Мультипликаторы рекомендуется применять для целей авто матического регулирования, когда не так важно абсолютное зна чение расхода, а важно изменение этой величины по отношению к другой заданной величине. Мультипликаторы также необходи-
|
|
Виды осредняющихтрубок |
Таблица 25 |
|
|
|
|
||
№ п/п |
Форма трубки-зонда |
Характеристика |
||
1 |
|
|
Трубка Annubar круглая. Точка от |
|
|
|
|
рыва пристенной струи зависит от пара |
|
|
|
|
метров потока. Коэффициент расхода |
|
|
|
|
зависит от числа Re. В России круглые |
|
|
|
|
трубки используют с отбором статиче |
|
|
|
|
ского давления у стеики трубопровода, |
|
|
|
|
а зондом является трубка с пьезометри |
|
|
|
|
ческими отверстиями |
|
2 |
|
|
Конструкция Haneywell более ста |
|
|
|
|
бильная на отрыв струи. Датчик гене |
|
|
|
|
рирует вихри большой энергии, поэто |
|
|
|
|
му сигналы переменные во времени. |
|
|
|
|
При больших скоростях трубка вибри |
|
|
|
|
рует. Многоточечное размещение пьезо |
|
|
|
|
метрических отверстий |
|
3 |
|
|
У Пресо небольшие изменения пото |
|
|
|
|
ка по направлению на датчик в отноше |
|
|
|
|
нии его оси вызывают большую раз |
|
|
|
|
ность др - 2рд и поэтому большую по |
|
|
|
|
грешность измерения. В промышлен |
|
|
|
|
ных применениях неоднократно прояв |
|
|
|
|
ляется сложение направлений вектора |
|
|
|
|
скорости |
|
4 |
|
|
Фирма IWK предложила целевой |
|
< |
е |
е |
отбор давления с помощью двух отдель |
|
ных зондов, расположенных рядом. Ус |
||||
тановлено улучшение в стабильности |
||||
работы в области измерений |
||||
5 |
|
|
Конструкция датчика фирмы «Ve- |
|
< § Е Э |
ris> позволяет избежать отрыва при |
|||
стенной струи. Установлено улучшение |
||||
стабильности работы зонда в измеряе |
||||
мом диапазоне. Одиако при очень боль |
||||
отрывших скоростяхструи |
потока может произойти |
|||
172
мы при измерении малых скоростей потока, когда перепад давле ний на трубке очень мал.
Потери давления на всех типах трубок незначительны.
Для ориентировочной оценки значений расхода с помощью на порных трубок можно использовать приведенные выше данные коэффициентов расхода и данные графиков.
Взаключение следует отметить, что применение напорных тру бок потребует меньших затрат, чем при сужающих устройствах.
ВПольше 3. Кабзой проведены экспериментальные и теорети ческие исследования [40] осредняющих цилиндрических зондов, устанавливаемых по диагонали канала как для одного (рис. 61), так и для двух, образующих осредняющий крест. Пьезометричес кие отверстия размещены в соответствии с линейно-логарифми ческой моделью потока в прямоугольном канале с гидравличес ким диаметром Dn > 300 мм и отношением боковых стенок от
0,3 до 1. Числа Рейнольдса от 65 000 до 420 000. Для таких данных определены диаметры отверстий от 0,11 до 0,28 диамет ра трубки.
Установка элементов, возмущающих поток в канале, на рас стоянии 12D от сечения измерения вызвала приращение коэффи циента расхода а в среднем на 3 % . В случае использования зондов с внутренним диаметром 12 мм d и отверстиями dQдиа метром 2 мм получено: а = 0,93 для отношений сторон каналов от 0,6 до 1; а = 0,95 для отношений от 0,4 до 0,5; а = 0,97 для отношений более 0,3.
Таким образом, величина а стабильна от 1 до 2 % для отноше ний сторон от 0,4 до 1,0 и указанных чисел Рейнольдса. Причи ной возрастания погрешности являются деформация или загряз нение потока. Наименьшая ошибка возникала при засорении от верстий 2 и 5 (см. рис. 61), величина а увеличивалась на 0,8 % . Исключение отверстий 1 и 6 вызвало приращение а на 3 % , а отверстий 3 и 4 — на 4 % . При засорении центральных отвер стий 2,3,4 и 5 ошибка составляла 12 % .
За границей развитие осредняющих трубок, показанных в табл. 25 из доклада 3. Кабзы на 10-й Конференции в 1996 г., идет в направлении разного размещения и профилирования пьезомет рических отверстий [39].
В табл. 25 показаны ранее разработанные формы осредняющих трубок, а в предыдущем разделе показана и другая, кроме круглой, форма трубки Annubar (см. рис. 60, б) [40].
Г л а в а 6
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РАСХОДОМЕРОВ
СДИФМАНОМЕТРАМИ
6.1.СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ТРУБКИ
Сужающее устройство (или другой преобразователь расходомера переменного перепада давления) соединяется с дифференциальным манометром двумя импульсными (соединительными) трубками.
В большинстве случаев диаметр трубок выбирают в пределах от 8 до 13 мм (чаще всего 10-12 мм). Меньшие диаметры неже лательны из-за опасности засорения трубок и образования в них воздушных пузырей или водяных пробок. С увеличением же диа метров возрастает расход материала и проводка становится гро моздкой, а при измерении расхода газа происходит и запаздывание показаний. Но с увеличением длины трубок, а также вязкости и загрязненности измеряемой среды ИСО рекомендует [12] увеличи вать диаметр трубок (табл. 26).
Длину соединительных трубок желательно выбирать возможно меньше. При этом возрастают надежность проводки и быстродей ствие расходомера. Так, ИСО рекомендуют иметь эту длину не бо лее 16 м, но нет запрета на применение и более длинных трубок.
Материал для изготовления трубок должен выдерживать дав ление измеряемого вещества, быть антикоррозийным и по возмож ности удобным для монтажа. В большинстве случаев применяют стальные трубки: водогазопроводные (газовые) и бесшовные (ис пользуются при относительно больших давлениях). Бесшовные могут быть изготовлены из углеродистой стали, а также из низко легированной и высоколегированной. Более удобны для монтажа красномедные трубки из-за их гибкости в отожженном состоянии. Они применимы при измерении расхода пара, воды, сухого и влаж ного воздуха. Но вследствие дефицита цветных металлов их при меняют лишь в особых случаях, например на транспортных уста новках, когда возможна вибрация линии и не допустимо примене ние стальных трубок. В некоторых случаях находят применение трубки из латуни, алюминия и алюминиевых сплавов. Для невы-
Т а б л и ц а 26
Внутренние диаметры соединительных трубок в зависимости от их длины
Измеряемое вещество |
|
Длина трубок, м |
|
|
До 18 |
18-45 |
45-90 |
||
|
||||
Вода, пар, сухой газ |
7 |
10 |
13 |
|
Влажный газ |
13 |
13 |
13 |
|
Масло малой и средней вязкости |
13 |
19 |
25 |
|
Очень загрязненная жидкость или газ |
25 |
25 |
38 |
174
соких давлений (до 0,6 МПа) могут применяться трубки из спе циальной резины и пластмасс: полиэтиленовые, поливинилхло ридные, винипластовые и фторопластовые. Последние пригодны для измерения расхода различных агрессивных сред при темпе ратурах от -196 до +250 °С [11].
При монтаже соединительных трубок надо обеспечить их гер метичность и возможность периодической чистки, осуществляемой в разъемных соединениях, которые обычно образуются с помощью накидных гаек. Плотность трубок проверяется в процессе специ альных испытаний. На концах трубок устанавливают запорные органы (желательно игольчатые вентили прямоточного типа), об ладающие одним и тем же сопротивлением при любом направле нии движения среды. Это особенно важно при измерении перемен ных расходов. Проходные сечения вентилей должны быть не меньше, чем сечения трубок.
Не допустимы горизонтальные участки у трубок. Последние должны иметь уклон не менее 1 : 10 или лучше 1 : 12 [12] для того, чтобы конденсат и осадки могли удаляться в ловушки или отстойники, а пузырьки газа подниматься к газосборникам или уходить в трубопровод. Эти уклоны надо увеличивать при измере нии расхода жидкостей более вязких, чем вода. Изгибы у трубок надо делать плавными, т. е. без прямых и острых углов, а также без вмятин. Расстояние от стен и колонн цеха должно быть не менее 25-30 мм [11]. Во избежание неодинакового нагрева или охлаждения обеих трубок их надо располагать близко друг к другу и (в случае необходимости) изолировать. Пластмассовые трубки необходимо прокладывать на расстоянии не менее 100 мм от по верхностей, имеющих температуру 60-100 °С. Трубки должны быть доступны для контроля и чистки.
6.2. УСТРОЙСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА ПАРА
При измерении расхода пара соединительные трубки заполне ны конденсатом. При измерении расхода может нарушиться ра венство конденсатных столбов в обеих трубках за счет перемеще ния части конденсата в дифманометр. Во избежание этого при меняют уравнительные сосуды, имеющие большую площадь по перечного сечения. Они устанавливаются непосредственно у су жающего устройства.
Дифманометр желательно располагать ниже сужающего уст ройства (рис. 62, а) с тем, чтобы воздух, выделившийся или слу чайно попавший в трубки, мог уйти в паропровод. При необходи мости установки дифманометра выше сужающего устройства надо на самом верху поместить газосборники (рис. 62, б). При гори зонтальном трубопроводе давления р\ и р2 отбирают по горизон тальному диаметру. При вертикальном и наклонном паропрово-
175
Рис. 62. Схемы расположения уравнительных сосудов и соеди нительных трубок при дифманометре. находящемся: а — ниже диафрагмы; б — выше диафрагмы
де трубку, идущую от нижнего отверстия отбора, теплоизолируют, поднимают до плоскости верхнего отверстия и в одной плоскости вводят обе трубки в уравнительные сосуды. Последние бывают со стоком и без стока конденсата в паропровод [012]. Преимуще ственно применяют первые. Их действие тем эффективнее, чем больше горизонтальная площадь / с зеркала в сосуде и чем мень ше измерительный объем Уи дифманометра, т. е. тот объем, кото рый перемещается из одного колена в другое при изменении пе
репада от 0 до АршахПогрешность измерения расхода 6^ % , возникающая в момент
измерения перепада от Api до Др2» определяют формулой
8 |
- 50уи (Рж -P n )g &Р2-&Р1' |
|
4 |
fc APmax |
ДР2 |
где рж и рп — плотности жидкости и пара в уравнительном сосу де соответственно.
Эта формула позволяет определить площадь горизонтального поперечного сечения сосуда /с для заданной погрешности 8^ ис ходя из измерительного объема Уи и предельного перепада Дртах дифманометра. Чем больше Уи и чем меньше Дртах, тем больше должна быть площадь сосуда /с.
Форма уравнительных сосудов, рекомендуемая ИСО [12], пока зана на рис. 63. Малый сосуд имеет длину L = 100 мм и вмести мость 170-250 см3, большой — длину L = 230 мм и вместимость 600-800 см3. Толщина стенки s составляет 5, 7,1 и 12,5 мм при испытательном давлении 19 и 54 МПа. Диаметры di и d2 нахо дятся в пределах от 12,7 до 24 мм в зависимости от давления и способов соединения концов трубки. Диаметр d3 = (8+8,7) мм.
176