-
Классификация, принцип действия, состав и устройство, область применения и метрологические характеристики тахометрических расходомеров.
Тахометричні витратоміри й лічильники кількості рідини й газу
через свою простоту й відносну дешевизну є наймасовішими. Вони
перетворюють вимірювану об’ємну витрату у швидкість руху чут-
ливого елемента, взаємодіючого з потоком вимірюваного середови-
ща.
Розрізняють об’ємні й швидкісні витратоміри й лічильники кіль-
кості.
Об’ємні (рис. 12.6 а,б), що мають більш високу точність в порів-
нянні зі швидкісними, в якості чутливих елементів застосовують
овальні шестірні 1, евольвентні гладкі ротори 2 та інші, що оберта-
ються у вимірювальній камері 3.
Рис. 12.6. Чутливі елементи ПП об’ємної витрати рідини й газу:
а) овальні шестірні; б) евольвентні гладкі ротори; в) горизонтальна турбінка;
г) вертикальна крильчатка однострумного ПП; д) те ж, багатострумного ПП
Тут під дією різниці тисків до й після ПП виникають моменти
сил, прикладені до обох обертових елементів. Обертання елементів
при цьому відбувається назустріч один одному, а вимірюване серед-
овище витісняється з вимірювальної камери уздовж її стінок.
У швидкісних ПП в якості чутливого елемента застосовують гори-
зонтально та вертикально розташовані вертушки (рис.12.6 в,г,д).
Вісь горизонтальної вертушки (турбінки) 4, що називається аксі-
альною, спрямована по осі потоку вимірюваного середовища.
Вертикальну вертушку (крильчатку) 5 у ПП установлюють так, що
потік вимірюваного середовища спрямований по дотичній до кола,
що описується середнім радіусом вертушки. Швидкісні ПП підрозділяються на однострумні й багатострумні.
В однострумних вимірюване середовище одним потоком підводять
у камеру крильчатої вертушки й відводиться від неї на тому ж рівні.
Це забезпечує низький гідравлічний опір ПП і відсутність «мертвих
зон» для осідання зважених часток, що присутні в рідині або газі.
У багатострумних ПП вимірюваний потік підводять у камеру
крильчатки 5 крізь нижній ряд отворів 6 і декількома струменями
направляють на лопаті крильчатки, приводячи її в обертання. Потім
потік піднімається нагору по спіралі й виводиться з камери крізь
верхній ряд отворів 7.
За кожний оберт чутливого елемента через ПП проходить відпо-
відний обсяг вимірюваного середовища. По цьому частота його
обертання пропорційна об’ємній витраті.
Тахометричні ПП витрати комплектуються механічними або без-
контактними перетворювачами швидкості обертання чутливого еле-
мента.
ПП із механічним проміжним перетворювачем найширше засто-
совують у промисловості й побуті в якості газолічильників природ-
ного газу й водолічильників різних типорозмірів. У таких ПП на осі
чутливого елемента встановлюють шестерню або черв’ячну пару,
яка передає обертання чутливого елемента в рахунковий шестерний
механізм зі шкалою й стрілками, аналогічний годинниковому. При
цьому частина енергії вимірюваного потоку витрачається на подо-
лання механічних опорів, що знижує точність вимірювання. Такі
лічильники мають клас точності 1.5, 2.5.
ПП витрати з безконтактними перетворювачами вільні від зазна-
ченого недоліку. У якості перетворювачів швидкості обертання чут-
ливого елемента тут застосовують розглянуті в розділі 7 наступні
перетворювачі переміщення: Холу, індукційні, герконові, тощо.
ретворювачі переміщення: Холу, індукційні, герконові, тощо.
Як приклад розглянемо безшкальный однострумний тахометрич-
ний витратомір з імпульсним вихідним сигналом (рис. 12.7), який
застосовують для вимірювання витрати й кількості рідини або газу.
У корпусі 1 безшкального перетворювача з активним імпуль-
сним виходом фірми Kamstrap обертається крильчатка 2, швидкість
якої пропорційна витраті рідини. Корпус крильчатки виготовлений
з немагнітних матеріалів і в неї вмонтовані сталеві голки або маг-
ніти 3.
Голки застосовують в індукційних ПП для замикання магнітного
потоку якоря й перетворення швидкості обертання крильчатки в
імпульсний вихідний сигнал.
Магніти з тою же метою використовують у перетворювачах 4, які
бувають двох видів: ПП Холу або герконові (типу «сухий контакт»).
При проходженні чергової лопати крильчатки з магнітом датчик
Холу без інерційно виробляє імпульс вихідної напруги. Величина
коефіцієнта перетворення — кількість імпульсів на одиницю мину-
лого обсягу встановлюється типорозміром ПП. Наприклад, для
витратоміра з діапазоном вимірювання 0…0.6 м3/год. його значення
становить 100 імпульсів на літр середовища, що пройшло крізь ПП.
Звичайно тахометричні ПП з імпульсним виходом мають клас точ-
ності 1.0 або 1.5.
12. Классификация, принцип действия, состав и устройство, область применения и метрологические характеристики индукционных расходомеров и счетчиков количества.
Індукційні витратоміри призначені для вимірювання електропро-
відних однорідних рідин або газів. Вони знайшли широке застосу-
вання, оскільки не мають рухомих частин, корозійностійкі, не чут-
ливі до хімічного складу рідини, не створюють гідравлічних опорів
у трубопроводах і легко промиваються санітарними розчинами в
умовах дискретного виробництва. До їх недоліків можна віднести
зрив показань при певному рівні забруднювачів, наприклад, пухир-
ців повітря у вимірюваній рідині.
Принцип дії заснований на законі електромагнітної індукції, згід-
но з яким наведена в провіднику е.р.с. пропорційна швидкості його
руху в магнітному полі. Роль провідника, що рухається, відіграє
вимірювана електропровідна рідина. Індукційні витратоміри, наприклад ряду ЕК фірми Aswega
(Таллін), один з яких показаний на рис. 12.8, призначені для вимі-
рювання витрат й кількості електропровідних рідин, розчинів і
пульп з дрібнодисперсними неферомагнітними частками. Вони пра-
цюють у комплекті лічильника рідини типу VA2304 з мікропроце-
сорним обчислювачем МАР ( тут не показаним).
Рис. 12.8. Схема індукційного витратоміра ЕК-50 фірми Aswega.
Конструкція ПП являє собою ділянку трубопроводу 1 з електро-
магнітною системою 2 та вимірювальними електродами 3, що ізо-
льовані від трубопроводу за допомогою фторопластової ізоляції 4.
При проходженні вимірювальної рідини, наприклад фруктового
соку крізь магнітне поле датчика, на електродах 3 виникає електрич-
на напруга, яка пропорційна швидкості рідини. Ця напруга поступає
у попередній підсилювач 5 сигналу і далі у мікроконтролер МАР.
Мікроконтролер перетворює сигнали від ЕК-50 в індикацію мит-
тєвого значення витрати й загальної кількості рідини в різних оди-
ницях вимірювання, обраних оператором за допомогою кнопки на
передній панелі МАР. При цьому контролер, маючи рідкокриста-
лічний дисплей, виробляє наступні вихідні сигнали:
- індикації витрати й кількості виміряного середовища класу точ-
ності 0.5;
- частотний в діапазоні 0…10 кГц, класу точності 0.5;
- частотно-імпульсний з заданою ціною імпульсу (об’єму середо-
вища на імпульс) класу точності 0.5;
- уніфікований постійного струму [0…5/ 0…20/ 4…20] мА класу
точності 1.0;
- інтерфейсу RS232.
Результати вимірювання залежать від однорідності, густини, тем-
ператури, кислотності та інших параметрів рідини, що впливають на
її електропровідність.