Расходомеры обтекания

К этим расходомерам относятся приборы, чувствительные элементы которых обтекаются потоком. Наибольшее распространение получили расходомеры постоянного перепада давления, у которых перепад давления измеряемого вещества на чувствительном элементе на всём диапазоне измерений с некоторым приближением можно считать постоянным. К этой группе приборов относятся ротаметры, широко применяемые для измерения малых расходов жидкостей и газов. Основными элементами ротаметра являются расширяющаяся кверху вертикальная конусная трубка и поплавок, находящийся в потоке измеряемого вещества внутри трубки. По мере повышения расхода через ротаметр поплавок перемещается вверх, увеличивая кольцевое сечение для прохода вещества. Равновесное состояние поплавка, соответствующее его определенному положению по вертикали, однозначно характеризует расход.

К основным преимуществам ротаметров можно отнести простоту конструкции, возможность измерения малых расходов, значительный диапазон измерения, возможность измерения расхода агрессивных сред, достаточно равномерную шкалу. Недостатками ротаметров являются большая чувствительность к температурному изменению вязкости (особенно при малых расходах), невозможность измерения расхода загрязненных жидкостей и жидкостей, из которых выпадает осадок.

Длина прямого участка трубопровода перед ротаметром должна быть не менее 10 D_y, после ротаметра – не менее 5 D_y. Потеря напора от установки ротаметра не превышает 0,01 МПа для жидкостей и 0,005 МПа для газов.

Выпускают ротаметры для местного измерения расхода без дистанционной передачи показаний, с электрической дистанционной передачей показаний без местной шкалы, с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний. На заводе – изготовителе ротаметры тарируются по воде или воздуху. Для других сред необходима индивидуальная тарировка. Ротаметры выпускают по ГОСТ 13045 – 81, они предназначены для измерения объемного расхода плавноменяющихся однородных потоков чистых и слабо загрязненных жидкостей и газов с дисперсными включениями инородных частиц. Верхние фактические пределы измерения ротаметров не должны превышать значений верхних пределов, указанных для каждого прибора, более чем на 20%, нижний предел измерения должен составлять не более 20% от верхнего фактического предела измерения.

При заказе ротаметра следует указать его тип, предел измерения, измеряемую среду, исполнения, категорию размещения и тип вторичного прибора.

Ротаметр для местного измерения расхода (рис. 8) представляет собой коническую трубку 2 из стекла (или органического стекла), закрепленную в металлических головках 5, которые стянуты шпильками 4, образующими защитную решетку вокруг стекла. В трубке 2 свободно перемещается поплавок 1. Движущийся поток измеряемого вещества, проходя по косым прорезям, имеющимся в верхней части поплавка, вращает его, благодаря чему, поплавок центрируется в трубке. Шкала 3 прибора (условно в процентах) нанесена непосредственно на стеклянную трубку. Отсчет показаний прибора производят по острой верхней кромке поплавка.

Давление контролируемой среды 0,6 МПа, температура для ротаметров типа РМ – А и РМ от 5 до 50С^о, для ротаметров типа РМФ от –30 до +100С^о. У ротаметров типа РМ - А и РМ в зависимости от предела измерения поплавок изготовляют из стали 12Х18Н9Т, анодированного дюралюминия, эбонита или титана. У ротаметров типа РМФ, предназначенных для измерения расхода агрессивных сред, поплавок футерован фторопластом – 4.

Ротаметры типа РМ – А и РМ предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от 5 до 50С^о, ротаметры типа РМФ при температуре от – 30 до +50С^о. Относительная влажность окружающего воздуха до 80%.

Рис. 8 Ротаметр

Ротаметры с электрической дистанционной передачей показаний являются бесшкальными датчиками, предназначенными для измерения расхода жидкости, нейтральной к стали 12Х18Н9Т и преобразования величины расхода в электрический унифицированный сигнал. Прибор состоит из двух основных частей – ротаметрической и электрической, которые трубкой разделены между собой. Основным элементом ротаметрической части является конический поплавок, перемещающийся внутри кольцевой диафрагмы или грибообразный поплавок, движущийся внутри вертикально расположенной конической трубки. Электрическая часть состоит из индукционной катушки с сердечником, жестко связанным с поплавком. Катушка включена в дифференциально-трансформаторную схему вторичного прибора. Под действием потока измеряемого вещества поплавок перемещается вверх и увлекает за собой плунжер индукционного датчика. Перемещение плунжера приводит к дисбалансу дифференииально-трансформаторной схемы, и на вторичный прибор поступает сигнал, пропорциональный измеряемому расходу.

Ротаметры типа РЭ выпускают в пылебрызгозащищенном исполнении, типа РЭВ – во взрывозащищенном исполнении. Давление контролируемой среды 0,6; 1,6 или 6,4 МПа (по спецификации заказа), температура от –40 до +70С^о. Класс точности 2,5. Ротаметры могут поставляться с вторичным прибором дифференциально-трансформаторной системы, наибольшее удаление вторичного прибора от ротаметра 250 м.

Приборы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от -30 до +50 С^о и относительной влажности 80%.

Ротаметры с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний выпускают четырёх типов: типа РП для измерения расхода жидкостей, нейтральных к стали 12Х18Н9Т, типа РПФ для измерения расхода агрессивных жидкостей, нейтральных к фторопласту-4, типа РПО с паровым обогревом для измерения расхода кристаллизующихся жидкостей, нейтральных к стали 10Х17Н13М2Т, типа РПФ-И, которые являются индикаторами и применяются для контроля расхода агрессивных жидкостей, нейтральных к фторопласту-4.

Ротаметр с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний состоит из двух основных частей – ротаметрической и пневматической. Ротаметрическая часть прибора представляет собой прямоточную трубу, в которой находятся мерительный конус и, перемещающийся под воздействием измеряемого потока, поплавок с хвостовиком, направленным вверх и имеющим дополнительное центрируещее устройство. К корпусу ротаметрической части крепят пневмоголовку, обеспечивающую местные показания и преобразование высоты положения поплавка в пневматический сигнал, который поступает к вторичному прибору.

Преобразование высоты положения поплавка в пневматический сигнал осуществляется с помощью магнитопневматического преобразователя. При перемещении сдвоенных магнитов 5,

Рис. 9 Ротаметр с пневматической дистанционной передачей данных:

а) - схема магнитопневматического преобразователя; б) – внешний вид

встроенных в хвостовик поплавка, изменяется положение находящегося в пневмоголовке следящего магнита 4 и жёстко связанной с ним заслонки сопла 3. Изменение зазора между соплом и заслонкой вызывает изменение давления в пневмоусилителе 2. Усиленный по мощности сигнал поступает на выход прибора и в стакан 7. Вследствие этого, сильфон 8 сжимается или разжимается, перемещая шток 6, с закреплённым на его конце соплом 3. Перемещение будет происходить до тех пор, пока следящий магнит с заслонкой не займёт первоначальное положение относительно сдвоенных магнитов. Перемещение штока 6 с помощью кинематической передачи преобразуется во вращательное движение стрелки, шкала местных показаний – 100%-ная равномерная. Выходное давление и давление питания контролируются по манометрам 1. Присоединение ротаметров фланцевое по ГОСТ 12820-80.

При перемещении поплавка из нижнего положения, соответствующего отсутствию расхода, в верхнее положение, соответствующее верхнему пределу измерения, давление на выходе прибора изменяется от 20 до 100 кПа. Давление питания равно 140 кПа. У ротаметра РПО температура греющего пара до 200^оС, давление – до 1,7 МПа.

Дата добавления: 2015-08-02