 |
Классификация приборов для измерения расхода
|
|
|
|
В зависимости от принятого метода измерения приборы для измерения расхода и количества подразделяются на:
· Расходомеры переменного перепада давления – основаны на измерении перепада давления, который образуется в результате местного изменения скорости потока жидкости, газа или пара. Расходомеры данного вида включают в себя три отдельные части: преобразователь расхода, создающий перепад давления в зависимости от расхода (сужающее устройство); соединительное устройство, передающее перепад давления от преобразователя к измерительному прибору; дифференциальный манометр, измеряющий перепад давления, образованный преобразователем расхода и градуированный в единицах расхода. Стандартные сужающие устройства подразделяются на три типа: нормальная диафрагма, нормальное сопло и труба (сопло) Вентури;
· Расходомеры постоянного перепада давления (расходомеры обтекания) – основаны на уравновешивании обтекаемого тела потоком измеряемого вещества. Формы обтекаемых тел различны: поплавок, поршень, шар, диск, крыло и т.п. По конструктивным особенностям эти расходомеры подразделяются на ротаметры, поршневые и поплавковые расходомеры;
· Электромагнитные расходомеры – основаны на законе электромагнитной индукции, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле, будет наводиться э. д. с, пропорциональная скорости движения проводника. В электромагнитных расходомерах роль проводника выполняет электропроводная жидкость, протекающая по трубопроводу и пересекающая магнитное поле электромагнита. При этом в жидкости будет наводиться э. д. с. U, пропорциональная скорости ее движения, т. е. расходу жидкости. Выходной сигнал такого первичного преобразователя снимается двумя изолированными электродами, установленными в стенке трубопровода.
|
|
|
· Ультразвуковые расходомеры – основаны на сложении скорости распространения ультразвука в жидкости и скорости самого потока жидкости. Излучатель и приемник ультразвуковых импульсов расходомера располагают на торцах измерительного участка трубопровода. Электронный блок содержит генератор импульсов и измеритель времени прохождения импульсом расстояния между излучателем и приемником;
· Тахометрические расходомеры – основаны на преобразовании скорости потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента. Подразделяются на турбинные, шариковые и камерные;
· Расходомеры переменного уровня – основаны на зависимости уровня жидкости в сосуде от расхода при свободном истечении ее через калиброванное отверстие (щель) в дне или боковой стенке. Профиль и диаметр отверстия рассчитываются таким образом, чтобы указанная зависимость была линейной;
· Тепловые расходомеры – основаны на использовании зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового расхода этого вещества;
· Вихревые расходомеры – основаны на зависимости от расхода частоты колебаний давления среды, возникающих в потоке в процессе вихреобразования.
Практическая часть.
Согласно варианту, выданного преподавателем, составить принципиальную схему прибора для измерения расхода и описать его принцип действия.
Контрольные вопросы.
1. Расход – это...
2. Что такое расходомер?
3. Классификация приборов для измерения расхода.
4. Кориолисовы расходомеры.
5. Из чего состоит кориолисовый расходомер?
6. Класс точности кориолисового расходомера.
Отчет должен содержать:
1. Тему, цель работы.
2. Краткие теоретические сведения.
3. Схему устройства и принцип работы измерительного прибора.
|
|
|
4. Вывод.
5. Ответы на контрольные вопросы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6
Тема: Составление принципиальных схем работы приборов для измерения уровня.
Цель работы: Ознакомиться с различными видами уровнемеров, изучить их принципиальные схемы работы.
Порядок выполнения работы:
1. Изучить и закрепить теоретические знания по теме.
2. Изучить схемы, устройства и принцип работы уровнемеров.
3. Начертить и сделать анализ схемы, устройства и принципа работы заданного уровнемера.
4. Пользуясь описанием теории данного методического пособия и учебником, ответить письменно на вопросы.
Теоретическая часть.
Широкий круг задач, связанных с измерением и регулированием уровня, обусловил появление большого числа различных приборов и устройств, основанных на разных принципах действия с различной степенью сложности в изготовлении и наладке таких устройств и приборов. В соответствии с этим приборы для измерения и регулирования уровня разделяются.
Поплавковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на следящем действии поплавка, плавающего на поверхности жидкости и перемещающегося вместе с её уровнем.
Поплавковые уровнемеры непригодны для вязких жидкостей (дизельного топлива, мазута, смол) из-за залипания поплавка, обволакивания его вязкой средой.
Наиболее часто поплавковые уровнемеры используют для измерения уровней в больших открытых резервуарах, а также в закрытых резервуарах с низким давлением.
Буйковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения буйка. Буёк в отличие от поплавка не плавает на поверхности жидкости, а погружен в жидкость и перемещается в зависимости от её уровня. Измерительным параметром является выталкивающая сила тонущего буйка, величина которой пропорциональна глубине его погружения в жидкость, при этом жидкость может находиться под атмосферным, избыточным или вакуумметрическим давлением.
Буйковые уровнемеры наиболее часто применяются для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных жидкостей, находящихся при высоких рабочих давлениях (до 32 МПа), широком диапазоне температур (от –200 до +600°С) и не обладающих свойствами адгезии (прилипания) к буйкам. Главной особенностью буйковых уровнемеров является возможность измерения уровня границы раздела двух жидкостей.
|
|
|
Недостатком буйковых уровнемеров являются зависимость их точности от плотности и температуры измеряемой среды, ограниченность использования для больших (свыше 16 м) диапазонов измерения уровней жидкостей и жидкостей, обладающих адгезией к буйку.
Пьезометрический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на преобразовании гидростатического давления жидкости в давление воздуха, подаваемого от постороннего источника и барботирующего через слой жидкости.
У этого уровнемера чувствительный элемент не находится в непосредственном контакте с измеряемой средой, а воспринимает гидростатическое давление через воздух, что является его достоинством.
Для пьезометрических уровнемеров также характерна погрешность измерения из-за плотности измеряемой среды.
Гидростатический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении манометром или напорометром гидростатического давления жидкости, зависящего от высоты её уровня.
Уровнемеры этого вида обычно используют для измерения неагрессивных незагрязнённых жидкостей, находящихся под атмосферным давлением.
Недостатком гидростатических уровнемеров является погрешность измерения при изменении плотности жидкости.
Электронные приборы измерения уровня – приборы, в основу измерения которых положен принцип изменения ёмкости, индуктивности или сопротивления от уровня жидкости.
Емкостной уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на различии диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха.
В связи с этим по мере погружения электродов датчика уровнемера в жидкость изменяется ёмкость между ними пропорционально уровню жидкости в резервуаре.
Индуктивный уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на том, что при перемещении поплавка, обусловленное изменением уровня жидкости. Передаётся на индуктивный датчик.
|
|
|
Благодаря отсутствию сальника и связанного с ним трения достигается более точная индикация уровня, чем это имеет место при других электромеханических методах. Для точных измерений необходима установка механических направляющих движений поплавка и ферромагнитного сердечника индуктивного датчика.
Уровнемер давления – уровнемер, использующий силу давления столба жидкости, которая зависит от уровня жидкости в ёмкости.
Радиоизотопный прибор использует изменение интенсивности потока g–излучения при прохождении его через измеряемую жидкость. Радиоизотопный источник, например, кобальтовый, помещается в верхней части резервуара, а детектор, состоящий из нескольких сцинтилляторов, светоколлекторов и общего фокусирующего устройства – в нижней части резервуара. Сигналы с детектора поступают на усилитель и отсчетное устройство. С изменением уровня жидкости изменяется число импульсов в секунду, воспринимаемых детектором.
Уровнемеры, работающие по этому методу, имеют незначительные погрешности (не более 2-3%), однако требуют защиты от излучения. Они предназначаются для непрерывного бесконтактного дистанционного измерения уровней различных жидкостей, в том числе расплавленных металлов и пластмасс.
Ультразвуковой уровнемер – прибор, в котором для измерения используется ультразвук. В него входят излучатель и приёмник. Излучатель посылает ультразвуковые импульсы, представляющие собой механические колебания в диапазоне частот от 20кГц до нескольких мегагерц. Метод основан на измерении времени прохождения сигнала, использующий принцип эхолота. Излученный сигнал отражается пограничным слоем жидкость-воздух.
Преимущество метода – удобство измерения уровня заполнения даже в труднодоступных резервуарах. Недостатком являются - большие расходы на пьезоэлектрические вибраторы и частотные генераторы, входящие в его состав.
Радиочастотный уровнемер – прибор, построенный по принципу радара, т.е. используется отражение электромагнитной волны от поверхности жидкости или раздела двух сред (с разной диэлектрической проницаемости).
Практическая часть.
Согласно варианту, выданного преподавателем, составить принципиальную схему прибора для измерения уровня и описать его принцип действия.
Контрольные вопросы
1. Что такое уровнемер?
2. Главная особенность буйковых уровнемеров.
3. На чём основан принцип действия пьезометрического уровнемера?
4. Перечислите виды приборов для измерения уровня.
5. Какую силу использует уровнемер давления?
6. Применение поплавковых уровнемеров?
|
|
|
Отчет должен содержать:
1. Тему, цель работы.
2. Краткие теоретические сведения.
3. Устройство и принцип работы измерительного прибора.
4. Вывод.
5. Ответы на контрольные вопросы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №7
Тема: Составление принципиальных схем работы приборов для контроля состава газа.
Цель работы: Ознакомиться с различными видами газоанализаторов, изучить их принципиальные схемы работы.
Порядок выполнения работы:
1. Изучить и закрепить теоретические знания по теме.
2. Изучить схемы, устройства и принцип работы газоанализаторов.
3. Начертить и сделать анализ схемы, устройства и принципа работы заданного газоанализатора.
4. Пользуясь описанием теории данного методического пособия и учебником, ответить письменно на вопросы.
Теоретическая часть.
Средства измерений, применяемые в различных отраслях промышленности, научных исследованиях для анализа состава газов, называются газоанализаторами. На основе непрерывного автоматического контроля состава газов осуществляется управление химико-технологическими процессами, связанными с получением и использованием газов в металлургии, коксохимическом производстве, нефтепереработке, газовой промышленности. При сжигании органических топлив на тепловых электрических станциях автоматические газоанализаторы используются для контроля за процессом горения и определения требуемого избытка воздуха. Не менее важные функции возложены на приборы газового анализа, работающие в системах, обеспечивающих безопасное функционирование технологических объектов. К числу таких приборов относятся газоанализаторы, измеряющие концентрацию водорода в системе охлаждения турбогенераторов, в газах сдувок аппаратов с радиоактивным теплоносителем на АЭС и т.п.
В последние годы в связи с усилением внимания к охране окружающей среды расширилось производство и использование газоанализаторов, предназначенных для контроля содержания вредных примесей в газовыхвыбросах промышленных предприятий и электрических станций, в воздухе производственных помещений и атмосфере.
Так, в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01-86 для контроля над качеством воздуха населенных пунктов осуществляется периодическое измерение концентрации таких основных загрязняющих веществ, как сернистый газ, оксид углерода, оксид и диоксид азота, пыль.
Для измерения концентрации одного из компонентов газовой смеси используется то или иное физико-химическое свойство этого газа, отличающееся от свойств остальных газов. Чем резче это отличие и чем оно специфичнее, тем выше чувствительность метода и проще осуществляется подготовка пробы газа. Разнообразие используемых в газоанализаторах методов измерения обусловлено обширностью анализируемых компонентов газовых смесей и широким диапазоном изменения их концентраций.
Подавляющее большинство промышленных автоматических газоанализаторов предназначено для измерения концентрации одного компонента в смеси газов. В этом случае смесь газов рассматривается как бинарная, в которой определяемый компонент влияет на измеряемое физико-химическое свойство смеси, а остальные компоненты, независимо от их состава и концентрации, не влияют и считаются вторым компонентом смеси.
Существуют газоанализаторы, предназначенные для анализа различных составляющих многокомпонентных газовых смесей, в большинстве случаев эти приборы используются в лабораторной практике. Газоанализаторы градуируются в % по объему, г/м3, мг/л. Первая единица измерения является более удобной, поскольку процентное содержание компонентов газовой смеси сохраняется при изменении температуры и давления. При измерении малых концентраций используется единица млн-1 (ррm), составляющая одну часть на миллион частей анализируемого газа или 0,0001 %, и млрд-1 (ppb) — одну часть на миллиард. Воспроизведение единиц измерения концентрации компонентов газовых смесей производится с помощью аттестованных эталонных газовых смесей.
Существующая классификация газоанализаторов основывается на физико-химических свойствах, положенных в основу измерения концентрации определяемых компонентов смеси, и включает следующие основные группы приборов: механические, тепловые, магнитные, оптические, электрические, хроматографические и масс-спектрометрические.
Газоанализаторы в отличие от средств измерения температуры, давления представляют собой установки, содержащие кроме измерительного преобразователя (приемника) ряд устройств, обеспечивающих отбор, подготовку и транспортирование пробы газа через прибор. Наиболее распространенные типы этих устройств рассмотрены в конце главы. Для газоанализаторов характерно разделение на две группы приборов. В первую группу входят измерительные приборы, во вторую — индикаторы, сигнализаторы, детекторы утечки газов. Приборы второй группы часто являются переносными, более простыми по конструкции и имеют меньшее число вспомогательных устройств.
Практическая часть.
Согласно варианту, выданного преподавателем, составить принципиальную схему прибора для измерения состава газа и описать его принцип действия.
Контрольные вопросы
1. Что такоегазоанализатор?
2. Какие газоанализаторы предназначены для лабораторной практики?
3. Для чего служат Термохимические газоанализаторы?
4. Классификация газоанализаторов.
5. Состав термохимического газоанализатора.
6. Область применения термохимического газоанализатора?
Отчет должен содержать:
1. Тему, цель работы.
2. Краткие теоретические сведения.
3. Устройство и принцип работы измерительного прибора.
4. Вывод.
5. Ответы на контрольные вопросы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8
Тема: Составление принципиальных схем работы приборов для измерения качества воды и пара.
Цель работы: Ознакомиться с различными видами приборов для измерения качества воды и пара, изучить их принципиальные схемы работы.
Порядок выполнения работы:
1. Изучить и закрепить теоретические знания по теме.
2. Изучить схемы, устройства и принцип работы приборов для измерения качества воды и пара.
3. Начертить и сделать анализ схемы, устройства и принципа работы заданного прибора для измерения качества воды и пара.
4. Пользуясь описанием теории данного методического пособия и учебником, ответить письменно на вопросы.
Теоретическая часть.
На работу ТЭС существенно влияет качество воды (питательной, добавочной, конденсата) и пара. Ухудшение качества воды и пара зависит от солесодержания, наличия в воде кислорода, соединений натрия, жесткости воды, кислотных и щелочных свойств воды. Низкое качество питательной воды приводит к накипеобразованию, коррозии, выпадению шлама. Пар, производимый в котле, не смотря на наличие сепарационных устройств, всегда содержит влагу. Влажность ухудшает качество пара, так как с водой уносятся примеси, которые вызывают отложения в паровом тракте и пережог труб пароперегревателя, заедание регулирующих клапанов, понижение мощности и экономичности турбин из-за отложений на лопатках.
Допускаемое количество примесей в воде и паре зависит от типа КА, давления пара в нем и прописано в Правилах технической эксплуатации электростанций и сетей.
Для постоянного контроля качества пара и воды на ТЭС применяют следующие измерительные преобразователи:
- кондуктометры (солемеры);
- кислородомеры;
- определители натрия;
- кремнемеры;
- жесткомеры;
- водородомеры;
- pH-метры.
Первичные преобразователи этих приборов имеют унифицированный выходной сигнал постоянного тока 0-5мА и работают в комплекте с вторичными приборами – миллиамперметрами, снабженными сигнализирующими устройствами.
Для отбора проб воды и пара используют пробоотборные зонды. Применяют однососковые и прямые зонды. Их устанавливают в прямые участки трубы с помощью сварки.
Зонд состоит из трубы с различным сечение из нержавеющей стали и втулки, выполненной из той же стали, что трубопровод. Однососковый зонд имеет на конце трубки патрубок с отверстием, а прямой – на конце имеет косой срез под углом 45.
Входное отверстие должно быть направлено навстречу потоку. Обычно зонд для отбора пара устанавливают на вертикальном прямом участке с восходящим потоком. Для правильной установки на внешнем конце зонда есть риска по которой судят о положений входного отверстия зонда.
При необходимости усреднения пробы используют щелевые – труба с отверстием, устанавливаемая поперек потока.
Отобранная проба должна быть подготовлена (снижена температура и давление). Это производится в пробоподготовительном устройстве. Понижение давления производится с помощью дроссельных шайб, регулировочных вентилей. Для снижения температуры используют змеевиковые холодильники. Также к подготовительным устройствам относят сепараторы и различные фильтры.
Практическая часть.
Согласно варианту, выданного преподавателем, составить принципиальную схему прибора для измерения качества воды и пара и описать его принцип действия.
Контрольные вопросы
1. Измерительные преобразователи, применяемые на ТЭС, для постоянного контроля качества пара и воды.
2. Что такое кислородомер?
3. Что такое водородомер?
4. Виды зондов.
5. На чём основан принцип действия электрического солемера?
6. Применение солемера?
Отчет должен содержать:
1. Тему, цель работы.
2. Краткие теоретические сведения.
3. Устройство и принцип работы измерительного прибора.
4. Вывод.
5. Ответы на контрольные вопросы.
|
|
|
