витрати
по формулі (12.3) і виробляє відповідний уніфікований струмовий
сигнал [0…5 або 4…20] мА, використовуваний, наприклад у мікро-
контролері або персональному комп’ютері для подальших перетво-
рень і обчислень. Клас точності цього комплекту витратоміра змін-
ного перепаду звичайно рівний 1,0.