Материал: 2015 [Тынчеров] Основы автоматизации ТПНП

се поплавка, приходящей на единицу площади его поперечного сечения.

Каждому значению расхода среды, проходящему через ротаметр при определенной плотности и кинематической вязкости, соответствует вполне определенное положение поплавка. При этом перепад давлений ∆P под поплавком и над ним остается величиной постоянной и равной:

где mg — сила тяжести, действующая на поплавок; S — площадь наибольшего поперечного сечения поплавка.

На заводах-изготовителях ротаметры градуируются по воде или воздуху. Для применения ротаметра на других средах требуется индивидуальная градуировка.

Ротаметры стеклянные (рис. 4.44) для местного измерения расхода конструктивно представляют собой вертикальную стеклянную трубу конического сечения 1, вмонтированную в корпус расширяющимся концом вверх. Внутри трубы 1 находится поплавок 2, перемещаемый вертикально потоком жидкости или газа, протекающим снизу вверх.

Шкала прибора условная, в процентах, нанесена непосредственно на стеклянной трубке. Отсчет показаний прибора производят по верхней острой кромке поплавка.

Некоторые поплавки имеют канавку в верхней части, вырезанную под углом. Благодаря этому происходит вращение поплавка, изза чего его положение становится более устойчивым.

У ротаметров типа РМ поплавок изготовляется из стали Х18Н9Т, анодированного дюралюминия, титана или эбонита, в зависимости от пределов измерения. Материал деталей, соприкасающихся с измеряемой средой, у ротаметров РСС, предназначенных для измерения расхода агрессивных сред, — фторопласт-4 и лабораторное стекло.

Ротаметры типов РС-3Е и РМ могут работать при температуре окружающей среды 5…50°С и такой же температуре окружающего воздуха, ротаметры РСС — при температуре -40…+100°С и окружающей среды -40…+40°С. Нижний предел измерения составляет 20% верхнего. Основная погрешность ±2,5%.

Ротаметры с электрической дистанционной передачей показаний типа РЭ являются бесшкальными преобразователями для измерения расхода жидкостей и преобразования его в выходной унифицирован-

ный сигнал. Градуировка ротаметров индивидуальная, производится заводом-изготовителем по воде при температуре воды и окружающего воздуха 20±5°С.

Ротаметры электрического типа РЭ бывают в двух исполнениях: РЭ — пылебрызгозащищенном; РЭВ — взрывозащищенном, предназначены для работы во взрывоопасных помещениях и имеют взрывозащиту ВЗГ (по градации ПИВЭ). Минимальный расход среды, который может быть надежно измерен, составляет 20% максимального значения измеряемого расхода.

Конструктивно ротаметр (рис. 4.44) представляет собой стальной корпус с камерой, внутри которой имеется кольцевая диафрагма и поплавок со стержнем. В верхней части корпуса имеется направляющая трубка с насаженной на нее индукционной катушкой, закрытой кожухом. Под кожухом имеется регулировочная гайка, вращением которой производится перемещение индукционной катушки при градуировке ротаметра. На верхнем конце трубки закреплен плунжер индукционного датчика. Под действием потока измеряемого вещества поплавок перемещается вверх и увлекает за собой плунжер индукционного датчика. Перемещение плунжера приводит к разбалансу дифференциально-трансформаторной схемы, и на вторичный прибор поступает сигнал, пропорциональный измеряемому расходу.

Рис. 4.44 — Ротаметр с конической трубкой

В комплекте с ротаметрами электрическими в качестве вторичных приборов применяются приборы с дифференциально-трансфор- маторной системой передачи показаний.

Ротаметры с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний типов РП, РПО, ПРФ являются шкальными приборами для измерения расхода жидкостей и преобразования его в

унифицированный пневматический выходной сигнал 0,02…0,1 МПа, передаваемый на вторичный прибор.

Рис. 4.45 — Схема ротаметра электрического дистанционного РЭ:

1, 10 — входной и выходной штуцеры; 2 — дисковое седло; 3 — конический поплавок; 4 — корпус; 5 — штекерный разъем; 6 — винт установки нуля; 7 — разделительная трубка; 8 — плунжер; 9 — дифференциальнотрансформаторный преобразователь

Перемещение сердечника в ротаметре, жестко связанном с поплавком, через магнитную муфту и систему рычагов позволяет получить местные показания, а также передается к управляющему элементу пневмодатчика, где преобразуется в пневматический сигнал. Значение этого сигнала передается на вторичный прибор и отражается перемещением стрелки на шкале прибора. Шкала прибора 100процентная условная. Ротаметры градуируются заводом-изготовите- лем только по воде при нормальной температуре 20±5°С. В паспорте прибора помещаются кривые расхода по шкале и по пневмосигналу. Минимальный расход, измеряемый этими ротаметрами, равен 20%

максимального. Питание приборов осуществляется сжатым воздухом, давлением 0,14 МПа. Присоединение приборов всех типов — фланцевое. Вторичный прибор может устанавливаться на расстоянии до 300 м от ротаметра.

При монтаже ротаметра следует предусмотреть обводную линию (байпас) с запорными вентилями для возможного отключения прибора без перекрытия потока жидкости в трубопроводе. Направление потока среды должно быть таким, чтобы она входила в вертикальный патрубок и выходила из горизонтального (ротаметры РЭ) и снизу вверх (ротаметры РС, РП, РПО). Ротаметры устанавливаются в строго вертикальном положении (по отвесу) во избежание заклинивания поплавка или штока возможно дальше от побудителей расхода.

Работы по наладке ротаметров состоят из индивидуального опробования и собственно наладки систем измерения. При наладке систем измерения расхода требуемую точность измерения проверяют сравнением показаний прибора систем измерения с непосредственными измерениями расхода или данными, полученными расчетом. При отклонениях показаний систем измерений от расчетных проверяют все элементы смонтированной схемы, включая линии связи, устраняют неисправности и повторно включают систему в работу.

Налаженные системы измерения в большинстве случаев проходят испытания на точную безаварийную работу в течение определенного времени, обычно не более трех суток. В процессе испытаний проводятся эксплуатационные операции с приборами: контроль работы, смазка, продувка мест отбора импульсов, заправка чернилами и т. п. [27].

4.5.3. Электромагнитные расходомеры

Принцип действия расходомера основан на явлении электромагнитной индукции (рис. 4.46). Т. е. в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости движения проводника. При этом направление тока, возникающего в проводнике, перпендикулярно к направлению движения проводника и направлению магнитного поля. Это известный закон электромагнитной индукции — закон Фарадея.

Если электропроводная жидкость движется в магнитном поле, создаваемом электромагнитной системой 1, то между электродами 2 возникает ЭДС:

где B — индукция магнитного поля, создаваемого электромагнитной системой; v — средняя скорость потока жидкости; D — расстояние между электродами. Обычно B и D являются постоянными величинами, поэтому ЭДС Е зависит только от средней скорости потока жидкости, а значит и объемного расхода жидкости.

Достоинства электромагнитных расходомеров:

а) измерение не зависит от физических свойств жидкости (плотности, вязкости, удельной электрической проводимости — при условии, что она выше некоторой минимальной величины порядка нескольких мкСм/см);

Рис. 4.46 — Конструкция (слева) и внешний вид (справа) электромагнитного расходомера PROline Promass

б) измерение практически не зависит от распределения скорости в трубопроводе, что позволяет в случае необходимости размещать расходомер вблизи местных сопротивлений (колен, задвижек и т. п.); в) в зоне измерений не происходит потери напора, так как сече-

ние трубопровода ничем не загромождается; г) отсутствие у расходомера подвижных изнашиваемых элемен-

тов;

д) коррозионная стойкость расходомера (например, в случае кислот), обеспечиваемая выбором соответствующего внутреннего покрытия (тефлон, эмаль, стекло) и материала электродов (титан, платина).