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

заключается в том, что постоянный гистерезисный момент заставляет все время приторможенную крыльчатку рас­ кручивать предварительно закрученный поток, причем при увеличении расхода вследствие постоянства момента уменьшение угловой скорости потока становится все меньшим. Таким образом, верхним пределом этих уст­ ройств будет возможная для измерения величина раз­ ности генерируемых крыльчатками частот.

Поскольку к потоку постоянно прикладывается мо­ мент гистерезисного тормоза, то для работоспособности расходомера на нижней точке диапазона измерения тре­ буется, чтобы лоток в этом случае обладал уже каким-то моментом количества движения, причем большим, чем тормозной.

Для расходомеров, у которых перед подвижными крыльчатками установлен неподвижный шнек, формаль­ ная нижняя точка диапазона измерения определяется следующим образом. Угловая скорость потока выража­ ется уравнением

откуда определяется минимальное значение измеряемого массового расхода:

122

На рис. 32 показано влияние изменения плотности по­ тока на массовый расход G0. При уменьшении плотно­ сти и при тех же массовых расходах угловая скорость выходящего со шнека потока возрастает и, следователь­ но, при той же градуировочной характеристике расходо-

Go(ßz) Sofa)

с постоянной угловой скоростью выражения для Go не зависит от плотности потока и имеет вид:

ш Смаке + гтт>

Погрешность прибора, вызванная влиянием паразит­ ных моментов при максимальном расходе, определяется по формуле

на заторможенную крыльчатку при (5Макс и максимально допустимых вязкостях измеряемого потока.

Изменение градуировочной характеристики прибора для случая изменения лишь вязкости потока определя­ ется по формуле

~~ Мт + Ша — Ш'„ '

123

Очевидно, что момент вязкого трения состоит из мо­ ментов сил вязкого трения по наружным цилиндриче­ ским поверхностям и торцам вращающихся крыльчатки и тормоза и момента вязкого трения между первой и второй вращающимися крыльчатками расходомера.

Приведенные выражения показывают, что влияние вязкости в рассматриваемых приборах можно частично

Рис. 33,

снизить рациональными конструктивными мерами, а так­ же увеличением момента гистерезисного тормоза Мѵ.

Однако последнее решение противоречит требованию по обеспечению достаточно высокой чувствительности этих расходомеров:

лишь до пределов, когда влияние вязкости не будет пре­ вышать допустимую погрешность измерения.

На рис. 33,а показана конструкция разработанного автором расходомера с гистерезисиой муфтой. В корпусе прибора 2 последовательно по потоку расположены не­ подвижный шнек 1, прямолопастная свободно вращаю­ щаяся крыльчатка 3, прямолопастная крыльчатка 4, при­ тормаживаемая гистерезисным устройством 5, который

124

состоит из экранированного неподвижного электромагни­ та постоянного тока и жестко связанного с крыльчаткой

триваемый метод, в котором

шарик 1 вращается свободно, а второй шарик 3 притор­ маживается с постоянным моментом Мг магнитным устройством 4. Торможение шарика вызывает некоторую раскрутку потока и период Т частоты биений двух ча­ стот fi и /г, генерируемых шариками в магиитоиндукционных преобразователях 2 и 5, пропорционален вели­ чине массового расхода:

G = K 1 = K , ^ - ^ = K J \

7 . - Л

где

Здесь Пз-—число зубьев звездочки магнитоиндукционного преобразователя; k — коэффициент пропорциональ­ ности.

При измерении больших расходов постоянный мо­ мент может оказаться недостаточным для получения необходимой чувствительности. В этом случае для рассматривемых приборов возможно применение компенса­ ционной схемы измерения, т. е. с регулируемым тормоз­ ным моментом:

G = K3MTT,

где Кз и Т — постоянные величины.

Для4 реализации последней зависимости необходимо применение управляющей схемы, которая регулирует потребляемый ток тормозной системы в зависимости от

125

периода биений частот, генерируемых в магнитоиндукционных узлах. Величина потребляемого тока будет ме­ рой массового расхода.

В качестве примера на рис. 35 представлены струк­ турные схемы измерения разности частот, генерируемых крыльчатками. Первое устройство (рис. 35,а) содержит

Рис. 35.

ходе синхронизатора импульса, совпадающего во време­ ни с ближайшим последующим импульсом частоты /г- Синхронизированный импульс через расширитель Р по­ ступает на вход схемы запрета, на второй вход которой через схему задержки D и формирователь Fz подаются импульсы с частотой /г- Параметры схемы задержки и расширителя выбираются таким образом, чтобы импуль­ сы последовательности /і, прошедшие через С и Р на вход схемы запрета, перекрывали во времени те же им­ пульсы последовательности fz прошедшие через схему задержки D и формирователь Fz на второй вход схемы запрета. Импульсы на выходе схемы запрета появляют­ ся при приходе импульсов только на ее второй вход и отсутствуют при одновременном появлении импульсов на обоих входах. Таким образом, на второй вход схемы запрета поступают импульсы с частотой /2, а на первый, являющийся входом запрета, поступают импульсы с ча-

126

стотой следования fi, каждый из которых привязан во времени к одному из импульсов последовательности /г и запрещает прохождение этого импульса на выход схе­ мы запрета. В результате на выходе появляются им­

схемы запрета отсутствует. Схема обеспечивает получе­ ние разностной частоты А/ при условии

Описанное устройство выделения разностной частоты двух последовательностей импульсов не является един­ ственно возможным решением. На рис. 35,6 приведена схема устройства, в котором в качестве синхронизатора используется триггер 7і со входами установки 0 и /, а также двухвходовая схема И запрета и формирова­ тели F s и F;,.

В нормальном положении триггер находится в состоя­ нии 0. При этом на один из входов схемы И поступает сигнал запрета и ни один из импульсов частоты fi, дей­ ствующих на ее второй вход, не запускает формирова­ тель F3 и, следовательно, не проходит на вход схемы запрета. После прихода в любой момент времени им­ пульса частоты f\ триггер переходит в состояние /, в ре­ зультате чего очередной импульс частоты fi проходит через схемы И и вызывает срабатывание заторможенно­ го блокинг-генератора, используемого в качестве фор­ мирователя Рз- Импульс с выхода поступает на вход схемы запрета. Этот же импульс возвращает Т в состоя­ ние 0 и тем самым отключает схему И до прихода сле­ дующего импульса частоты /ч. В остальном работа этой схемы аналогична работе схемы по рис. 35,а [Л. 45]. На ряс. 35,в показана простейшая схема вычитания, рассчи­ танная на работу с регулярно распределенными импуль­ сами. Две последовательности импульсов ni и п% прохоходящие через формирующие каскады F5 и fe, поступают на триггер Т% с раздельным запуском. Триггер управля­ ет ключом К так, что после воздействия на 7% очередно­ го сигнала из последовательности nz ключ К пропускает на выход импульсы /ІІ. Второе состояние триггера, воз­ никающее после действия сигнала из последовательности «2, соответствует запиранию ключа. Таким образом, после действия на триггер импульса п% следующий за «им им­ пульс из последовательности щ не проходит на выход системы. Если ti\>n% и обе последовательности регуляр­ ны, то число импульсов на выходе равно гі\—п% [Л. 46].

127