Измерение расхода пара, газа и жидкости

Количество вещества выражается в единицах объема или массы (т.е. в м³ или килограммах). Количество жидкости с равной степенью точности может быть измерено и объемным, и массовым методами, количество газа - только объемным. Для твердых и сыпучих материалов используется понятие насыпной или объемной массы, которая зависит от гранулометрического состава сыпучего материала. Для более точных измерений количество сыпучего материала определяется взвешиванием.

Расходом вещества называется количество вещества, проходящее через данное сечение трубопровода в единицу времени. Массовый расход измеряется в кг/с, объемный - в м³/с.

Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти приборы могут быть снабжены счетчиками (интеграторами), тогда они называются расходомерами-счетчиками. Такие приборы позволяют измерять расход и количество вещества.

В качестве электрических расходомеров могут быть использованы вихреакустические, вихревые, кориолисовые преобразователи расхода или расходомеры переменного перепада давления.

2.6.1 Вихреакустические преобразователи

Предназначены для измерения объемного расхода и объема воды и прочих жидкостей.

Суть вихреакустического принципа измерения расхода состоит в измерении скорости потока путем определения частоты образования вихрей за телом обтекания, установленным в проточной части преобразователя расхода (см. рисунок 2.28). Определение частоты вихреобразования производится при помощи ультразвука, имеющего частоту 1 МГц («ультразвуковое детектирование вихрей»).

Преобразователь состоит из проточной части и электронного блока. В корпусе проточной части расположены: тело обтекания – призма трапецеидального сечения, пьезоизлучатели (ПИ), пьезоприемники (ПП) и термодатчик.

Электронный блок, смонтированный на печатной плате, включает в себя генератор, фазовый детектор и микропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигналов.

Тело обтекания установлено на входе жидкости в проточную часть. При обтекании его потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна скорости потока, а, следовательно, расходу.

За телом обтекания в корпусе проточной части диаметрально напротив друг друга установлены стаканчики, в которых смонтированы ПИ и ПП.

В зависимости от типа преобразователи имеют два конструктивных исполнения:

- однолучевые преобразователи – одна пара ПИ и ПП;

- двухлучевые преобразователи – две пары ПИ и ПП, смонтированные в одном сечении трубы и повернутые относительно друг друга на 90^о.

От генератора на ПИ подается переменное напряжение, которое преобразуется в ультразвуковые колебания. При прохождении через поток, в результате взаимодействия с вихрями, ультразвуковые колебания модулируются по фазе. На ПП модулированные колебания вновь преобразуются в напряжение, которое подается на детектор.

На фазовом детекторе определяется разность фаз между

- сигналами с ПП и опорного генератора – для однолучевых преобразователей;

- сигналами с ПП первой и второй пары пьезоэлементов – для двухлучевых.

Напряжение на выходе фазового детектора по частоте и амплитуде соответствует частоте и интенсивности следования вихрей, которая, в силу пропорциональности скорости потока, является мерой расхода.

Для фильтрации случайных составляющих сигнал с фазового детектора подается на микропроцессорный адаптивный фильтр и затем в блок формирования выходных сигналов.

Для расширения динамического диапазона в область малых расходов, где характеристика преобразователя нелинейна и зависит от температуры, применяется температурная коррекция. Для этого в корпус проточной части вмонтирован термодатчик, сигнал от которого вводится в программу вычисления расхода.

Проточная часть преобразователя изготавливается из нержавеющей стали и обрабатывается по высокому классу чистоты поверхности, что минимизирует образование отложений и тем самым стабилизирует метрологические характеристики.

16. Измерение расхода. Вихревые преобразователи.

Дата добавления: 2015-10-02