Вихревой метод

Методические указания к лабораторной работе

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

Дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация»

СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛИ

Инженер по охране труда профессор кафедры ЭАПП

___________ Г.В. Мангуткина __________ Р.Г. Вильданов

____________2014 ____________2014

доцент кафедры ХТП

__________ Ф.Р. Муртазин

____________2014

доцент кафедры ХТП

__________ В.В. Фомина

____________2014

Салават 2014

Методические указания предназначены для специальностей 140400 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений», 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств (в нефтепереработке и нефтехимии)», 230100 «Автоматизированное управление бизнес-процессами и финансами», 240100 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», 241000 «Машины и аппараты химических производств».

Обсуждено на заседании кафедры ХТП

Протокол № ______ от ___________________2014

ã Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, 2014

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

Цель работы: изучение методов и средств измерения расхода, знакомство с измерительными преобразователями и датчиками расхода компании Yokogawa, а такжепроведение сравнительного анализа методов измерения расхода.

Теоретические сведения. Основные понятия

Количество и расход вещества это важный показатель любого технологического процесса, позволяющий контролировать и управлять материальными потоками сырья, теплоносителя, готовой продукции.

Расходом вещества называют количество вещества, проходящего через данное сечение трубопровода или канала в единицу времени.

Объёмный расход Q_V определяется как отношение объёма вещества к единице времени:

(1)

Объёмный расход в системе СИ измеряется в м³/с. Массовый расход Q_M получают умножением объёмного расхода Q_V на плотность ρ жидкости, газа или пара:

(2)

За единицу измерения массового расхода принят кг/с - килограмм в секунду (на практике чаще используют т/ч - тонна в час). Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти приборы могут быть снабжены счетчиками (интеграторами), тогда они называются расходомерами со счетчиком.

В зависимости от принятого метода измерения приборы для измерения расхода и количества подразделяются на следующие группы:

- расходомеры переменного перепада давления;

- расходомеры постоянного перепада давления;

- бесконтактные расходомеры;

- электромагнитные;

- ультразвуковые;

- кориолисовые расходомеры;

- вихревые расходомеры;

- калориметрические расходомеры и др.

Вихревой метод

Принцип действия этих расходомеров основан на явлении, носящим название «эффект Ван Кармана» согласно которому, при обтекании неподвижного твердого тела потоком жидкости, за телом образуется вихревая дорожка, состоящая из вихрей, поочередно срывающихся с противоположных сторон тела.

На рисунке1 показано обтекание цилиндра потоком и образование вихрей. Частота образования вихрей за телом пропорциональна скорости потока.

Детектирование вихрей и определение частоты их образования позволяет определить скорость и объемный расход среды.

Рисунок 1 – Образование вихрей

В зависимости от способа детектирования частоты вихрей различают вихревые и вихреакустические расходомеры.

В вихревых расходомерах определение частоты вихреобразования производится при помощи двух пьезодатчиков, фиксирующих пульсации давления в зоне вихреобразования ("съем сигнала по пульсациям давления").

Конструктивно датчик представляет собой моноблок, состоящий из корпуса проточной части и электронного блока.

В корпусе проточной части датчика размещены первичные преобразователи объемного расхода, избыточного давления и температуры (рисунок 2). Электронный блок представляет собой плату цифровой обработки сигналов первичных преобразователей, заключенную в корпус.

1 – тело обтекания; 2 – преобразователь пульсаций давления; 3 – преобразователь избыточного давления; 4 – термопреобразователь; 5 – отверстия; 6 – плата цифровой обработки; 7 – вычислитель

Рисунок 2 – Вихревой расходомер

На входе в проточную часть датчика установлено тело обтекания 1. За телом обтекания, по направлению потока газа, симметрично расположены два пьезоэлектрических преобразователя пульсаций давления 2.

При протекании потока газа (пара) через проточную часть датчика за телом обтекания образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна скорости потока, а, следовательно, и расходу.

Пульсации давления воспринимаются пьезоэлектрическимпреобразователем, сигналы с которого в форме электрических колебаний поступают на плату цифровой обработки, где происходит вычисление объемного расхода и объема газа при рабочих условиях и формирование выходных сигналов по данным параметрам в виде цифрового кода.Преобразователь избыточного давления 3 тензорезистивного принципа действия размещен перед телом обтекания вблизи места его крепления. Он осуществляет преобразование значения избыточного давления потока в трубопроводе в электрический сигнал, который с выхода мостовой схемы преобразователя поступает на плату цифровой обработки.

Платиновый термопреобразователь сопротивления (ТСП)4 размещен внутри тела обтекания. Для обеспечения непосредственного контакта ТСП со средой в теле обтекания выполнены отверстия 5.Плата цифровой обработки 6 содержит два микропроцессора.

Эта плата производит обработку сигналов преобразователей пульсаций давления, избыточного давления и температуры, в ходе которого обеспечивается фильтрация паразитных составляющих, обусловленных влиянием вибрации, флуктуации давления и температуры потока, и происходит формирование выходных сигналов многопараметрического датчика по расходу при рабочих условиях в виде цифрового кода.Выходные сигналы передаются на вычислитель 7.

Дата добавления: 2015-07-19