Файл: Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов.pdf

Отсюда

V f (Pi—Рг).

V'

Объемный расход Q0, м3/с равен произведению скорости на площадь сечения потока, т. е.

Qo = VQF2 -

Полученное уравнение не учитывает неравномерного распределе­ ния скоростей по сечению потока, обусловленного влиянием вяз­ кости реальной жидкости и трения ее о трубопровод и сужающее устройство. Практически перепад давления измеряют непосредствен­ но у торцов сужающего устройства, а вместо площади сечения потока используют площадь отверстия сужающего устрой­ ства F0.

Если перечисленные выше отклонения учесть введением коэф­ фициента а, называемого коэффициентом расхода, то уравнение для определения объемного расхода примет следующий вид:

64

Q ' = a F 0 | / y A p ' ,

где Ар' — перепад давления, измеренный непосредственно у торцов сужа­ ющего устройства; F0 — площадь отверстия сужающего устройства.

Массовый расход QM, кг/с равен произведению объемного расхо­ да на плотность жидкости, т. е.

Q» —aFQY2pAp'.

Коэффициент расхода а не зависит от рода протекающего вещест­ ва, а зависит от типа сужающего устройства и от числа Рейнольдса.

Методика расчета сужающих устройств изложена в «Правилах 28—64» Государственного комитета стандартов, мер и измеритель­ ных приборов. Измерять малые расходы в трубопроводах диаметром менее 50 мм, а также пульсирующие потоки при помощи этих при­ боров достаточно трудно; для таких измерений необходимы специ­ альные методы и устройства.

Сужающие устройства. Диаметр сужающего устройства и вели­

точных результатов измерения расхода. Сужающее устройство мож­ но устанавливать только на прямом участке трубопровода независи­ мо от положения этого участка в пространстве. При измерении рас­ хода жидкости или водяного пара дифманометр рекомендуется устанавливать ниже сужающего устройства. При измерении же рас­ хода газа дифманометр устанавливают выше сужающего устрой­ ства.

Камерные диафрагмы (рис. IV. 12) получили наибольшее распро­ странение. Они состоят из диска I и кольцевых камер 2 и 3. Для уплотнения между плоскостями соприкосновения камер и диска вставлены прокладки 4. В зависимости от внутреннего диаметра трубопровода и разности давлений диафрагмы выпускают толщиной 2,5; 3; 6 и 8 мм. Диафрагмы крепят в трубопроводе фланцами 5.

Для.работы в комплекте с сужающими устройствами применяют дифференциальные манометры, которые градуируют в единицах рас­ хода. Дифференциальные манометры для измерения расходов делят:

1)по назначению на переносные и стационарные. В качестве переносных дифманометров чаще всего применяют U-образные жид­ костные манометры (см. стр. 17);

2)по способу передачи показаний дифманометры-расходомеры подразделяют на механические, электрические и пневматические. Дифманометры с электрической или пневматической передачей при­ меняют при необходимости измерения расхода на большом расстоя­ нии от места установки сужающего устройства. Дифманометры с пневматической передачей показаний используют при наличии взры-

во- и пожароопасных производственных условий, при которых при­ боры с электропитанием применять нельзя.

Мембранный дифманометр ДМ (рис. IV. 13) снабжен дифферен­ циально-трансформаторным преобразователем. Чувствительным эле­ ментом дифманометра является мембранный блок, который состоит из двух мембранных коробок 1 и 2, помещенных в отдельных камерах 3 и 4. Эти камеры разделены металлической перегородкой 5. Обе мембранные коробки ввернуты в перегородку, при этом внутренние полости их сообщаются между собой через отверстие в ней. Весь

Рис. IV. 12. Камерная диафрагма

мембранный блок заполняют жидкостью. Плюсовое давление от сужающего устройства подводят через трубку в нижнюю камеру, а минусовое — в верхнюю камеру. При создании перепада в каме­ рах жидкость из мембранной коробки /, которая находится под бо­ лее высоким давлением, перетекает в мембранную коробку 2, в результате этого верхняя мембрана поднимается. К центру верх­ ней мембраны жестко прикреплен стержень 6 с плунжером 7, кото­ рый перемещается мембраной внутри индукционной катушки 8. Перемещение плунжера пропорционально перепаду давления, полу­ ченному в сужающем устройстве, и, следовательно, пропорциональ­ но измеряемому расходу. Индукционную катушку дифманометра подключают к вторичному прибору.

Кольцевые дифманометры с электрическим ферродинамическим преобразователем используют для измерения расходов неагрессив­ ных газов. Преобразование измеряемой величины в пропорциональ-

66

ный ей электрический сигнал и дистанционная передача электриче­ ского сигнала на вторичные приборы осуществляются ферродинамическим преобразователем. Схема прибора показана на рис. IV. 14. Поворот кольца преобразуется лекалом 1 и рычажной системой 2 в перемещение стрелки 3 вдоль шкалы 4, а лекалом 5, рычагом 6 и шестеренчатой передачей — в поворот рамок ферродинамических

Рис. IV. 13. Схема бесшкального мембранного дифма­ нометра ДМ

преобразователей 7. Дифманометры могут иметь один или два вы­ ходных ферродинамических преобразователя.

Мембранный пневматический компенсационный дифманометр

ДМПК (рис. IV. 15) предназначен для измерения расхода по пере­ паду давления неагрессивных жидкостей, паров и газов. Принцип действия дифманометра основан на преобразовании перепада дав­ ления измеряемой среды в пропорциональную ему величину давле­ ния сжатого воздуха. Дифманометр ДМПК работает со вторичными приборами.

усилительного реле 11. С выхода реле 11 давление поступает и в сильфон обратной связи 12. При изменении измеряемого перепада давления на мембранном блоке 4 давление в сильфоне 12, а следо­ вательно, и на выходе изменяется по величине и направлению до тех

6 8

пор, пока усилие со стороны сильфона 12 не уравновесит усилие со стороны мембранного блока 4. Таким образом, давление на выходе всегда пропорционально измеряемому перепаду давлений, а следо­ вательно, и расходу. В приборе предусмотрены устройство 13 для

прибор 15.

Колокольный дифматметр (рис. IV. 16) представляет собой бес­ шкальный преобразователь. Его применяют при измерении расхо­ дов газа или воздуха. Для дистанционной передачи показаний в нем установлен ферродинамический преобразователь. Чувствительный элемент прибора — колокол 1 частично погружен в масло. К коло­ колу подводится измеряемое давление: большее давление — в про­ странство над колоколом, меньшее в пространство под колоколом. Колокол подвешен к рычагу 2, расположенному в бачке 3. Разви­ ваемое усилие колокола уравновешивается пружиной 4. При пере­ мещении колокола под действием разности давлений поворачивается сектор 5. Сектор сцеплен с шестеренкой 6, сидящей на оси рамки 7 ферродинамического преобразователя 8. Угол поворота рамки, а следовательно, и ее э. д. с. пропорциональны измеряемой разности давлений, действующей на колокол. Винт 9, воздействующий на пружину 4, служит для установки рамки преобразователя в исход­ ное положение.

Прибор предназначен для измерения перепадов давления от нуля до 0,1, 0,2, 0,25, 0,4 кПа (10, 20, 25, 40 мм вод. ст.). Вторичные при­ боры, работающие в комплекте с дифманометром, могут быть пока­ зывающими, самопишущими, показывающими и суммирующими и самопишущими и суммирующими.

69