Расходомеры постоянного перепада давления
Общая характеристика расходомеров постоянного перепада давления. Расходомеры данного типа довольно широко применяются в системах автоматического контроля и регулирования в химической и топливной промышленности из-за:
- конструктивной простоты;
- высокой чувствительности и вследствие этого возможности применения для измерения весьма малых расходов;
- возможности применения для измерения расхода агрессивных жидкостей и газов;
- простоты автоматизации измерений;
- постоянства относительной погрешности и вследствие этого значительного диапазона измерения Qmax/Qmin=10:1 (для расходомеров переменного перепада он составляет 3:1), незначительных потерь давления.
Однако эти приборы имеют и существенные недостатки, препятствующие их массовому применению: отсутствие научных принципов взаимозаменяемости и косвенной расчетной градуировки; необходимость индивидуальной градуировки на реальных измеряемых средах и существенные потери точности при измерении других сред, отличных от тех, на которых осуществлялась градуировка; непригодность для измерения больших расходов.
В настоящее время разработано и предложено несколько способов пересчета результатов опытных градуировок расходомеров постоянного перепада давления, проводимых на воде или на воздухе, на реальные измеряемые среды. Однако ни один из них не является универсальным и достаточно достоверным.
Существуют расходомеры постоянного перепада давления трех конструктивных разновидностей: ротаметры, поршневые и поплавковые расходомеры. Принцип действия всех этих приборов основан на силовом взаимодействии потока и помещенного в него тела.
Ротаметры.
Основными элементами ротаметра, принципи ально необходимыми для его работы, являются расширяю щаяся кверху (по ходу вертикального потока) коническая трубка и заключенный в нее поплавок. Для визуально го отсчета показаний применяют стеклянную трубку, не посредственно на которую нанесены деления шкалы прибора. Поплавок состоит из нижней конической и средней ци линдрической части, заканчивающейся бортиком с косыми канавками. Назначение канавок — обеспечить устойчивое вращение поплавка при течении измеряемой среды, что не обходимо для его центрирования относительно оси трубки.
При использовании ротаметров в системах автомати ческого регулирования или контроля необходимы допол нительные устройства, преобразующие ход поплавка в про порциональный механический, электрический или пневма тический сигналы. Принцип действия ротаметров состоит в следующем. Гидродинамическое давление потока измеряемой среды воздействует на поплавок и вызывает его вертикальное перемещение. При этом (в связи с конус ностью трубки) изменяется площадь проходного сечения прибора, обра зованного диаметром буртика поплавка и внутренней стенкой трубки.
Это изменение площади происходит таким образом, что перепад давле ния по обе стороны поплавка остается практически постоянным (отсю да и название расходомеров).
Поплавок будет подниматься до тех пор, пока его вес и вес связан ных с ним элементов не уравновесит уменьшающееся (вследствие умень шения скорости из-за увеличения проходного сечения) по мере подъема поплавка динамическое давление потока.
При малых перемещениях между ходом поплав ка и расходом существует приближенная линейная пропорциональность, что также является достоинством расходомеров постоянного перепада давления.