Расходомеры с поворотной лопастью

В трубопроводе устанавливается лопасть, в процессе протекания вещества по трубопроводу гидродинамическое давление потока воздействует на лопасть. По величине противодействующей силы (углу поворота лопасти) определяется расход.
Расходомеры с поворотной лопастью делятся на:
• расходомеры с пружинным и с грузовым уравновешиванием
• расходомеры компенсационные с электрическим уравновешиванием
Преимущества:
• большой диапазон измерения, доходящий до 15-20, и
• возможность 2-х стороннего действия
• простота измерения больших расходов жидкости и газов
• возможность измерения расходов агрессивных жидкостей и газов, имеющих высокую температуру
• хорошие динамические характеристики (1,5-2 с затухание колебательного процесса)
Поворотная лопасть (основная часть расходомера) постоянно вибрирует даже при равномерном расходе из-за срыва вихрей с тыльной стороны лопасти. Легкая вибрация не сказывается на работе расходомера при небольших углах поворота лопасти, но при повороте лопасти до угла 60-65° и больше при измерении расхода газа вибрация резко растет. При измерении расхода жидкостей вибрация не наблюдается (вследствие большей вязкости) Таким образом, угол поворота оптимальный:
• для газов - 60°
• жидкостей - 80°
Расходомеры с поворотной лопастью, имеющей грузовое уравновешивание применяются в горизонтальном трубопроводе. Простота конструкции расходомеров дает возможность самими их создавать на предприятиях и использовать для своих практических нужд измерения (расход сточных вод с крупными механическими примесями) или использовать их в качестве индикаторов или сигнализаторов расхода. Например, такой прибор с поворотной лопастью может использоваться для замыкания сигнальной цепи при заданной скорости потока воздуха (около 4-10 м/с) путем поворота рычага выключателя.
Расходомеры с поворотной лопастью, имеющей пружинное уравновешивание применяются и в вертикальных, и в горизонтальных трубопроводах. Поворотная лопасть может быть соединена с концом торсионной трубки, создающей момент противодействия или соединена со спиральной (винтовой или другой) пружиной.
К отдельной группе расходомеров с поворотной лопастью можно отнести приборы, у которых конец лопасти жестко закреплен и работает на изгиб под воздействием динамического давления, то есть сила упругости лопасти создает противодействующий момент. На пластинке укреплен тензорезистор, преобразующий механическое напряжение в выходной сигнал. В данном случае погрешность составляет ±1 %.
Расходомеры с поворотной лопастью и пневматической компенсацией используют для измерения расхода суспензий с большой концентрацией твердой фазы, отработанной серной кислоты, водного раствора карбамида и т.д.

Силовые расходомеры Силовые расходомеры - это приборы, в которых вследствие изменяющегося массового расхода происходит силовое воздействие, потоку проходящего вещества придается ускорение различного вида, при этом снимаются параметры, определяющие степень воздействия или эффекта воздействия.
Вследствие изменения первоначального прохождения через трубопровод вещества возникает ускорение потока и в зависимости от способов этих изменений расходомеры подразделяются на группы:

· кориолисовые расходомеры,

· гироскопические расходомеры,

· турбосиловые расходомеры.

Силовое воздействие в зависимости от конструкции расходомера бывает внутренним и внешним:

· внутреннее воздействие происходит вследствие уменьшения потенциальной энергии потока вещества (одним из способов уменьшения потенциальной энергии потока происходит свледствие его закручивании неподвижными винтовыми лопатками),

· внешнее воздействие, как правило, передается от электродвигателя, который колеблет (вращает) прямолопастную крыльчатку преобразователя расхода, закручивающую проходящий поток измеряемого вещества.

Величины массового расхода и дополнительное ускорение потока в силовых расходомерах пропорциональны относительно друг друга. Вследствие этого массовый расход и измеряемый параметр пропорционален. Поэтому силовые расходомеры называют массовыми расходомерами. Массовые расходомеры также используют для измерения среднего значения пульсирующих расходов.
Одним из преимуществ является то, что при установке массовых расходомеров нет необходимости в больших прямых участках до и после расходомера. Исключение составляет двойное колено, придающее винтовое движение потоку. Большое количество вращающихся частей внутри трубопровода и сложность конструкции их преобразователей расхода силовых расходомеров является их относительным недостатком.
У турбосиловых расходомеров ротор или крыльчатка постоянно вращаются. У гироскопических расходомеров и кориолисовых расходомеров подвижный элемент колеблется вокруг оси. Такие расходомеры называются вибрационными расходомерами.
Погрешность измерения массового расхода в силовых расходомерах составляет ±0,5-3,0 %, они иногда используются при измерении расхода топлива или расхода газа. В отдельную группу силовых расходомеров входят перепадно-силовые расходомеры, принцип работы которых заключается преобразовании внешнего силового воздействия в разность давлений определенных мест потока, пропорциональных массовому расходу.

Турбосиловыми расходомеры Турбосиловыминазываютсиловые расходомеры, в преобразователе которых в результате силового воздействия, пропорционального массовому расходу, поток закручивается.

Рис. 18. Принципиальная схема турбосилового расходомера.

На рис. 18 показана принципиальная схема такого расходомера при внешнем силовом воздействии. Внутри трубопровода 2 установлен ротор 3 с малым радиальным зазором, имеющий каналы для прохода жидкости, разделенные перегородками, паралллельными его оси, или же выполненный в виде прямолопастной крыльчатки. Ротор вращается от электродвигателя 1 с угловой скоростью и закручивает жидкость, которая приобретает винтовое движение, показанное стрелками. Далее жидкость поступает на ротор 5, закрепленный на пружине 6, и закручивает последнюю на угол ф, пропорциональный массовому расходу. Неподвижный диск 4 уменьшает вязкостную связь между роторами.
У турбосиловых расходомеров один из элементов (ротор, крыльчатка) должен непрерывно вращаться. У кориолисовых же и гироскопических в некоторых случаях ограничиваются лишь непрерывными колебаниями подвижного элемента вокруг оси. Подобные расходомеры получили название вибрационных.
Приведенная погрешность силовых расходомеров ±0,5-3,0 %. Большинство из них предназначено для измерения расхода жидких видов топлива, имеются конструкции и для измерения расхода газа. На практике применяются редко. Особую группу силовых расходомеров образуют перепадно-силовые расходомеры, в которых в результате внешнего силового воздействия создается разность давлений в отдельных местах потока, пропорциональная массовому расходу.
Турбосиловые расходомеры чаще используются для измерения больших расходов.
• измеряемые расходы: от 6 до 300 т/ч
• диаметр труб от 50 до 200 мм
Кориолисовые и гироскопические расходомеры применяют для измерения относительно меньших расходов.
Разновидности турбосиловых расходомеров:
• турбосиловые расходомеры с электроприводом (схема а—и, рис. 19). В турбосиловых расходомерах с электроприводом целесообразно электродвигатель располагать внутри преобразователя расхода

• турбосиловые расходомеры с приводом от потока без электропривода. Закрутка потока в таких расходомерах достигается с помощью неподвижного шнека. На схеме показаны конструкции расходомеров с двумя (иногда тремя) крыльчатками связанными пружиной. Если лопасти ведущей крыльчатки сделать наклонными (винтовыми), то она будет вращаться за счет внутренней энергии потока, как и ведомая крыльчатка. Такие расходомеры характеризуются надежностью работы и простотой устройства преобразователя расхода. К недостаткам можно отнести сложность схем измерения. Точность измерения массового расхода напрямую зависит от качества упругих свойств пружин, постоянства их характеристик в условиях эксплуатации. Кроме того, на точность и надежность работы влияет качество и надежность опор преобразователей.