Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Электромагнитный расходомер

ℓ

Жидкость, расход которой измеряется, протекает по трубе, изготовленной из изоляционного материала. Труба находится между полюсами магнитной системы. Магнитный поток возбуждается переменным током промышленной частоты. Через трубу проходят два диаметрально расположенные электроды, касающиеся жидкости. При её протекании между электродами появляется ЭДС. Можно считать, что в течении некоторого малого интервала времени магнитная индукция В в жидкости между полюсами остается постоянной. Электроды, жидкость между ними и измерительная цепь образуют замкнутый контур, причем один его проводник (жидкость) перемещается в магнитном поле. При её перемещении со скоростью V в контуре, имеющий один виток, согласно закону электромагнитной индукции индуцируется ЭДС

е = BVD

где D -длина «проводника», движущегося в магнитном поле, равная внутреннему диаметру трубы D.

Поскольку индукция изменяется гармонически с частотой питающего напряжения, то индуцированная ЭДС изменяется таким же образом. Её действующее значение

E= BVD

где В – действующее значение индукции.

ЭДС пропорциональна скорости протекания жидкости и, следовательно, её расходу. ЭДС преобразователя усиливается усилителем переменного тока и подается на указатель. Эта ЭДС имеет порядок несколько милливольт и соизмерима с паразитной ЭДС, трансформированной в измерительный контур непосредственно с обмотки возбуждения, когда скорость протекания жидкости равна нулю Е=Е₀. Для компенсации последней служит дополнительная обмотка и переменный резистор R. В обмотке индуцируется ЭДС в противофазе с паразитной ЭДС. С помощью резистора R величина компенсирующей ЭДС подбирается равной паразитной ЭДС и компенсирует её.

E=BDV+E₀

D– расстояние между электродами или диаметр трубы.

V=Q/S

S=πD²/4

где

Q-расход;

S-сечение трубы.

вход – расход;

выход – Е.

Q=f (E).

ЭДС зависит от температуры вязкости. Когда магнитное поле создается постоянным током, то паразитный E₀ = 0. В этом случае дополнительной обмотки не требуется.

Индукционные расходомеры пригодны для измерения расхода вязких, агрессивных и сильно загрязненных (пульп) жидкостей, удельное сопротивление которых не должно превышать (10¸10⁶)Ом и являются безинерционными.

Достоинства:

- нет влияния t⁰С окружающей среды;

- независимость от вязкости, плотности и химического состава;

- высокое быстродействие;

- линейность;

- большой диапазон.

Скоростные расходомеры

ТДР – турбинный датчик расхода (ТДР 7-21).

Жидкость - керосин, масла, спирт, аммиак, вода.

Вязкость ТДР 7÷ТДР 11 - 50 мм²/с,

ТДР12÷ТДР21 – 100мм²/с.

f=500±50 Гц – на верхнем пределе.

Q=a+bf

a, b – коэффициенты;

f=kn;

f – частота;

k – число лопастей;

n – число оборотов;

а – зона нечувствительности.

В потоке вращается элемент (вертушка). Частота вращения зависит от скорости движения среды (жидкости или газа). Если измерять количество оборотов – интегральный расход. Если измерять скорость – мгновенный расход.

Шариковый расходомер

Вода заходит по касательной в датчик, закручивается и увлекает за собой шарик, который выполнен из резины со стальными опилками. Когда шарик проходит мимо индукционного датчика, в нем наводятся импульсы.

Вход – расход

Выход – f. Q=f(f).

Вихреакустический датчик – расходомер

1 – тело обтекания;

2 – пьезоизлучатель;

3 – пьезоприемник;

4 – генератор ультразвуковой частоты;

5 – фазовый детектор;

6 – цифровой фильтр;

7 – блок формирования сигнала;

Q≡V_x Вход – расход, выход – φ. Q=f(φ).

При движении потока за препятствие происходит завихрение. Чем больше завихрение, тем больше скорость потока. Через зону завихрения проходит ультразвук от двух датчиков, находящихся в одной плоскости. Датчики – приемники воспринимают ультразвуковые колебания, между которыми происходит сдвиг фазы, пропорциональный скорости потока.

Фазовый детектор выделяет сигнал. Цифровой фильтр отслеживает помехи.

Ультразвуковой расходомер

Ультразвуковой расходомер основан на принципе изменения фазы ультразвуковых колебаний с частотой 300 кгц движущейся средой.

Ультразвуковые колебания от пьезоэлементов направляются в контролируемую среду через стенку трубопровода. Каждый из пьезоэлементов попеременно работает то излучателем, то приемником излучения. Звуковые колебания посылаются по потоку среды, то против него. Разность фаз (время) между посланным и принятым колебаниями можно выразить:

; ,

где

С - скорость ультразвука в среде.

После прохождения среды сигналы усиливаются и поступают попеременно с частотой на вход фазометра.

пренебрегаем, т.к. << C

где

Массовый кориолисовый расходомер

Кориолисовый расходомер состоит из датчика расхода (сенсора) и преобразователя. Сенсор напрямую может измерять расход, плотность и температуру рабочей среды. Преобразователь конвертирует полученную с сенсора информацию в стандартный выходной сигнал протокола HART.

При движении измеряемой среды через сенсор проявляется физической явление (эффект Кориолиса). Поступательное движение среды во вращательное движение в сенсорной трубке приводит к возникновению кориолисового ускорения, которой в свою очередь, приводит к появлению кориолисовой силы. Эта сила направлена против движения трубки приданного ей задающей катушкой. Когда трубка движется вверх во время половины ее собственного цикла, то для жидкости, поступающей внутрь, сила Кориолиса направлена вниз. Как только жидкость проходит изгиб трубки, направление силы меняется на противоположное.

Таким образом, во входной половине трубки сила, действующая со стороны жидкости, препятcтвует смещению трубки, а в выходной - способствует. Это приводит к изгибу трубки. Когда во второй фазе вибрационного цикла трубка движется вниз, направление изгиба меняется на противоположное.

Детекторы измеряют фазовый сдвиг при движении противоположных сторон сенсорной трубки. Как результат изгиба сенсорных трубок генерируемые детекторами сигналы не совпадают по фазе, так как сигналы от входной стороны запаздывают по отношению к сигналу с выходной стороны. Разница по времени между сигналами пропорциональна массовому расходу.

Расходомер со сносом излучения