Файл: Ильинский В.М. Измерение массовых расходов.pdf

Для увеличения эффекта разгрузки двигателя турборасходомера на малых расходах подвижные лопасти имеют на своих подвижных концах упругие пластинки 5, работающие по тому же принципу, что и основные ло­ пасти направляющего аппарата.

Подпружиненная лопасть изменяет направление по­ тока и..на нее действует момент (рис. 15,а).

Сравнительные экспериментальные данные изменения угловой скорости крыльчатки при выполнении лопастей

Рис. 15.

закручивающего аппарата с постоянным углом наклона (15°) и подпружиненными показаны на рис. 15,6". На этом же графике показана погрешность измерения расходов при применении закручивающего аппарата с неподвиж­ ными лопастями 02=1—со/юс-

66

Как показывают результаты проведенного экспери­ мента, применение подпружиненных лопастей закручи­ вающего аппарата позволяет повысить предел измерения массового расхода в 4 раза.

В рассматриваемом типе массовых расходомеров мо­ мент от двигателя передается на синхронно-вращающую­ ся прямолопастную крыльчатку через магнитную муфту, работающую в крайне тяжелых условиях, определяемых значительной толщиной разделительной стенки. Поэтому снижение потребляемой мощности для закрутки потока вызывает снижение мощности двигателя и уменьшения

расходомеры с синхронным электроприводом, гидропри­ водом и расходомеры с асинхронным экранированным электроприводом. Особые группы представляют компен­ сационные массовые расходомеры с синхронным и ги­ дроприводами, а также приборы, в которых чувствитель­ ные крыльчатки не охвачены вращающимися элементами конструкций расходомера.

Рассмотрение динамических свойств расходомеров бу­ дем проводить с учетом того, что плотность измеряемого потока постоянна, а коэффициент вязкого трения на по­ верхности крыльчатки при угловых скоростях, обуслов­ ленных смещением крыльчатки относительно привода, пропорционален первой степени угловой скорости. До­ пускается также, что скорости всех элементарных струек между лопастями крыльчатки одинаковы и вся масса жидкости между лопастями представляет собой присо­ единенную массу вертушки. Считается, что изменение скорости потока происходит одновременно по всему из­ мерительному тракту расходомера. Влияние вязкости из­ меряемого вещества при установившихся режимах не учитывается, так как в этих условиях момент вязкого трения либо влияет только на точность измерения, либо (в компенсационных расходомерах) вычитается и не участвует в силовом взаимодействии. В табл. 3 приведе-

на классификация механических массовых расходомеров по их динамическим свойствам. Обозначения номеров рассматриваемых типов приемных преобразователей со­ ответствуют принятым на рис. 8.

В расходомерах с синхронным электроприводом и крыльчатками, не имеющими угловой скорости относи­ тельно охватывающих их экранов, чувствительный эле­

Пружина и крыльчатка— два элемента, способные запасать и взаимно обмениваться энергиями. В этом случае движение крыльчатки описывается дифференци­ альным уравнением второго порядка

вующий на крыльчатку при придании потоку угловой скорости ІСІ>; Мс — момент сопротивления; ср — угол пово­ рота крыльчатки относительно привода.

Для переходного режима, когда угол ср изменяется, имеем:

и

где \kv — коэффициент, зависящий от размеров крыльчат­ ки; q — жесткость пружины; R— коэффициент вязкого трения, учитывающий геометрию крыльчатки.

68

Перенеся со в правую часть, получаем выражение для временного интервала как выходной величины расхо­ домера. В этом случае

нимального времени переходного процесса, а минималь­ ной величины интегральной погрешности во время пере­ ходного режима. При этом величина степени успокоения ßy должна быть равна 0,65 [Л. 35]. Для рассматриваемых расходомеров

R + k*pG

• •

На величину ß y существенно влияют не только кон­ структивные параметры расходомера, но и массовый рас­ ход, причем величина ß y при увеличении расхода увели­ чивается, приводя к затягиванию переходных процессов из-за увеличения коэффициента демпфирования.

В расходомерах с приводом от потока наличие пру­ жины между двумя крыльчатками также определяет сте­ пень дифференциального уравнения углового смещения крыльчатки. Это уравнение будет иметь тот же вид, что и уравнение для расходомера с синхронным электропри­ водом, с той разницей, что здесь угловая скорость явля­ ется функцией объемного расхода или скорости измеряе­ мого потока.

Допущение, что систему вращающихся крыльчаток можно рассматривать как чувствительный элемент ско­ ростного (объемного) турбинного расходомера вполне оправдано, так.как в расходомерах с приводом от пото-

69