Измерение расхода и массы веществ (жидких, газообразных, сыпучих, твердых, паров и т. п.) широко применяется как в товароучетных и отчетных операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими процессами. Оптимальное управление многими технологическими процессами основывается на смешивании различных компонентов и ингредиентов, входящих в состав изготовляемого целевого продукта, в строго определенных соотношениях, изменение которых может привести к нарушению хода процессов и получению некачественного готового продукта.
Расход вещества — это масса или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м3 /с (м3 /ч и т. д.), а массовый — в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).
Расход вещества измеряется с помощью расходомеров.
Расходомер — прибор, измеряющий
Расходомеры этой группы широко применяются во всех отраслях промышленности. Принцип их действия основан на использовании зависимостей скорости движения тел, помещаемых в поток, от расхода веществ, протекающих через эти расходомеры. Широко распространены турбинные, шариковые и камерные расходомеры.
В турбинных расходомерах в измерительной камере по оси потока устанавливается специальной формы крыльчатое колесо или турбина, частота вращения которых прямо пропорциональна скорости протекающих через трубопровод жидкости или газа. С осью турбины при помощи механического редуктора или магнитной муфты связан механический или электронный счетчик числа оборотов. Определенным подбором передаточного числа редуктора, а также соответствующим расчетом параметров измерительной камеры можно получить показания шкалы счетчика непосредственно в единицах измеряемой среды.
Рисунок 2.1 –Схема турбинного расходомера
Камерные тахометрические расходомеры представляют собой один или несколько подвижных элементов, отмеривающих или отсекающих при своем движении определенные объемы жидкости или газа. Овально-шестеренчатый счетчик жидкостей состоит из двух одинаковых овальных шестерен, вращающихся под действием перепада давления жидкости, протекающей через его корпус. За один полный оборот шестерен отсекается четыре дозирующих объема. Учет жидкости основан на отсчете числа оборотов шестерен.
Электромагнитные расходомеры
... расхода обычных жидкостей с ионной проводимостью постоянное магнитное поле не применяют. Такое поле может быть использовано для измерения расхода расплавленных металлов, имеющих электронную, а не ионную проводимость. Также электромагнитные расходомеры ... точности 1,0-- 2,5 %. Тем не менее электромагнитные расходомеры широко применяют в металлургической, биохимической и пищевой промышленности, в ...
Рисунок 2.2 – Схема счетчика жидкости с овальными шестернями
Шариковые расходомеры представляют собой специальную камеру с фланцами для подключения к измерительному трубопроводу. На пути потока жидкости размещается струенаправляющий аппарат 1, с помощью которого жидкость двигается по винтовой линии вокруг оси трубопровода. Далее находится свободно плавающее тело — шарик 3, движению которого далее в осевом направлении препятствует ограничительное кольцо 4. Шарик под действием силы гидродинамического давления будет вращаться в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода. На корпусе прибора 5 в зоне вращения шарика находится устройство для съема сигнала 2.
Рисунок 2.3 – Схема шарикового расходомера, Преимуществами крыльчатых и турбинных расходомеров являются:
Однако им присущи следующие серьезные недостатки:
В них используется принцип действия генератора автоколебаний. В приборе часть струи потока жидкости или газа ответвляется и через так называемый канал обратной связи “а” и поступает на вход устройства, создавая поперечное давление на струю. Последняя перебрасывается к противоположной стенке трубопровода, где от нее снова ответвляется часть потока, подаваемая через канал “б” на вход прибора; в результате струя переходит в первоначальное положение и т. д. Такой переброс происходит с частотой, пропорциональной расходу контролируемой среды, и сопровождается изменением давления в каналах “а” и “б”, что позволяет датчику давления воспринимать автоколебания.
Рисунок 3 – Схема струйного расходомера, Характеристики данной группы расходомеров:
В основу их работы положено использование разницы во времени прохождения ультразвуковых колебаний (более 20 кГц) в направлении потока контролируемой среды и против него. Электронное устройство формирует электрический импульс, поступающий на пьезоэлемент П1 , который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П2 , преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П1 и т.д. Контур П1 -П2 характеризуется частотой f 1 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды. Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, то есть от пьезоэлемента П2 к пьезоэлементу П1 . Контур П2 -П1 характеризуется частотой f 2 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды. Далее электронное устройство определяет разность Df указанных частот, которая пропорциональна скорости (расходу) среды.
Экономический ущерб от загрязнения окружающей среды
... оценки эколого-экономического ущерба окружающей природной среде 1.1 Экономический ущерб от загрязнения окружающей среды., Основные понятия В соответствии с «Временной типовой методикой определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды», экономический ущерб представляет ...
Рисунок 5 – Схема ультразвукового расходомера
Действие их основано на прямо пропорциональной зависимости расхода от эдс, индуцированной в потоке электропроводной жидкости (минимальная удельная электрическая проводимость 10-3 -10-4 См/м), движущейся во внеш. магнитное поле, которое направлено перпендикулярно оси трубопровода. Эдс определяется с помощью двух электродов, вводимых в измеряемую среду диаметрально противоположно через электроизоляционное покрытие внутри поверхности трубопровода. Приборы позволяют измерять расход различных пульп, сиропов, агрессивных и радиоактивных жидкостей и т. д. при давлениях обычно до 2,5 МПа (иногда до 20 МПа); диаметр трубопроводов, как правило, 2-3000 мм. Во избежание поляризации электродов измерения проводят в переменном магнитном поле. Допустимые температуры контролируемой среды определяются термостойкостью электроизоляционных покрытий.
Рисунок 5 – Схема электромагнитного расходомера, Основные характеристики:
Действие их основано на зависимости между расходом и частотой возникновения вихрей за твердым телом (например, металлическим прямоугольным стержнем), которое расположено в потоке жидкости или газа. Образованию вихрей способствует поочередное изменение давления на гранях этого тела. Диапазон частот образования вихрей определяется размером и конфигурацией тела и диаметром трубопроводов.
и т.д……………..
