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

ная камера, крышка и корпус изготовляют из стали 2Х13Л, а у счетчиков ШЖУАО — из стали Х18Н12МзТЛ.

Для незастывающих жидкостей, таких как бензин, керосин, дизельное топливо, автол, различные масла и другие, изготовляют счетчики ШЖУ и ШЖУА без обогреваемой рубашки. При давле­ нии жидкости, не превышающем 0,6 МПа, корпус делают из алю­ миниевого сплава, а не из стали.

Если счетчик с овальными шестернями снабдить тахометрическим преобразователем или же тахометром, измеряющим час­ тоту вращения выходного вала редуктора, то тогда наряду с изме­ рением количества прошедшей жидкости будет измеряться и ее расход [20]. При этом необходимо иметь устройство (например, демпфирующее) для сглаживания пульсаций шестерен в преде­ лах каждого их оборота.

Если автоматически поддерживать перепад давления с обеих сторон счетчика равным нулю принудительным вращением од­ ной из овальных шестерен от электродвигателя [16] и тем ис­ ключить протечки через зазоры, можно получить высокую точ­ ность измерения в очень большом диапазоне расходов.

367

15.6. ЛОПАСТНЫЕ СЧЕТЧИКИ ЖИДКОСТИ

Лопастной счетчик жидкости состоит из вращающегося внут­ ри цилиндрической камеры цилиндра и четырех лопастей, пере­ мещающихся в радиальных прорезях последнего. Одна или две из этих лопастей всегда принудительно выдвинуты из цилиндра практически до упора во внутреннюю поверхность камеры (рис. 174). При этом лопасти перекрывают кольцевой проход и, находясь под разностью давлений жидкости, входящей и уходя­ щей из счетчика, перемещаются вместе с последней, вызывая од­ новременно вращение цилиндра. Лопастные счетчики предна­ значены для измерения в трубах диаметром 100-200 мм.

Принудительное перемещение лопастей в радиальных проре­ зях осуществляется с помощью профилированного кулачка или под воздействием направляющей кромки внутри измерительной камеры. В первом, наиболее употребительном, случае (см. рис. 174) вокруг расположенного в центре неподвижного профилированно­ го кулачка 2 обкатываются четыре ролика 4, каждый из кото­ рых закреплен на своей лопасти. При этом способе лопасти не упираются во внутреннюю поверхность камеры 3, и между ними остается небольшой зазор. Если вращающийся цилиндр 1 распо­ ложен концентрично с камерой 3, то для предотвращения непо­ средственного перетекания жидкости из подводящей трубы в от­ водящую служит кольцевая вставка 5 [9, 12].

При втором способе вращающийся цилиндр размещен экс­ центрично относительно измерительной камеры, и лопасти при­ нудительно прижимаются к ее внутренней поверхности под воз­ действием пружин или же благодаря механической связи проти­ воположных лопастей, образующих две лопастные пары [17, 21]. Здесь протечки через зазоры сведены до минимума, но зато име­ ется трение лопастей о цилиндрическую поверхность камеры, что приводит к износу трущихся поверхностей и увеличивает потерю давления. При кулачковом приводе лопастей этих недостатков нет, но необходима повышенная точность изготовления кулачко­ вого механизма, лопастей и внутренней поверхности камеры, что­

бы обеспечить малые (около 0,05 мм) зазоры. Профиль ку­ лачка состоит из четырех час­ тей, каждая из которых соответ­ ствует повороту цилиндра на 90°. В пределах первой части радиус кулачка возрастает от

^min ДО rmax* что обеспечивает полное перемещение лопасти

внутрь измерительной камеры. Во второй части кулачок сохра­ няет постоянный радиус rmax, и лопасть движется вдоль внут-

368

ренней поверхности камеры, перемещая отмеренный объем жид­ кости из подводящей трубы в отводящую. В третьей части ради­ ус кулачка уменьшается от rmax до г Э т о сопровождается об­ ратным перемещением лопасти внутрь цилиндра. В четвертой части кулачок имеет постоянный радиус rmin. Утопленная в ци­ линдре лопасть перемещается вдоль неподвижной вставки, разде­ ляющей входную и выходную полости счетчика.

При профилировании кулачка в пределах первой и третьей частей, когда его радиус изменяется от ги^п до rmax и обратно, для сохранения длительной работоспособности счетчика надо стре­ миться к тому, чтобы не было резкого изменения ускорения у лопастей [8, 9]. Для уменьшения трения износа как нижних опорных торцов лопастей о нижнюю поверхность измерительной камеры, так и их боковых плоскостей о стенки прорезей в цилиндре целесообразно устанавливать внизу камеры опорные ролики или шарикоподшипники, а внутри цилиндра укреплять ролики, на­ правляющие движение лопастей.

Объем V жидкости, проходящей через лопастной счетчик за один цикл его работы (за один оборот цилиндра с лопастями), выражается уравнением

V = n \ r* -r*)H / 4 -4 H b ,

где гк и гц — радиусы камеры и цилиндра соответственно; Н — высота камеры и лопасти; I = rmax - rmin — радиальный ход лопасти; s — толщина лопасти.

Диапазоны измерения лопастных счетчиков зависят от вязко­ сти жидкости и для класса точности 0,5 приведены в табл. 37. Из таблицы следует, что с возрастанием вязкости уменьшаются значения qmin, <7Н Ми qmSLX, но диапазоны измерения сохраняются

неизменными, а именно: tfmax/tfmin = ® и (7ном/£тт = 4. Согласно ГОСТ 22548-77* для лопастных счетчиков класса 0,2 значения

<7min в два раза больше, чем те, которые приведены в табл. 37.

Следовательно, для них отношение gmax/0mm = 3; 9НомЛ?пип = 2. Потеря давления при qmax не должна превышать 50 кПа. Лопастные счетчики изготовляют на рабочие давления: 1,0, 1,6, 2,5, 6,4 МПа на

24 П . П . К р ем л евск и й

Из приведенных таблиц следует, что при gmax частота вращения счетчика с Dy = 100 мм лежит в пределах от 156 до 235 об/мин, а счетчика c D y = 200 мм — в пределах от 60 до 93 об/мин. При этом имеем максимальные линейные скорости лопастей 2 ,6 - 3,9 м/с для счетчика с Dy = 100 мм и 1,8-2,7 м/с для счетчика с Dy = 200 мм. Эти цифры далеки от предельно возможных. Так, в работе [8] указывается, что в зависимости от размеров частота вращения лопастных счетчиков может лежать в пределах 200600 об/мин. Одновременно с повышением частоты вращения мо­ гут быть сокращены размеры счетчиков. В работе [10] рекомен­ дуется для счетчиков с Пу, равным 100 и 200 мм, иметь 2гк, рав­ ные 228 и 444 мм, 2гц, равные 133 и 333 мм, Н , равное 178 и 444 мм, и s, равное 6 и 12 мм. При этом потеря давления не превысит 50 кПа, указанного в ГОСТ 22548-77*, так как в суще­ ствующих лопастных счетчиках она почти в два раза меньше.

Конструкция отечественных лопастных счетчиков разработа­ на СКВ «Нефтехимприбор». Привод лопастей от профилирован­ ного кулачка соответствует схеме, показанной на рис. 174. Ось вращающегося цилиндра должна быть расположена вертикаль­ но. На верхней части цилиндра установлено зубчатое колесо, ко­ торое через промежуточную шестерню и радиальную магнитную муфту вращает редуктор, связанный со счетным механизмом. Разработаны лопастные счетчики на диаметры 100, 150 и 200 мм типа ЛЖ для измерения светлых нефтепродуктов и других нейт­ ральных жидкостей. Корпус с крышкой и вращающийся цилиндр изготовляют из чугуна, лопасти — из алюминиевого сплава, под­ шипники шариковые. Для передвижных установок на Dy = 100 мм спроектирован облегченный счетчик с алюминиевым корпусом. Для измерения агрессивных сред разработаны лопастные счет­ чики типа ЛЖА. В них применены коррозионно-стойкие мате­ риалы, а вместо шарикоподшипников — подшипники скольже­ ния. Для измерения сырого и дистиллированного парафина со­ зданы лопастные счетчики типа ЛЖО с рубашкой, обогреваемой паром.

Все рассмотренные лопастные счетчики имеют один вращаю­ щийся цилиндр с одним каналом обтекания. Возможно постро­ ение симметричного лопастного счетчика с двумя вращающими­ ся цилиндрами и двумя измерительными камерами. В работе [10] такая модификация особенно рекомендуется при измерении боль­ ших расходов, для гашения вибрации.

15.7. КОВШОВЫЕ СЧЕТЧИКИ ЖИДКОСТИ

Вращающаяся система счетчика состоит из цилиндрического ротора, имеющего крестообразное поперечное сечение (см. рис. 166, м) и четырех полукруглых корытообразных ковшей,

370

размещающихся в полукруглых пазах, выточенных в роторе. На концах ротора имеются две дисковые пластины с укреплен­ ными на них четырьмя подшипниками, внутри которых враща­ ются оси ковшей. Между измерительной камерой и ротором имеется для прохода жидкости кольцевой канал, внизу которо­ го помещена вставка, препятствующая непосредственному пере­ току жидкости из входного отверстия в выходное. Площадь по­ перечного сечения канала равна (ги - гр) Н , где ги — внутрен­ ний радиус измерительной камеры; гр — наружный радиус ро­ тора; Н — высота канала. Между радиусом ковшей гн и радиу­ сом окружности г0, на которой расположены их оси, существует

ОО \ 0 > 5

(гр -г с 1 , обеспечивающее герметизацию коль­

цевого канала, который всегда перекрыт двумя или тремя ков­ шами. Разность давлений жидкости на входе и выходе вызыва­ ет движение ковшей и вращение ротора. При этом ковши дви­ жутся плоскопараллельно, так что их наклон относительно оси ротора все время остается неизменным. Это обеспечивается с помощью четырех шестерен, укрепленных на осях ковшей и свя­ занных четырьмя промежуточными шестернями с центральной неподвижной шестерней. Другой способ, реализованный в счет­ чиках СКВ «Нефтехимприбор», заключается в применении осо­ бого четырехзвенного механизма. Он состоит из диска, несуще­ го четыре пальца, связанного кривошипами с ковшами. Диск расположен эксцентрично на передней промежуточной крышке

иможет вращаться вокруг своей оси. Геометрические оси рото­ ра, диска, ковша и кривошипа — вершины четырехзвенного ме­ ханизма. В результате при полном повороте ротора вокруг сво­ их осей, но уже против часовой стрелки.

Основное достоинство ковшовых счетчиков — большой измери­ тельный объем, благодаря чему они удобны для измерения сравни­ тельно больших расходов жидкости в трубах диаметром 200400 мм. За полный оборот ротора через счетчик перемещается жидкость, не только находящаяся в кольцевом канале, но также

изаполняющая полукруглые пазы в роторе. Поэтому измери­ тельный объем счетчика равен всей площади измерительной ка­

меры за вычетом крестообразной площади поперечного сече­ ния ротора, а также площади поперечного сечения стенок ков­ шей. Другое достоинство ковшовых счетчиков — большой диа­ пазон измерения. Они имеют <7max/<7min = Ю. В пределах этого диапазона они сохраняют погрешность ±0,5 % от измеряемой величины. Недостаток рассматриваемых счетчиков — конструк­ тивная сложность. У ковшовых, как и у других счетчиков камер­ ного типа, сопротивление движению разделительных элементов возрастает с увеличением вязкости жидкости. Это приводит к соответствующему снижению предельно допустимых расходов. Потеря давления в большинстве случаев не превосходит 30 кПа (при очень большой вязкости не свыше 50 кПа).

371