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

многие из которых имеют большую вязкость, обычно Артах = 50 кПа. Для газосчетчиков, работающих чаще всего в сетях низкого дав­ ления (менее 0,1 МПа), Артах много меньше. Так, у ротационных газосчетчиков РГ Дртах не должен превышать 300 Па.

Так как с увеличением вязкости перепад давления существенно возрастает, то при заданном значении Дртах максимально допус­ тимый расход gmax будет убывать с возрастанием вязкости жид­ кости. Но одновременно будет уменьшаться и gmin благодаря уменьшению протечек через зазоры и смещению максимума кри­ вой 5у в сторону малых расходов, В результате диапазон измере­ ния не только уменьшится, но даже может возрасти. Так, для счетчиков с овальными шестернями калибром 60 мм диапазон измерения 9max/9 min = 6 для жидкостей вязкостью до 1 •106 м3/с, а для жидкостей с вязкостью свыше 6 •106 м2/с он возрастает до 10, смещаясь одновременно в сторону малых расходов.

Исходя из заданного значения Артах определяют объем VQиз­ мерительной камеры. Чем больше V0 и максимальное число обо­ ротов nmax, тем больше и qmax. Но с увеличением калибра счет­ чика, а значит, и его объема nmax обычно уменьшается так, у счет­ чиков жидкости с овальными шестернями nmax уменьшается с 2051 до 303 об/мин при увеличении калибра с 15 до 80 мм, а у ротационных газосчетчиков птах снижается с 1000 до 690 об/мин при возрастании калибра от 100 до 200 мм. Поэтому возрастание VQс увеличением калибра должно происходить быстрее, чем воз­ растание £тах. Так, для счетчиков с овальными шестернями [4] справедлива формула VQ= a<?max> где а — некоторая постоянная.

1 5 .4 . ПОРШ НЕВЫ Е РАСХО Д О М ЕРЫ И СЧЕТЧИКИ Ж И Д К ОСТИ

Поршневые счетчики жидкости ранее применяли для измере­ ния воды. Сейчас благодаря высокой точности измерения (по­ грешность не более ±0,5-1 % ) они служат главным образом для измерения расхода нефтепродуктов. Число поршней у счетчика бывает различным. Чаще всего встречаются счетчики с одним, двумя, четырьмя и шестью поршнями. Распределительное уст­ ройство обычно золотниковое, иногда в виде четырехходового по­ воротного крана. В отличие от других камерных приборов, имею­ щих зазор между корпусом и подвижным элементом, поршень имеет уплотнение в виде манжет из кожи, пластмассы, мягкого материала или же в виде колец из резины или меди. Поршневые счетчики и расходомеры в настоящее время применяются лишь при небольших расходах в трубах, диаметр которых обычно не превышает 50 мм. Вследствие возвратно-поступательного движе­ ния поршней скорость их невысока и при больших калибрах поршневые приборы становятся слишком громоздкими.

Одним из первых поршневых счетчиков отечественного про­ изводства был однопоршневой водосчетчик с вертикальным хо­

362

дом поршня на калибры 40 и 50 мм и qmax9 равным 12 и 20 м3/ч соответственно. Позже стали применять расходомер мазут типа МП со счетчиком [012], имеющей четыре вертикально располо­ женных цилиндра с поршнями, штоки которых упираются в рас­ пределительный диск и вызывают как его движение, так и вра­ щение связанного с ним центрального вала. Кривошип послед­ него управляет движением золотника, обеспечивающего после­ довательное соединение цилиндров с входным и выходным от­ верстиями. Счетчик числа оборотов центрального вала измеряет количество прошедшего мазута, а фрикционный тахометр, изме­ ряющий частоту вращения этого вала, — расход мазута. С помо­ щью ферродинамического преобразователя показания расходо­ мера могут быть переданы на вторичный прибор. Расходомеры МП имеют три калибра: 15, 25 и 32 мм — и соответствующие максимальные пределы измерения: 0,25,1,25 и 4,0 м3/ч. Погреш­ ность измерения расхода ±2,5 % у калибра 15 мм, у двух осталь­ ных ±1,5 % . Погрешность измерения количества ±1 % . Пре­ дельное давление 1 МПа, потеря давления 35 кПа, допустимая вязкость жидкости от 20,4 •10_6 до 89 •1(Г6 м2/с.

В топливозаправочных колонках широко применяется четы­ рехпоршневой счетчик бензина (рис. 172). В четырехцилиндро­ вом блоке 1 перемещаются четыре поршня, штоки которых 14 через кулисы 17 и ролики 12 приводят во вращение коленчатый вал 11, а вместе с ним золотник 9 и валик 5, связанный со счет­ ным механизмом. Золотник 9, имеющий форму усеченного кону­ са, расположен в распределительной головке 2 и притерт к опор­ ной поверхности блока 1. Плотность прилегания золотника обес­ печивается двумя пружинами: гофрированной цилиндрической 7 с опорным кольцом 6 и расположенной внутри нее винтовой пружиной 4. В положении, показанном на рисунке, жидкость через отверстие 3 начинает поступать к поршню 13, находящему-

Рис. 172. Четырехпоршневой счетчик бензина

363

ся в крайнем положении, и продолжает поступать к поршню 15, уже прошедшему половину пути. Одновременно поршни 10 и 16, соединенные штоками с поршнями 13 и 15, перемещают уже от­ меренную жидкость через отверстие 8 к выходному штуцеру. Когда поршень 15 дойдет до своего крайнего положения, золотник 9 сообщит пространство у поршня 16 с входным 3, а у поршня 15 с выходным 8 отверстиями, и эти поршни начнут обратное дви­ жение. Поршни же 13 и 10 будут продолжать свое первоначаль­ ное движение, пока не придут в крайнее положение. Диаметр поршней 70 мм, их ход 32,5 мм, измерительный объем каждого поршня 125 см3. За один оборот вала измеряется 500 см3, что при наибольшей частоте вращения вала 80 об/мин даст расход бензи­ на, равный 2,4 м3/ч. Погрешность измерения ±0,5 % .

1 5 .5 . СЧЕТЧИ КИ Ж И Д К ОСТИ С ОВАЛЬН Ы М И Ш ЕСТЕРНЯМ И

Рассматриваемые счетчики состоят из двух, находящихся в зацеплении овальных шестерен (см. рис. 166, з), вращающихся в противоположные стороны под влиянием разности давлений жидкости в подводящей и отводящей трубах и перемещающих при этом определенные ее объемы. Они — основные среди при­ боров камерного типа для измерения количества жидкостей, име­ ющих вязкость от 0,55 - 1(Г6 до 300 - 10_6 м2/с, температуру от - 40 до +120 °С и давление до 6,4 МПа в трубах диаметром от 15 до 80 мм. Их габаритные размеры и масса значительно меньше, чем у поршневых счетчиков, благодаря вращательному движению раз­ делительных элементов.

Счетчики с овальными шестернями широко применяют для измерения различных нефтепродуктов. Они должны изготовляться согласно ГОСТ 12671-81*Е классов 0,25 и 0,5. В табл. 36 приве­ дены значения gmin, qHом и tfmax в зависимости от четырех диа­ пазонов вязкости жидкости для счетчиков класса 0,5. Для счет­ чиков класса 0,25 значения в два раза выше, чем приведен­ ные в табл. 36.

364

Диапазоны измерения tfmax/ffmin зависят от вязкости и калиб­ ра счетчика и возрастают с их увеличением от 5 до 10. Во избе­ жание быстрого изнашивания работа при расходах свыше дном до 1,Здном допускается не более 5 ч в сутки, а при расходах от 1,3дн0м до 1,5дном — не более 2 ч в сутки. Потеря давления при ?шах не более 500 кПа. Счетчики изготовляют на давления 0,6, 1,6, 2,5, 4,0, 6,4 МПа и на три диапазона температур измеряемой жидкости: от -40 до +50 °С; от -1 0 до +60 °С и от +60 до +120 °С.

Характер работы счетчиков с овальными колесами в большой степени зависит от вязкости жидкости. С ее возрастанием умень­ шаются протечки через зазоры, но увеличивается сопротивление вращению овальных шестерен. Поэтому, чтобы не превзойти пре­ дельно допустимой потери давления (500 кПа), приходится сни­ жать значения дтах. Но одновременно благодаря резкому сокра­ щению протечек через зазоры можно еще в большей степени уменьшить qmm, сохранив при этом гарантированную точность. В результате диапазон измерения 9max/?m in не только не сокра­ щается, но даже возрастает. Для жидкостей с очень большой вяз­ костью (более 5 ■НГ1 м2/с) предложено срезать каждый третий зуб [20]. Это уменьшает потерю давления и позволяет повысить ffmax* Протечка через зазоры уменьшается с уменьшением пери­ метра и толщины зазоров, а также с уменьшением модуля зубцов овальных шестерен. Для маловязких жидкостей рекомендуется иметь зазоры в пределах от 0,04 до 0,06 мм, а для вязких — в пределах от 0,05 до 0,1 мм. Большие из этих значений относят­ ся к Пу = 80 мм, меньшие — к Dy = 40 мм. При очень большой вязкости зазоры увеличивают до 0,2 мм [4]. Периметр зазоров

зависит от отношения L/Anax» где!, — ширина, a Dmax — наиболь­ ший диаметр шестерен. Оптимальное значение L/Z)max = 0,8-Ю,9. Это значение и принято для отечественных счетчиков. Однако в работе [5] указывается на целесообразность увеличения отно­ шения L/Dmах до значений 1,9-2,0 исходя из того, что это приве­ дет к уменьшению значения !>тах, а следовательно, и к уменьше­ нию тормозного воздействия потока и снижению погрешности. Модули зубцов овальных шестерен исходя из удобства нарезания зубцов и необходимости иметь надежное лабиринтное уплотне­ ние выбирают небольшими. Так, для D„ = 80 мм модуль т = 1. С уменьшением Dy модуль снижают до 0,4-0,5. Нарезают оваль­ ные шестерни методом обкатки. Для обеспечения необходимой зависимости между перемещением инструмента и нарезаемого колеса в кинематические цепи зубофрезерных станков вводят ку­ лачковые механизмы. Максимальная линейная скорость шесте­ рен почти не зависит от калибра счетчика и лежит в пределах 2,2-2,7 м/с, но максимальное число оборотов овальных шестерен пШах существенно (от 2000 до 300 об/мин) уменьшается с возрас­ танием калибра. Оно определяется формулой nmax = ffmax/GOVo, где nmax, об/мин; gmax, м*/ч; VQ — объем измерительной каме­ ры, равный объему перемещаемой жидкости за один оборот шес­

365

терен, м3. Объем V0 возрастает с увеличением отношения боль­ шой оси овала к малой. Обычно это отношение берут около 1,6 [15].

Особенности геометрии овальных шестерен и измерительной камеры счетчика обусловливают некоторую неравномерность пе­ ремещения жидкости в счетчике в пределах одного оборота шес­ терен, сопровождающуюся пульсацией их угловых скоростей. Это обусловливает некоторую погрешность в пределах одного оборо­ та [12, 14]. Устранить ее можно, сделав привод счетного механиз­ ма не от одной, а от двух шестерен с помощью дифференциальной планетарной передачи [14].

Блок сменных шестерен позволяет изменять передаточное число редуктора, а значит, и показания счетного механизма в пределах от -1 ,5 до +1,1 % [4]. Если вязкость у измеряемой жидкости меньше вязкости градуировочной, то надо увеличить показания, чтобы кривая погрешности сместилась в плюсовую область. При большой вязкости поступают наоборот.

Работы по созданию счетчиков жидкости с овальными шестер­ нями были выполнены в ПКБ «Ленгазаппаратура» (Мин-во мест­ ной пром-сти), разработавшем счетчики типа СВШ на диаметры условного прохода от 15 до 250 мм. Несколько типоразмеров этих счетчиков на £>у, равный 20, 40 и 80 мм, выпускались заводом «Ленгазаппарат» № 4. Эти работы были продолжены в СКБ «Нефтехимприбор» (г. Баку), разработавшем счетчики типов ШЖУ, ШЖУА, ШЖУО, ШЖУАО. Буква О в обозначении указывает, что счетчик снабжен обогреваемой рубашкой, а буква А — что он предназначен для измерения агрессивной жидкости. На рис. 173 изображен счетчик с обогреваемой рубашкой (типы ШЖУО и ШЖУАО) для измерения быстрозастывающих жидкостей с вяз­ костью до 3 •104 м*/с.

Овальные шестерни 3 размещены внутри измерительной ка­ меры 4. В их ступицах запрессованы бронзо-графитовые втулки 5, вращающиеся вместе с шестернями вокруг неподвижных осей 1, концы которых укреплены в задней кромке 2 измерительной камеры. Подобная простая конструкция опор оправдана для жидкостей небольшой и средней вязкости. При значительной вязкости жидкости целесообразно применять шарикоподшипни­ ки. Одна из шестерен на своем торце имеет хвостовик 7, связан­ ный парой зубчатых колес 8 с радиальной магнитной муфтой 9, герметически отделяющей редуктор 11 и счетный механизм 12 от измеряемой жидкости. Редуктор 11, находящийся в выемке крышки 10у через поводок 15 и поводковую муфту 14 связан со счетным механизмом 12. Этот механизм роликового типа со стрелочным указателем защищен алюминиевым корпусом 13. Измерительная камера 4 находится внутри стального корпуса б, снабженного рубашкой, обогреваемой паром при давлении до 1,6 МПа. У счетчиков ШЖУО овальные шестерни, измеритель-

366