Изучение конструкции и принципа работы расходомеров

15.2. Цель занятия:познакомится с конструкцией и принципом работы расходомера крыльчатого типа и тахометрического шарикового расходометра.

15.3. Методические указания:

Средства измерения, определяющие количество вещества, протекающего через поперечное сечение трубопровода за определенный промежуток времени, называются счетчиком количества.

Средства измерения, определяющие количество вещества протекающего через поперечное сечение трубопровода в единицу времени, называются расходомерами.

На рисунке 15.3.1, а представлен одноструйный крыльчатый счетчик, измеряющий суммарное количество жидкости в горизонтальных трубопроводах при сравнительно небольших расходах (0,15... 12,6 м³/ч), давлении до 1,0 МПа и температуре измеряемой жидкости до 90°С.

Он состоит из корпуса 6, кожуха 9 с откидной крышкой и гайкой; крыльчатки 4 звездообразной формы, вращающейся на вертикальной оси с агатовой точечной опорой; редуктора 7, соединяемого через магнитную муфту 3; счетного механизма 7, имеющего циферблат с роликовым и стрелочным указателями, перегородки 8. Счетчик снабжен регуляторами 10 и 11 для тарировки прибора.

Жидкость из трубопровода поступает через фильтр 5 на лопатки крыльчатки, приводит ее во вращение и посредством редуктора 7 и муфты 2 передает его счетному механизму, по показаниям которого определяется количество протекающей жидкости.

а — принципиальная схема; (1— счетный механизм; 2 — муфта; 3 — магнитная муфта; 4 — крыльчатка; 5 — фильтр; 6— корпус; 7— редуктор; 8 — перегородка; 9 — кожух; 10 и 11 — регулятор); б — конструкция счетчика воды типов ВСХ, ВСГ (1 — крыльчатка; 2, 3, 6 и 16 — уплотнительное кольцо; 4 — прижимное кольцо; 5 — счетное устройство; 7 — подвижное кольцо; 8 — корпус счетного устройства; 9 — плата верхняя; 10— защитное кольцо; 11 — разъемное кольцо; 12— подшипник крыльчатки; 13 — ось крыльчатки; 14 — винт; 15 — латунный корпус; 17 — фильтр; 18 — корпус фильтра)

Рисунок 15.3.1. – Расходомеры крыльчатого типа

Шариковыми называются тахометрические расходомеры, чувствительным элементом которых является шарик, непрерывно движущийся в одной плоскости по внутренней поверхности трубы под воздействием предварительно закрученного потока. Структурная схема расходомера включает первичный преобразователь расхода и измерительный (вторичный) прибор. Первичные преобразователи состоят из шарикового преобразователя расхода и нормирующего преобразователя. Шариковые расходомеры нечувствительны к твердым включениям в измеряемой среде, а также к вибрации и ударным нагрузкам в широком диапазоне, они отличаются простотой конструкции и позволяют измерять расход пульсирующих потоков с амплитудой пульсации, меняющейся от нуля до максимального значения расхода.

Рисунок 15.3.2. – Схема тахометрического шарикового расходомера типа ШРТ: I — преобразователь paсхода IIIИР; II – нормирующий преобразователь ЧАП-5

Преобразователь расхода I типа ШИР (рис. 15.3.2.) состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из немагнитного материала, с двумя расположенными в одной плоскости и противоположно направленными тангенциальными патрубками 2 и 6. Внутри корпуса между ограничительными кольцами 4, закрепленными на ступице 3, находится шар 5, выполненный из резины с металлическим наполнителем. Поток измеряемой среды, попадая в рабочую камеру через входной патрубок, приводит шар во вращательное движение. Частота вращения шара, пропорциональная расходу измеряемой среды, фиксируется бесконтактным передающим преобразователем 7 дифференциально-трансформаторного типа, который устанавливается снаружи корпуса в зоне вращения шара. Преобразователь состоит из двух обмоток, на одну из которых подается питание от генератора периодических колебаний 8. Каждый проход шара, обладающего ферромагнитными свойствами, под передающим преобразователем модулирует по амплитуде колебания несущей частоты, которые со второй обмотки подаются на усилитель 9 нормирующего преобразователя II.

Нормирующий преобразователь обеспечивает осреднение и усиление импульсов стабильной длительности и амплитуды, следующих с частотой, пропорциональной частоте вращения шара. В операционном усилителе 9 отфильтровывается несущая частота и происходит усиление полезного сигнала, который затем поступает в формирователь 10 и ждущий мультивибратор 11, где формируются прямоугольные импульсы стабильной длительности. Формирователь амплитуды 12 производит нормирование импульсов по амплитуде, с помощью фильтра 15 выделяется постоянная составляющая последовательности импульсов, а генератор тока 16 формирует унифицированный токовый выходной сигнал. Для получения нулевого сигнала на генераторе тока 16 при отсутствии полезного сигнала в измерительном канале предусмотрена специальная схема фиксации последовательности импульсов 14. Питание элементов схемы нормирующего преобразователя осуществляется от специального блока питания 13, размещенного в корпусе прибора.

Выходной сигнал нормирующего преобразователя 0—5 мА постоянного тока может передаваться на расстояние до 5 км, при этом сопротивление цепи, включая линию связи, не должно превышать 2,5 кОм, сопротивление изоляции между проводами или жилами кабеля должно быть не менее 10 кОм/км. Длина линии связи от датчика расхода до нормирующего преобразователя не должна превышать 100 м.

Ход занятия

15.4.1. Познакомится с конструкцией и принципом действия приборов.

15.4.2. Выполнить функциональные схемы устройств и дать им описание.

15.4.3. Записать характеристику зависимости измеряемых величин.

15.4.4. Сделать вывод по занятию

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ