Меню

Метод скоростного напора измерения расхода



Основные методы измерения расхода

Скоростной метод применяют для измерения небольших значений расхода, как правило, воды (водомеры). Конструктивная особенность водомеров состоит в том, что из-за невысокой температурной стойкости турбинки (крыльчатки) температура измеряемой среды ограничена 80—90 °С.

Измерение расхода скоростным методом (рис. 2, а) происходит замером скорости вращения крыльчатки водомера или турбинки счетчика. В зависимости от скорости потока воды в трубопроводе изменяется число оборотов подвижного элемента — крыльчатки или турбинки, что и учитывается счетным механизмом прибора.

Индукционный метод применяют для измерения расхода электропроводных агрессивных, вязких и абразивных жидкостей, а также пульп. Измерительным органом служит трубопровод-датчик, в который введены электроды-съемники, передающие на усилитель индуктируемую потоком ЭДС (рис. 2,6). В основу работы прибора положен закон электромагнитной индукции. Трубопровод-датчик выполнен из немагнитного материала, внутренняя его поверхность изолирована. Ток, проходящий через индукционную катушку, создает внутри датчика магнитное поле. Измеряемая жидкость, протекая по трубе, пересекает силовые линии магнитного поля. При этом в жидкости, как в движущемся проводнике, индуктируется ЭДС, пропорциональная средней скорости потока, а следовательно, и расходу жидкости. Электроды, расположенные диаметрально противоположно, снимают эту ЭДС, которая усиливается и измеряется (усилитель не показан).


Рис. 2. Приборы измеряющие расход методами: скоростным (а); индукционным (б); постоянного перепада (в); переменного перепада (г)
1 — приемник; 2 — преобразователь; 3 — соединительные линии

Все рассмотренные методы измерения расхода не показывают мгновенного расхода. Их счетные механизмы работают, как интеграторы, суммирующие расход за единицу времени (час, неделя. расчетный период). Поэтому их, как правило, применяют для коммерческого учета или взаимного хозяйственного расчета.

Методы измерения расхода с помощью постоянного и переменного перепадов дают возможность получать значения мгновенных расходов, а также проводить измерение с более высокой точностью.

Измерительным органом расходомеров постоянного перепада (расходомеров обтекания) — ротаметров (рис. 2, в) является поплавок (поршень). Положение поплавка отсчитывают по шкале. Для дистанционной передачи служит индукционная катушка, к которой присоединяют выносной прибор. Показания этого прибора определяются положением поплавка благодаря тому, что сердечник индукционной катушки связан со штоком поплавка. Перепад давления среды до и после поплавка практически постоянен. Поэтому ротаметры называют расходомерами постоянного перепада.

Метод переменного перепада обеспечивает измерение расхода жидких, газообразных и парообразных сред с большим диапазоном давлений и температур. Измерительный комплект в данном случае состоит из двух обособленных частей: приемника и преобразователя, соединенных трубами (рис. 2, г).

Источник

Методы измерения расхода жидкости

Расход — количество жидкости, проносимое потоком сквозь живое сечение в единицу времени.

Количеством жидкости можно считать массу, тогда расход называют массовым и измеряют в кг/с, или объем, в этом случае расход называют объемным и измеряют в м3/c или л/мин.

Если плотность жидкости считать постоянной, то связать массу и объем не составит труда:

m= ρV

  • где m — масса
  • V — объем
  • ρ — плотность

Используя эту зависимость можно легко связать массовый и объемный расходы.

Измерительные приборы позволяют определить массовый или объемный расход. Рассмотрим наиболее известные методы измерения расхода жидкости.

Объемный способ измерения расхода

Поток жидкости направляется в мерную емкость, на которую нанесена шкала.

Фиксируется время за которое жидкость наполнит емкость до некоторой отметки. Зная геометрические размеры емкости можно определить какой объем был заполнен жидкостью и вычислить объемный расход.

Погрешности измерения объемным способом

В связи с тем, что измерения производятся визуально с ручной фиксацией времени, погрешности объемного способа измерения расхода связаны с неточностью измерения времени, величины заполнения емкости (по линейке). Кроме того, объем жидкости зависит от температуры, поэтому нагрев или охлаждение жидкости могут влиять на показания при измерениях.

Весовой способ измерения расхода жидкости

Жидкость поступает в мерную емкость установленную на весах.

Если зафиксировать время, за которое масса жидкости достигнет установленной величины, то можно определить массовый расход.

Читайте также:  Измерение температуры окружающий мир 2 класс рабочая тетрадь

Погрешность измерения зависит от точности измерения времени наполнения мерной емкости. Масса жидкости от температуры не меняется, поэтому погрешностей, связанных с нагревом или охлаждением, в данном случае, не будет.

Механические способы определения расхода

При механическом способе измерения расхода фиксируется частота вращения подвижного элемента — турбины, крыльчатки и т.п. Для этого одну или несколько лопаток турбины могут быть изготовлены из немагнитного материала, а другие — из магнитного.

Расходомер вытеснительного типа

При данном способе измерения фиксируется время, за которое жидкость заполняет заданный объем вытесняя подвижный элемент. Для этого может быть использован гидроцилиндр, гидромотор.

Рассмотрим данный способ измерения не примере расходомера с вращающимися кулачками.

Жидкость поступает в полость расходомер, воздействует на кулачки, заставляя их вращаться. Зная объем рабочей камеры и частоту вращения кулачков можно легко вычислить расход рабочей жидкости.

Погрешности при измерениях расходомерами вытеснительного типа

Погрешности связаны с трением между подвижными деталями, перетечками жидкости.

Турбинный расходомер

Турбина установлена в цилиндрическом корпусе.

При прохождении потока жидкость турбина будет вращаться, причем чем выше расход тем быстрее будет вращаться турбина. При прохождении лопатки увеличивается индуктивность. С помощью этого фиксируется скорость вращения турбины. Произведя тарировку прибора, можно будет судить о расходе жидкости зная частоту вращения турбины.

К турбинным расходомерам относят и мировертушки.

Погрешности при измерении расхода с помощью турбинного расходомера

Основными факторами влияющими на погрешность измерения в данном случае будут:

  • Силы трения;
  • Инерционность подвижных частей;
  • Стекание жидкости на малых расходах.

Определение расхода по перепаду давления

Потери давления зависят от скорости движения жидкости в трубопроводе, а скорость, в свою очередь зависит от расхода и диаметра трубопровода. Получается, что, зная потери давления на трубопроводе, можно судить о скорости движения жидкости о расходе.

Измерение расхода с помощью диафрагмы

В трубопроводе установлена тонкая пластина с небольшим отверстием — диафрагма. С помощью датчиков давления или манометра фиксируются давление перед диафрагмой и за ней. Определить расход можно по перепаду давления на диафрагме.

Погрешности измерения могут быть связаны с изменением профиля проходного сечения диафрагмы, вызванного зарастанием отверстия или сглаживанием кромок.

Ультразвуковой способ определения расхода

Два ультразвуковых приемника (передатчика) установлены на противоположных поверхностях.

Скорость течения жидкости будет влиять на время прохождения ультразвукового импульса через поток жидкости. Зная диаметр трубы можно вычислить расход жидкости.

Вихревой способ определения расхода жидкости

Вихревой расходомер представляет собой трубу, в которой установлено плохо обтекаемое тело. При обтекании этого объекта жидкостью образуются вихри. Причем частота генерируемых вихрей будет пропорциональна расходу. Для регистрации измерений может использоваться ультразвуковой излучатель с приемником. Вихри, образовавшиеся при обтекании телка, оказывают воздействие на ультразвуковую волну, изменяя ее амплитуду, это фиксируется приемником. Полученные данные могут быть интерпретированы в значение расхода жидкости.

Термоанемометрический способ измерения расхода

Расходомер представляет собой тонкую проволоку помещенную в поток. Через проволоку проходит электрический ток, что вызывает ее нагрев, до величины, которая определяется скоростью теплопотерь.

На величину потерь тепла влияет скорость течения жидкости, а значит и ее расход.

Источник

Измерение расхода с помощью приборов

Расход — понятие, которое обозначает объем или массу жидкости (что именно — зависит от специфики технологического процесса), проходящей за единицу времени по трубопроводу. Объемный расход обычно используется при измерении газов или жидкостей. Массовый — при измерении паров или жидкостей, смешанных с сыпучими веществами.

Измерение расхода в единицах:

  • объемный расход жидкостей измеряется в л/сек. или м. куб./час
  • объемный расход газов — в м. куб./час (при давлении в 760 мм рт.ст. и температуре в 20С);
  • массовый расход — в кг/час, тонна/час.

Основные методы измерения расхода жидкостей и газов:

  • скоростной;
  • объемный;
  • индукционный;
  • дроссельный;
  • расход обтекания.
Читайте также:  Распределенный момент единица измерения

Основная суть объемного метода измерения состоит в том, что в единицу времени все отмеренные прибором жидкости/газы суммируются. Скоростной метод позволяет измерить, с какой скоростью движется жидкость по трубопроводу. Зная характеристики жидкости, параметры трубопровода и полученные в результате измерения данные позволяют рассчитать показатели расхода. Дроссельный метод измерения основан на создании искусственного перепада давления внутри трубы до и после прохождения жидкостью датчиков прибора.

Методы измерения расхода и их особенности

Объёмный метод измерения расхода

Суть метода основана на измерении объема вытесненной жидкости в соответствующих камерах, устанавливаемых в водопровод. Замеры исчисляются в количестве циклов вытесненной жидкости. Метод может быть действительным при давлении в трубе до 10 МПа, температуры среды, не превышающей 150 градусов по Цельсию, и диаметре трубопровода в 1,5-30 см.

  • получение стабильных точных показателей.
  • не подходит для сред, содержащих твердые частицы (нужно устанавливать фильтры для их задержания);
  • погрешность показателей растет в процессе износа деталей расходометра.

Погрешность — не более 0,5-1%.

Метод переменного перепада давления

Данная методика основана на сужении (дросселировании) жидкостного или парового потока внутри трубопровода, которое позволяет увеличить его скорость и одновременно снизить потенциальную его энергию. Это приводит к возникновнию перепада давления в точке дросселирования. Расходометром измеряется перепад давления по отношению к скорости потока и, в конечном итоге, расход.

  • простота установки измеряющего устройства;
  • возможность измерять расход в широком диапазоне значений;
  • доступность применения метода на трубопроводах различного диаметра;
  • проведение замеров при больших показателях температуры;
  • можно пользоваться методом при измерении расхода агрессивных жидкостей и газов.
  • между перепадом давлений и расходом существует квадратичная зависимость, что ограничивает диапазон измерений;
  • на гидравлическом сопротивлении, возникающем при перепаде давления в трубопроводе, требуются большие затраты энергии.

Погрешность — в пределах 1,5-2,5%.

Метод постоянного перепада давления

Данный метод измерений основан на том, как воспринимается напор в трубопроводе в зависимости от расхода среды в нем. Измерения проводятся посредством помещения в трубопровод чувствительного элемента, который будет перемещаться вместе со средой. Так, к примеру, работают ротаметры.

  • можно осуществлять измерения расходов среды в широком диапазоне показателей давления в трубопроводе;
  • потери давления минимальны.
  • подходит только для видимого отсчета расхода;
  • не может использоваться в трубопроводах при больших показателях вибрации.

Погрешность — от 0,5% до 2,5%.

Электромагнитный метод измерения расхода

В основе данного измерительного метода лежит закон электромагнитной индукции. Измерение зависит от взаимодействия электропроводной жидкости в трубопроводе с магнитным полем.

  • позволяет проводить измерения очень оперативно;
  • можно осуществлять измерение расхода в радиоактивных жидкостях, агрессивных средах, сиропах, пульпах и пр.;
  • большой диапазон измерений;
  • отсутствуют гидравлические потери на приборе;
  • стабильность получаемых показаний.
  • для измерений можно использовать электроды только из определенных материалов (либо защищенные талановыми или платиновыми покрытиями), чтобы избежать поляризации;
  • обязательное применение компенсирующей цепи или использование источника постоянного тока для точности измерений;
  • необходимость экранировки измерительных приборов.

Погрешность — от 0,5% до 1,0%

Оборудование компании «ИННОТЕХ»

Компания «ИННОТЕХ» в ассортименте оборудования, предназначенного для измерения расхода в трубопроводах предлагает потребителям:

  • Ультразвуковые расходомеры
  • Оптические расходомеры
  • Многопараметрические вихревые расходомеры
  • Термомассовые расходомеры
  • Электромагнитные расходомеры

Все представленные бренды расходометров — проверенные временем производители, качество, надежность и точность оборудования которых подтверждают как многочисленные пользователи, так и
соответствующие сертификаты соответствия и качества.

Источник

Расходомеры скоростного напора

Измерение расхода основано на зависимости динамического напора от скорости потока измеряемой среды.

Дифманометр, соединяющий обе трубки, показывает динамическое давление, по которому судят о скорости потока и, следовательно, о расходе.

Расчет среднего суточного расхода природного газа, измеряемого расходомером с диафрагмой

— избыточное давление ;

— барометрическое давление ;

— температура газа t =5°С;

— плотность газа в нормальных условиях ρ =0,740 кг/м³;

— содержание в газе:

Читайте также:  Если единица измерения не совпадает с ктру

азота 2,68 % мольных;

двуокиси углерода 0,37% мольных;

— планиметрическое число при обработке диаграммы расходомера N= 5,72;

Значения перепада давления и диаметра диафрагмы d

№ вар.
d
№ вар.
d
№ вар.
d

– предельный перепад давления, ;

d – диаметр диафрагмы, мм;

— диаметр трубопровода D = 250 мм;

— относительная площадь m =0,4096;

— материал диафрагмы сталь марки IXI8HIOT;

— материал трубопровода сталь марки IXI8HIOT;

— коэффициент расширения материала:

диафрагмы β =0,0000165;

трубопровода β’ =0,0000165.

Определить средний суточный расход газа.

1. Уравнение для расчета суточного расхода газа.

.

2. Постоянная расходомерного устройства

,

коэффициент расхода α =0,6630 при , m =0,4096 и D=250 мм.

3. Планиметрическое число N=5,72 находят в процессе обработки диаграммы расходомера.

— среднее значение перепада давления

;

;

4.Показатель адиабаты газа

,

5. Коэффициент расширения

.

6. Коэффициент коррекции расхода Крт

.

7.Коэффициент коррекции расхода Кρ

.

8.Комплексные коэффициенты приведения избыточного давления Кр и температуры Кт

;

.

9. Псевдоприведенные избыточное давление и температура

;

= Кт·(t+273,15)-273,15.

10. Коэффициент сжимаемости смеси

а) при =25 кгс/см² — линейная интерполяция между и

,

где — табличные значения коэффициента сжимаемости при и .

б) при =25,5 кгс/см² — линейная интерполяция между и

,

где — табличные значения коэффициента сжимаемости при и .

в) при =25,1 кгс/см² — линейная интерполяция между значениями

.

11.Коэффициент коррекции расхода

.

12.Значение = 0,9996.

Определение коэффициента коррекции расхода на число Рейнольдса

13.Расход Q при =1: .

14.Коэффициент динамической вязкости газа

.

а) Псевдокритические параметры и

;

.

б) Приведенные давление и температура

;

.

15. Число Рейнольдса определяется для среднего часового расхода Qср=Q/24

.

16. Расчет вспомогательных величин, необходимых для определения действительного числа Рейнольдса:

а) ;

б) .

17. Коэффициент коррекции на число Рейнольдса (используется тождество )

.

ЗАДАНИЕ 4

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Управление – целенаправленное воздействие, выбранное из множества возможных, для обеспечения заданного оптимального режима функционирования объекта управления (ОУ).

ОУ – технологический процесс, технологическая установка, требуемый режим работы которого поддерживается извне специально организованными воздействиями.

Управляемые (регулируемые) величины — параметры ОУ, которые изменяются по заданной программе.

Управляющие воздействия (УВ) – воздействия управляющего устройства на исполнительный элемент системы, а, следовательно, и на объект, направленное восстановление заданного режима работы ОУ.

Возмущающие воздействия – ведут к отклонению регулируемых параметров от предписанных значений.

Система автоматического управления включает в себя ОУ и управляющее устройство (УУ). Управляющее устройство на основании информации о состоянии объекта и внешних воздействий вырабатывает управляющее воздействие на ОУ, которое приводит параметры объекта к требуемому значению.

В зависимости от того, на основании какой информации формируется управляющее воздействие, различают разомкнутые и замкнутые АСУ. В разомкнутых системах управляющее воздействие формируется на основании измерения внутренних и внешних возмущающих воздействий, регулируемый параметр ОУ не измеряется (управление по возмущению и нагрузке).

В замкнутых системах управляющее воздействие формируется на основании отклонения параметра ОУ от требуемого значения, при этом измеряется текущее значение параметра, сравнивается текущее значение с заданным в данный момент времени и определяется ошибка (отклонение). В таких системах есть главная обратная связь, по которой передается информация о текущем значении параметра. Главная обратная связь всегда отрицательна.

В системах автоматического регулирования (САР) задающее воздействие формируется оператором в виде «уставок» регулятора, а в автоматических системах управления формируется самой системой. Обычно САР является подсистемой общей системы управления, а регулятор является простейшим УУ. В состав регулятора входит задающее устройство (задатчик, программатор), измерительный блок, преобразователи, усилитель, исполнительный элемент и корректирующие устройства, с помощью которых формируется алгоритм работы регулятора. Алгоритм функционирования регулятора — уравнение связи между отклонением и управляющим воздействием.

Автоматизированные системы управления отличаются от автоматических тем, что в контуре управления присутствует оператор. Автоматически производится сбор и обработка результатов измерения воздействий на систему с помощью ЭВМ, управляющее же воздействие осуществляется самим оператором.

Источник