русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Объемные методы и средства измерения расхода

<== предыдущая статья | следующая статья ==>

Объемные средства измерения расхода:

  • объемные счетчики непосредственного действия (последовательно отмеривается определенный объем вещества);
  • бескамерные счетчики (косвенный метод по измерению перемещения, скорости потока с интегрированием во времени).

Например, это турбинные счетчики с аксиальной, шнековой (ось турбинки совпадает с направлением потока) и вертикальной, тангенциальной турбинками (ось перпендикулярна потоку). Во всех случаях перед турбинкой должен быть прямой участок трубопровода.

Конструкции некоторых счетчиков представлены на следующих рисунках.

Рис. 8.1 Турбинные счетчики с лопастями.

Рис. 8.2 Тангенциальные счетчики (одно - и многоструйные).

Рис. 8.3 Принцип действия счетчика с овальными шестернями и роторного счетчика.

В настоящее время для измерения объемного расхода жидких и газообразных сред наибольшее распространение получили электромеханические устройства. При малых расходах происходят сравнительно большие потери энергии потока на механическую передачу, поэтому используют преобразование скорости потока в электрический сигнал. Для снижения влияния взвесей используется расширение потока. Разновидности турбинных преобразователей

Аксиальные турбинки имеют винтовые лопасти с переменным по высоте углом подъема винтовой линии. Попытка применения плоских лопастей при измерении расхода вязких сред привела к ухудшению линейной характеристики. Но при измерении расхода газа и жидкостей с малой вязкостью их применение целесообразно. Схема аксиальной турбинки для труб небольшого диаметра показана на рис. 9, а. Непосредственно на ступице установлены несколько лопастей (4-6), которые реализуют значительную часть винтовой линии. Ось турбинки вращается в подшипниках скольжения. В турбинках средних размеров применяют как подшипники скольжения, так и шарикоподшипники. При больших диаметрах (рис. 9, б) число лопастей возрастает до 20 — 24, но длина их по винтовой линии очень мала. Лопасти укрепляются на ободе, который соединяется со ступицей диском или ребрами. Поэтому высота их составляет небольшую долю (0,1Dв) диаметра турбинки. Подшипники обычно шариковые, оси могут быть как неподвижные, так и вращающиеся.

Конструкции тангенциальных турбинок более разнообразны. В большинстве случаев (рис. 9в, г, д) поток жидкости одной общей струёй поступает тангенциально к турбинке. В серийных одноструйных водосчетчиках применяется турбинка с плоскими радиально расположенными плоскостями (рис. 9, д). На рис. 9, в показана особая конструкция маленькой турбинки также с плоскими радиальными лопастями, на торцах которых расположены пластины, служащие для отражения луча, падающего от осветителя на фотоэлемент тахометрического преобразователя. Иногда для измерения расхода газа в трубах очень малого диаметра применяют турбинки с лопастями полушаровой формы (рис. 9, ж).

Во избежание одностороннего изнашивания опор в одноструйных водосчетчиках применяют многоструйные водосчетчики, у которых вода поступает на радиальные лопасти турбинки тангенциально в виде нескольких отдельных струй (рис. 9, г) через косые отверстия, равномерно расположенные в кольце, охватывающем турбинку.

В трубах большого диаметра иногда применяют турбинки, занимающие незначительную часть площади поперечного сечения потока и измеряющие местную скорость. Обычно они бывают аксиального типа. Но известны случаи применения турбинки особого типа, состоящей из двух полуцилиндрических лопастей, сдвинутых относительно друг друга и имеющих сечение, показанное на рис. 9, е. Ось этой турбинки перпендикулярна к потоку.

Срок службы турбинного преобразователя зависит главным образом от опорных узлов, работающих в тяжелых условиях (очень высокие скорости вращения, отсутствие смазки, возможность динамических нагрузок, агрессивность некоторых измеряемых веществ). С уменьшением диаметра цапф осей снижается момент трения, но одновременно и срок службы преобразователя. Оси изготовляют из материалов с повышенной износоустойчивостью, остальные вращающиеся части — из алюминиевых сплавов и пластмасс, а при измерении расхода газа в некоторых случаях из полипропилена или полистирола для уменьшения нагрузки на опоры. Но при индукционных или индуктивных тахометрических преобразователях лопатки в большинстве случаев изготовляют из ферромагнитных материалов. Подшипники скольжения делают из графита или пластмассы, а при малых размерах — из часовых камней. Наконечники осей следует изготовлять из сплава иридий-осмий или других твердых материалов. Учитывая, что смазывающая способность многих жидкостей недостаточна, а у сухих газов она отсутствует, полезно покрывать шарикоподшипники специальными смазками типа Б-2-12 и 105-М, динамическая вязкость которых не превышает 1 Па с.

При измерении расхода газа для уменьшения трения и удлинения срока службы подшипников иногда предусматривают подачу смазки, а для защиты от действия твердых частиц предложена турбинка с воздушными опорами, у которой через неподвижную ось к опорным поверхностям непрерывно подводится сжатый воздух.

Применяются два типа размещения опор: с обеих сторон турбинки или же с одной стороны, когда турбинка висит на консоли. Последний вариант применяется реже, хотя он легче обеспечивает соосность подшипников и отсутствие биения оси турбинки. Но при малых диаметрах и консольном варианте трудно обеспечить необходимое расстояние между двумя подшипниками. Передний и задний подшипники помещают внутри обтекателей, обеспечивающих безотрывное течение жидкости. Обтекатели крепятся к неподвижным струенаправляющим лопаткам. Наружный диаметр обтекателей равен диаметру ступицы или обода турбинки.

Наибольшую нагрузку испытывают обычно не опорные, а упорный подшипник. Первые воспринимают лишь сравнительно небольшой вес турбинки, а второй — осевое давление потока, пропорциональное плотности и квадрату скорости вещества. Поэтому нередко применяют меры уменьшения осевого давления или даже полной его компенсации. Простейший (но малоэффективный) прием — расположить аксиальную турбинку вертикально, а жидкость подвести снизу. Тогда вес турбинки будет частично компенсировать осевое усилие.

Более совершенные схемы компенсации основаны или на понижении статического давления, действующего на передний торец ступицы турбинки, или же на повышении статического давления позади этой ступицы. Постепенным увеличением диаметра переднего обтекателя перед торцом ступицы создается зона пониженного давления. Этому способствует также и то, что диаметр ступицы у ее торца больше диаметра обтекателя. Наиболее распространен вариант, реализующий второй способ разгрузки. Через центральное отверстие, просверленное в переднем обтекателе и в ступице турбинки, начальное полное давление потока подводится к выходному концу ступицы. Повышение давления в этом месте может быть создано также с помощью дефлектора на заднем обтекателе, который поворачивает часть потока на 180° и направляет его на выходной торец ступицы. Предложены и другие схемы компенсации осевого усилия, в том числе с применением магнитов в ступице и заднем обтекателе, направленных друг к другу одноименными полюсами. В преобразователях турбинных расходомеров «Тургас» через отверстия на конце заднего обтекателя повышенное давление действует на ступицу турбинки сзади.

Компенсация осевого усилия полезна, так как уменьшает трение в упорном подшипнике и удлиняет срок его службы. Но она не может полностью предотвратить изнашивание как упорного, так и опорных подшипников, поэтому уже давно разрабатываются различные варианты безопорных турбинных преобразователей, роторы которых уравновешены гидродинамическими силами. При этом достигается и полное уравновешивание осевого давления. Таким преобразователям не нужны ни опорные, ни упорные подшипники. Их действие основано на том, что в зазорах внутри обтекателей между неподвижными его частями и частями ротора возникают радиальные силы, центрирующие ротор, так как при эксцентрическом его положении статическое давление максимально в самом узком месте щелевого канала. Разработанные конструкции безопорных турбинных преобразователей достаточно работоспособны, но, к сожалению, у большинства их наблюдается ухудшение метрологических характеристик, уменьшение области линейной характеристики и повышение числа Re, при котором начинает сказываться влияние вязкости. В связи с этим они получили весьма ограниченное применение. От подобных преобразователей существенно отличается безопорный преобразователь расходомера, состоящий из двух турбинок с противоположным направлением лопастей, укрепленных на одной вертикальной оси. Турбинки работают во взвешенном положении, не имея ни упорного, ни опорных подшипников. Такие преобразователи получили промышленное применение.

Шариковыми расходомерами называются тахометрические расходомеры, подвижной элемент которых — шарик — непрерывно движется по кругу. Это движение обеспечивается или винтовым направляющим аппаратом, закручивающим поток, или же тангенциальным подводом измеряемого вещества.

На рис. 2 показаны преобразователи шариковых расходомеров. Основное применение из них получил преобразователь с винтовым направляющим аппаратом. Поток, закрученный в последнем, приводит в движение ферромагнитный шарик 5 по окружности трубы. Частота вращения шарика по кругу преобразуется в электрический частотный сигнал индукционным или индуктивным преобразователем 2. Ограничительное кольцо 3 удерживает шарик от перемещения вдоль оси трубы. Для выпрямления потока на выходе служат неподвижные лопасти 4. Преобразователи с тангенциальным подводом измеряемого вещества (2б) применяют при измерении малых расходов. Они проще и опасность засорения у них меньше. Во всех случаях шар под действием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности трубы (2а) или камеры (2б, в), а под действием осевой скорости потока (2а) или веса (2б, в) — к ограничительному кольцу. При этом возникают силы механического трения, которые вместе с вязкостным трением жидкости тормозят шар. В результате окружная скорость центра шара отстает от соответствующей окружной скорости потока.

Рис. 2. Преобразователи расхода шариковых расходомеров: а — с винтовым направляющим аппаратом; б — с тангенциальным подводом; в — с тангенциальным подводом

С увеличением вязкости жидкости сокращается область измерения, в пределах которой сохраняется постоянство градуировки шарикового расходомера. Особенно резко это сказывается с уменьшением калибра расходомера с винтовым направляющим аппаратом. Это одна из причин применения расходомеров с тангенциальным подводом жидкости при малых Dy. Вязкость оказывает влияние здесь в меньшей степени, хотя с ее увеличением частота вращения шара возрастает из-за увеличения толщины пограничного слоя и уменьшения площади проходного сечения.

Шариковые расходомеры появились позже, чем турбинные и камерные, но, несмотря на это, они уже получили промышленное применение.

Каждый оборот шарик модулирует по амплитуде колебания несущей частоты в индуктивном преобразователе дифференциально-трансформаторного типа. Возникающий частотный сигнал по вторичной обмотке преобразователя подается в частотно-амплитудный преобразователь, где поступает сначала на операционный усилитель, который отфильтровывает несущую частоту и усиливающий полезный сигнал. Затем сигнал проходит формирователь и ждущий мультивибратор, в которых формируются прямоугольные импульсы стабильной длительности. Формирователь амплитуды производит нормирование импульсов по амплитуде, а фильтр позволяет выделить постоянную составляющую последовательности импульсов. С помощью генератора тока формируется унифицированный выходной токовый сигнал 0-5мА. Расходомеры с успехом испытывали на морской воде с содержанием абразивных частиц до 40г/л, водном растворе хлористого кальция, формалине, каустике и горячем конденсате. Они оказались значительно более стойкими и надежными, чем турбинные расходомеры при работе на мазуте, хотя и наблюдалось засорение их волокнистыми материалами.

Несомненное преимущество шариковых расходомеров перед турбинными расходомерами состоит в возможности измерения загрязненных жидкостей, обусловленной отсутствием изнашиваемых подшипников, и простоте конструкции. Однако диапазон измерения у них меньше, а погрешность несколько выше. Кроме того, их показания сильнее зависят от вязкости жидкости. Изнашивание шара и дорожки качения приводит к появлению отрицательной погрешности. Потеря давления достигает 0,05 МПа (у многих турбинных расходомеров меньше).

За рубежом нашли применение главным образом шариковые расходомеры с тангенциальным подводом для измерения малых расходов в диапазонах 0,5-5л/ч и 5-50л/ч. Приборы служат только для измерения расхода, так как их градуировка нелинейная.

Просмотров: 783

<== предыдущая статья | следующая статья ==>

Это будем вам полезно:

Разновидности конструктивного исполнения плотномеров

Применения интеллектуальных дактилоскопических сенсоров

Виброметр ВВМ-311

Интеллектуальные портативные сенсоры для УЗ исследований

Сенсор для измерения хлорофилла в листьях растений

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Измерительные устройства крыльчатых и турбинных расходомеров

Хронофлуорометр "ИФХ-1"

Учет тепловой энергии Учет тепловой энергии, один из наиболее сложных видов измерений.

Ультразвуковые (акустические) методы измерения расхода

Спектры поглощения разных форм гемоглобина

Система автоматического управления камерой сушки Модуль-С1,2,3

Технология работы со съемными рецепторными чипами

Классификация расходомеров переменного перепада давления

Вернуться в оглавление:Методы и средства измерений неэлектрических величин




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.