Материал: Расходомеры и счетчики количества веществ. Расходомеры переменного перепада давления, расходомеры переменного уровня, тахометрические расходомеры и счетчики

Рис. 148. Турбинный преобразователь расхода газа ПРГ-400 счетчика «Тургас»

жит обтекателем и струевыпрямителем, но одновременно разде­ ляет проходное сечение для газа на две кольцевые части — на­ ружную, основную 6, и внутреннюю, байпасную 7. В первой на­ ходится измерительная турбинка 13, во второй — вспомогатель­ ная (приводная) турбинка 17, предназначенная для вращения вала 14, с которым она жестко связана. На правом конце вала 14 расположены шарикоподшипники, на которые опирается изме­ рительная турбинка 13. Это сделано для облегчения работы под­ шипников. Турбинка 13 вращается быстрее турбинки 17, но ее подшипники работают при угловой скорости, равной лишь раз­ ности угловых скоростей обеих турбинок. Вал 14 со своими под­ шипниками находится внутри опоры 16, на радиальных лопастях которой установлено кольцо 8, турбулизирующее поток газа при входе его на турбинку 13 и улучшающее характеристику преоб­ разователя. В конце заднего обтекателя 12, в области повышенно­ го давления, сделаны прорези, через которые давление поступает

322

внутрь обтекателя и воздействует на ступицу турбинки 13, ком­ пенсируя осевое усилие от динамического давления потока. Втул­ ки 11 и 19 стягивают узлы и детали преобразователя. На входе

впоследний имеется металлическая сетка 2, прикрепленная к корпусу 1. В конструкции предусмотрена возможность периоди­ ческого смазывания подшипников. Для этого вместо пробки 3 устанавливается масленка, которая через впускной штуцер 4 и трубки 5 ,9 ъ 10 подает масло ко всем подшипникам. Трубка 15 предназначена для сбора и слива масла из подшипников.

На лопастях турбинки 13 закреплены пластинки (отметчики) из магнитомягкого материала, взаимодействующие с индукцион­ ным тахометрическим преобразователем ПСК-1 (на рис. 148 не показан). В последнем имеются включенные встречно две ка­ тушки, между которыми расположены магнит и сердечник с ре­ гулируемым винтом. При пересечении отметчиками силовых линий преобразователя ПСК-1 в катушках последнего наводится ЭДС и возникает частотно-импульсный сигнал, поступающий на вход электронного блока БИР, в котором он усиливается, форми­ руется в сигнал прямоугольной формы с амплитудой импульсов от 5 до 100 мВ при частоте от 40 до 400 Гц. Этот сигнал поступает

всчетный механизм или преобразуется в постоянный ток от 0 до 5 мА. Выпускают три модификации электронного блока: БИР-1

без счетчика, но с микроамперметром и выходным сигналом постоянного тока; БИР-2 со счетчиком, но без микроамперметра и выходного сигнала; БИР-3 со счетчиком, микроамперметром и выходным сигналом постоянного тока.

Турбинные преобразователи типа ПРГ предназначены для дав­ лений до 0,6 МПа и температур газа от 0 до 50 °С. Изготовляют следующие типоразмеры; ПРГ-100, ПРГ-200, ПРГ-400, ПРГ-800 и ПРГ-1600 на предельные расходы 100, 200, 400, 800, 1600 м3/ч и диаметры условного прохода 65, 80, 100, 150 и 200 мм соответ­ ственно. Наибольшая потеря давления 1200 Па при <?тах. Основ­ ная погрешность в диапазоне 40-100 % <?тах равна по расходу ±1 % от <?max и по количеству ±1 % от измеряемой величины; в диапазоне 20-40 % <?тах по расходу — ±1,5 % от <?тах, в диапа­ зоне 30-40 % £тах по количеству — ±1,5 % от измеряемой вели­ чины.

У преобразователей ПРГ-100 и ПРГ-200 измерительная турбинка помещена первой по ходу потока и вместо пластин в ка­ честве отметчиков имеет стержни, закрепленные на ее ступице, а байпасный канал выполнен с наружной стороны корпуса и снаб­ жен регулировочным элементом — сменной шайбой. У преоб­ разователя ПРГ-1600 вспомогательная турбинка помещена перед измерительной, как и в базовой конструкции ПРГ-400, но для лучшей компенсации большого осевого усилия в ПРГ-1600, по­ мимо того что на ступицу измерительной турбинки сзади дей­ ствует повышенное давление, с помощью нескольких полых тру­

323

бок, установленных в проточной части, с отверстиями, обращен­ ными по потоку, на турбинку спереди подается пониженное дав­ ление. Кроме того, эти трубки, турбулизируя поток, улучшают характеристику преобразователя.

Помимо рассмотренных были разработаны преобразователи о аксиальной турбинкой, предназначенные для разнообразных измерений: малых расходов в трубах, имеющих D = 4^-8 мм [10], расхода этилена при давлении 250 МПа [43], расхода глинистых растворов при давлении 70 МПа, расхода в прямом и обратном направлении [27], измерения неустановившихся потоков [22] и т. п.

Погрешность преобразователя с аксиальной турбинкой можно снизить до 0,2-0,25 % . Так, во ВНИИМ были разработаны [17] образцовые турбинные счетчики газа на максимальные расходы в 600 и 1000 м3/ч. Для выравнивания профиля скоростей перед турбинкой было помещено сопло с кольцевой площадью проход­ ного сечения. Большая скорость (50 м /с при gmax) на выходе из сопла обеспечила работу во всем диапазоне при значительных числах Re и позволила уменьшить высоту лопаток до 10 мм. Турбинка из листового алюминия толщиной 0,5 мм имеет 24 лопас­ ти и крепится на оси двумя коническими шайбами. Тахометрический преобразователь фотоэлектрический, состоит из фотодио­ да, подключенного к усилителю и осветителю, расположенным с разных сторон диска турбинки, в котором на радиусе 35 мм сделано отверстие для пропуска светового луча.

Резко отличны по своему устройству от всех ранее рассмотрен­ ных преобразователей с аксиальной турбинкой безопорный пре­ образователь, изготовляемый в Англии [65] (рис. 149), а также два преобразователя расхода газа, разработанные в Японии. На оси 4, перпендикулярной к потоку жидкости, укреплены две тур­ бинки и два диска 3 и 5 с конической баковой поверхностью. При появлении расхода возникает разность давлений на входе и вы­ ходе из преобразователя, которая приподнимает ось с дисками, и поток, разделяясь на две ветви, вращает обе турбинки со скорос­ тью, пропорциональной объемному расходу. Магнитные головки 2, укрепленные на верхнем диске 3, при вращении последнего создают в индукционном преобразователе 1 импульсы тока, час­ тота которых пропорциональна частоте вращения турбинок. По­ теря давления при gmax около 55 кПа. Подобные преобразователи расхода допускают механические примеси размером до 0,25 мм

иизготовляют четырех типов размеров — на расходы от 6 до 72 м3/ч . Диапазон измерения в линейной области равен 3,5 (ли­ нейность ±0,5 % ), а общий диапазон равен 20 (линейность ±2 %). В зависимости от материалов допустимы давление до 2 МПа и температура до 140 °С. Преобразователи пригодны для кислот, щелочей, этиленгликоля, бутадиена, фотографических эмульсий

ит. п. Одна модель, включая подвижную часть, изготовляется из поливинилхлорида на давление 0,7 МПа и температуру 80 °С. Устанавливать их лучше на горизонтальных трубах, так как при

324

углом 45° к оси трубы и имеющих наружный диаметр 88 мм. Лопатки изготовлены из акриловых пластинок и с помощью спиц укреплены на вертикальной стальной оси. При вращении тур­ бинки каждая из лопастей по очереди прерывает вертикальный луч, идущий от осветителя к фотоприемнику, установленному внут­ ри трубы. Такая система допускает возможность некоторого вер­ тикального перемещения турбинки при изменении уровня воды в нижнем обтекателе. Для центрирования поплавок имеет внизу стальной шарик диаметром 0,8 мм, а внизу обтекателя установ­ лен магнит. Линейная зависимость между расходом и частотой вращения турбинки сохраняется в большом диапазоне от 0,9 до 30 м^/ч. Потеря давления при gmax только 20 Па. При повышении давления газа (воздуха) до 0,94 МПа частота вращения при gmax увеличивается на 1,7 %.

Другой разработанный в Японии [69] преобразователь расхода с аксиальной турбинкой — зондовый — служит для контроля отработанных запыленных промышленных газов, содержащих SO2, SO3, С1 или НС1, имеющих температуру до 350 °С и давление до 0,5 МПа. Двенадцатилопастная турбинка с индуктивной катушкой укреплена на конце трубы, которая может вводиться в поток газа на глубину до 1,5 м. Предварительно очищенный воздух подает­ ся под давлением 0,2- 0,4 МПа в зазоры между осью и опорами, в результате чего турбинка вращается в плавающем состоянии без контакта с опорами. Вместе с тем сжатый воздух выдувает из подшипников пыль. В случае необходимости для защиты от вла­ ги и клейкой пыли ниже по потоку устанавливается распыли­ тель особой промывочной жидкости, включаемый периодически. Ее расход около 10 л/мин, а давление на 0,2 МПа больше, чем давление в потоке газа. Диапазон измерений от 3 до 30 м/с, по­ грешность ±1,5 % .

325

14.10.КОНСТРУКЦИИ РАСХОДОМЕРОВ И СЧЕТЧИКОВ

СТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ КРЫЛЬЧАТКОЙ

Вбольшинстве случаев тангенциальная крыльчатка применя­ ется для измерения расхода или количества жидкости, обычно воды в трубах небольшого диаметра. Так, серийно изготовляемые счетчики воды с тангенциальной крыльчаткой предназначены для

диаметров труб от 15 до 50 мм, в то время как счетчики воды с аксиальной турбинкой — для труб диаметром от 65 до 250 мм.

Существуют две различные конструкции водосчетчиков с тан­ генциальной крыльчаткой — одноструйные и многоструйные. У первых поток поступает одной струей (см. рис. 140, д ), у вторых поток поступает в турбинку и уходит из нее через ряд отверстий, равномерно расположенных в цилиндрическом кольце, окружа­ ющем турбинку (см. рис. 140, г). Многоструйные конструктивно сложнее одноструйных, но условия работы подшипников у них лучше из-за отсутствия одностороннего давления воды. Ранее у нас были распространены преимущественно одноструйные водо­ счетчики, но с выходом ГОСТ 6019-83 стало развиваться произ­ водство многоструйных счетчиков воды. Если счетный механизм отделен герметичной перегородкой от воды, то такой водосчетчик называется сухоходом, а если перегородки нет, то мокроходом. В мокроходах возможно засорение счетного механизма, поэтому у нас изготовляют лишь сухоходы.

Устройство одноструйного водосчетчика типа УВК показано на рис. 150. На входе водосчетчика установлен с помощью пру­ жинного кольца 2 сетчатый фильтр 1 и далее конфузор, вырав-

Рис. 150. Одноструйный счетчик воды УВК с тангенциальной крыльчаткой

326