Скоростные счетчики количества жидкости

Типы и принцип работы тахометрических расходомеров.

К тахометрическим относятся расходомеры и счетчики, в которых имеется вращающийся элемент со скоростью, пропорциональной объемному расходу. Это турбинные, крыльчатые, шариковые, роторно-шаровые и камерные (к последним относятся барабанные, с измерительными мехами, или иначе мембранами, диафрагмами, а также поршневые, ротационные и др.).

Обычно расходомерами называют приборы, выходной сигнал (или показания) которых пропорциональны скорости вращения преобразователя, а счетчиками – приборы, в которых общее число оборотов или ходов преобразователя пропорционально количеству газа (объему или массе).

В турбинных расходомерах и счетчиках винтообразная или с лопатками ось располагается вдоль потока, а в крыльчатых перпендикулярно к потоку. У роторно-шаровых расходомеров шар или другое тело вращается вокруг своей оси под воздействием потока. Эти приборы также называют левитирующими, или расходомерами с гидродинамической подвеской ротора.

Скоростные, как и объемные, счетчики применяют для определения объемного количества измеряемой среды. Однако в отличие от объемных скоростные счетчики не имеют измерительных камер и производят косвенное измерение количества веществ в объемных единицах.

Чувствительным элементом скоростных счетчиков является аксиальная или тангенциальная турбинка, приводимая во вращение потоком жидкости, протекающим через счетчик.

Принцип действия скоростных счетчиков основан на том, что число оборотов турбинки в единицу времени n, пропорционально скорости потока, омывающего турбинку:

n=kW,

(8.7)

где k — коэффициент пропорциональности; W — скорость потока в некотором сечении счетчика F.

Объемный расход через счетчик равен:

Q=WF.

(8.8)

Решая совместно (8.8) и (8.7), получим

n = k/F *Q

(8.9)

Отсюда следует, что шкала тахометра, измеряющего мгновенное число оборотов турбинки n, может быть проградуирована в единицах объемного расхода измеряемого потока жидкости. Выражение (8.9) с учетом (8.3) примет вид:

nd? = k/F*dV

(8.10)

Интегрируя (7.10) в интервале времени?2 —?1, получим:

V= F/k *(N2 — N1)

(8.11)

где N2 — N1 = — разность показаний счетного механизма в интервале времени?2 —?1 или число оборотов турбинки в этом интервале.

Таким образом, измеряя суммарное число оборотов турбинки с помощью счетного механизма оборотов, можно получать информацию об объемном количестве вещества. Если же скоростной счетчик снабжен тахометром, то он может измерять объемный расход потока.

При использовании скоростного счетчика в качестве измерителя объемного расхода вещества обычно применяют электрический тахогенератор. Ротор этого генератора получает вращение от оси турбинки скоростного счетчика, а индуцированная в статоре ЭДС измеряется вторичным прибором — вольтметром.

Схема скоростного счетчика с аксиальной турбинкой показана на рис. 8.3. Внутри корпуса размещена горизонтально вдоль направления измеряемого потока жидкости турбинка 6, выполненная в виде многозаходного винта. Перед турбинкой установлен струевыпрямитель 1, предназначенный для сглаживания возмущений потока на входе и исключения завихрения. Вращение турбинки через червячную пару 5 и передаточный механизм 2, расположенный в камере 4, передается через сальник счетному устройству 3.

Рисунок 8.3 — Схема скоростного счетчика с аксиальной турбинкой

Для регулирования скорости вращения турбинки в процессе тарировки счетчика предусмотрено регулировочное устройство 7, которое позволяет поворачивать одну из радиальных перегородок струевыпрямителя относительно направления потока.

Счетчики с аксиальной турбинкой изготавливают с диаметрами условного прохода 50—300 мм для измерения количества вещества при расходах 3—1300 м3/ч, классы точности 1; 1,5; 2.

Для измерения количества жидкости при малых расходах используются скоростные счетчики с тангенциальными турбинками. В этих счетчиках турбинка с прямолинейными или криволинейными лопастями установлена на вертикальной оси. Поток жидкости тангенциально подводится к турбинке и приводит ее во вращение. В зависимости от способа подвода жидкости к лопастям турбинки различают однострунные и многоструйные счетчики. Жидкость в одноструйных счетчиках (рис. 8.4, а) подводится к прямому гладкому каналу на лопасти турбинки 1 одной струей через фильтр 2.

Рисунок 8.4 — Схема скоростных счетчиков с тангенциальной турбинкой

В многоструйных счетчиках (рис. 8.4, б) корпус выполнен так, что в нем имеется два ряда равномерно распределенных по окружности сопл. Расположение сопл в корпусе счетчика показано на рис. 8.4, в. Через нижний ряд сопл 2 жидкость подается на турбинку 1, а через верхний ряд сопл 3 отводится из камеры вращения турбинки. Однострунные счетчики более просты по конструкции и в них меньше потеря давления, но они имеют меньшую надежность из-за одностороннего износа опоры турбинки.

Счетчики с тангенциальной турбинкой имеют диаметр условного прохода 15—40 мм, верхний предел измерений по расходу 3— 20 м3/ч и классы точности 2—3.

Существенным недостатком скоростных счетчиков является зависимость показаний от вязкости измеряемой жидкости