Счетчик воды вихревой ультразвуковой

 

   I.Введение

Назначение  приборов для расхода и количества жидкости, газа и пара.

Значение  счетчиков и, особенно расходомеров жидкости, газа    и пара  очень

велико.  Раньше  основное   применение   имели   счетчики   воды   и   газа

преимущественно  в  коммунальном  хозяйстве   городов.   Но   с   развитием

промышленности  все большее значение приобрели  расходомеры жидкости, газа  и  пара.

   Расходомеры необходимы прежде  всего для управления производством.  Без них нельзя обеспечить оптимальный режим технологических процессов в энергетике, металлургии, в химической, нефтяной, целлюлозно-бумажной  и  многих  других отраслях промышленности. Эти  приборы  требуются  также  для  автоматизации производства и достижения при этом максимальной его эффективности.

      Счетчики жидкости и газа необходимы  для учета массы или объема  нефти,  газа  и  других  веществ,  транспортируемых  по   трубам  и

потребляемых  различными объектами. Без этих измерений  очень трудно контролировать утечки и исключать потери ценных продуктов. Снижение погрешности измерений хотя бы на 1 % может обеспечить многомиллионный экономический эффект.

   Исходная терминология и единицы  измерения.

   Расход — это количество вещества,  протекающее  через  данное  сечение  в

единицу времени.

   Прибор, измеряющий расход вещества, называется расходомером, а массу   или объем вещества — счетчиком количества или просто счетчиком (ГОСТ 15528—86).

Прибор,  который  одновременно  измеряет  расход  и  количество   вещества,

называется   расходомером   со   счетчиком.   Устройство,   непосредственно

воспринимающее  измеряемый  расход  (например,  диафрагма,  сопло,  напорная трубка)  и  преобразующее  его  в  другую  величину  (например,  в  перепад давления),  которая  удобна для измерения,  называется   преобразователем

расхода.

   Количество вещества измеряется  или в единицах массы (килограммах,  тоннах,

граммах),  или  в  единицах  объема   (кубических   метрах   и   кубических

сантиметрах). Соответственно расход измеряют в единицах массы, деленных  на

единицу времени (килограммах в секунду, килограммах в час и т.  д.)  или  в

единицах  объема, также деленных на единицу  времени  (кубических  метрах  в

секунду, кубических метрах в час и т. д.).

  С  помощью единиц объема можно правильно определять  количество  вещества

(особенно  газа), если известны его давление  и температура. В связи  с   этим

результаты  измерения объемного расхода  газа обычно приводят  к  стандартным

(или  как их принято называть нормальным) условиям, т. е. к температуре  293

К и  давлению 101 325 Па.

   Современные требования к приборам  для измерения расхода и количества.

    В  настоящее  время  к   расходомерам  и  счетчикам   предъявляется  много

требований, удовлетворить которые совместно  достаточно сложно и  не  всегда

возможно.

  Имеются  две группы требований. К первой  группе  относятся  индивидуальные

требования, предъявляемые к приборам для  измерения  расхода  и  количества:

высокая  точность,  надежность,  независимость  результатов  измерения   от

изменения  плотности  вещества,  быстродействие  и  значительный   диапазон

измерения. Ко второй группе относятся требования, которые характеризуют всю

группу  расходомеров  и  счетчиков:  необходимость  измерения   расхода   и

количества  очень  разнообразной  номенклатуры  вещества  о   отличающимися

свойствами, различных  значений  расхода  от  очень  малых  до  чрезвычайно

больших и при различных давлениях  и температурах. 

  Классификация  счетчиков и расходомеров. 

  Существующие  расходомеры и счетчики количества можно условно разделить на

приведенные ниже группы.

   А. Приборы, основанные на гидродинамических  методах: 

      1) переменного перепада давления,

      2) переменного уровня,

      3) обтекания,

      4) вихревые,

      5) парциальные. 

   Б. Приборы с непрерывно движущимся телом: 

      6) тахометрические,

      7) силовые (и в том числе  вибрационные),

      8) с автоколеблющимся телом. 

   В. Приборы, основанные на различных  физических явлениях:

   Г. Приборы, основанные на особых  методах: 

      15) меточные,

      16) корреляционные,

      17) концентрационные. 

   Из числа приборов первой группы  следует отметить широко  распространенные

расходомеры  переменного  перепада  давления  с  сужающими  устройствами  и

сравнительно  новые, но весьма перспективные вихревые расходомеры.

   Во вторую группу входят многочисленные  турбинные,  шариковые  и   камерные

(роторные, с овальными шестернями и другие) счетчики количества и  частично

расходомеры. Приборы силовые и с  автоколеблющимся  телом  пока  еще  имеют

ограниченное  применение.

   Из  приборов   третьей   группы   наибольшее   распространение   получили

электромагнитные. Реже встречаются тепловые и акустические приборы.

   Расходомеры  оптические,  ядерно-магнитные   и  ионизационные  применяются

сравнительно редко.

   Меточные и концентрационные  расходомеры, относящиеся к четвертой   группе,

служат  для  разовых  измерений,   например   при   проверке   промышленных

расходомеров  на месте их установки. Корреляционные приборы перспективны для

измерения расхода двухфазных веществ.

  В  промышленности применяются главным   образом,  расходомеры  с   сужающими

устройствами.  Для  их  градуировки  и  поверки  не  требуются   образцовые

расходомерные установки, которые необходимы почти  для всех остальных 
 

                            Вихревые расходомеры. 

                            Общая характеристика. 

Вихревыми называются расходомеры, основанные на зависимости от расхода

частоты колебаний давления, возникающих  в потоке 

в процессе вихреобразования или колебания струи. Они разделяются на три

основные  группы: 

1. Расходомеры,  имеющие в первичном преобразователе  неподвижное тело, при

обтекании которого с обеих его сторон возникают  срывающиеся вихри,

создающие пульсации давления. 

2. Расходомеры,  в первичном преобразователе которых поток  закручивается  и,

попадая затем в расширенную часть  тубы,  прецессирует,  создавая  при  этом

пульсации давления. 

3. Расходомеры,  в первичном преобразователе   которых  струя,  вытекающая  из

отверстия, совершает автоколебания, создавая при этом пульсации давления. 

Преобразователи расхода  у  этих  расходомеров  многоступенчатые.  В  первой

ступени  в  процессе  вихреобразования  или   осцилляции   струи   создаются

пульсации давления или скорости, частота которых  пропорциональна  объемному

расходу. Во второй ступени эти пульсации  преобразуются  в  выходной  сигнал,

обычно   электрический.   Для   этого   служат   преобразователи    давления

(пьезоэлементы),       температуры       (термоанемометры),       напряжения

(тензорезисторы), ультразвуковые преобразователи скорости и т.п. 

Увихревых  расходомеров  много  достоинств:  отсутстве   подвижных   частей,

простота  и надежность преобразователя расхода,  независимость  показаний  от

давления  и температуры, большой диапазон измерения,  доходящий  в  некоторых

случаях до 15-20, линейность  шкалы,  хорошая  точность  (погрешность  ±0,5-

1,5%),   частотный    измерительный    сигнал,    стабильность    показаний,

сравнительная  несложность  измерительной   схемы,   возможность   получения

универсальной градуировки. К  недостаткам  вихревых  расходомеров  относятся

значительная  потеря  давления,   достигающая   30-50   кПа,   и   некоторые

ограничения возможности их применения: они непригодны  при  малых  скоростях

из-за трудности  измерения сигнала, имеющего малую частоту,  и  изготовляются

лишь  для труб, имеющих диаметры от 25  до  150-300  мм.  Применение  их  для

больших  туб  затруднено,  а  при  очень  малых  диаметрах  нет  устойчивого

вихреобразования. Многие конструкции вихревых расходомеров непригодны и  для

измерения  загрязненных  и  агрессивных  веществ,  могущих  нарушить  работу

преобразователей  выходного  сигнала.   Но   на   процесс   вихреобразования

загрязнение, коррозия и эрозия тела обтекания  или  закручивающего  аппарата

практически сказываются  очень  мало.  Поэтому  при  выборе  преобразователя

выходного сигнала (например,  ультразвукового)  вихревые  расходомеры  могут

служить и для измерения загрязненных, агрессивных и абразивных веществ. 

                  Вихревые расходомеры с обтекаемым телом. 

Тело, находящееся  на пути потока, изменяет направление  движения его струй и

увеличивает их скорость за счет соответствующего уменьшения давления. За

миделевым сечением 

тела  начинается обратный процесс уменьшения скорости и увеличения давления.