Расходомеры. Методы измерения расхода

Устройство и принцип действия температурных датчиков: термопар и термосопротивлений

При измерении температуры объектов широко используются датчики температуры термометры сопротивления и термоэлектрические преобразователи (термопары).

Эти типы датчиков самостоятельно не могут измерять температуру объектов, а работают для этих целей только со специальной группой измерительных приборов.

Термометры сопротивления –датчики для измерения температуры – конструктивно выполняется намоткой медной или платиновой проволоки на изоляционный каркас. Для защиты от механических повреждений и удобства монтажа термометры сопротивления заключают в защитную арматуру различных модификаций. Принцип действия таких датчиков основан на изменении их электрического сопротивления от температуры объекта. Изменение электрического сопротивления термометра сопротивления –датчика с изменением теплового колебания кристаллической решетки металла: чем выше температура датчика тем выше колебания кристаллической решетки, а следовательно, больше электрическое сопротивление.

Термопара –(термоэлектрический преобразователь температуры) представляет собой спай двух проводников (термоэлектродов). При нагревании «горячего» спая на концах «холодного» спая образуется термо ЭДС постоянного тока. Термо ЭДС пропорциональна разности температур. Чем больше разность температур, тем больше термо ЭДС. Конструктивно рабочий (горячий) спай выполнен скруткой двух термоэлектродов, которые помещены в защитный корпус. Рабочий спай изолирован для предотвращения замыкания на корпус. Концы термоэлектродов выведены на клеменник.

СИ, используемые для определения количество вещества, протекающего через поперечное сечение трубопровода за определённый промежуток времени, называются счётчиком количества.

СИ, используемые для определения количество вещества, протекающего через поперечное сечение трубопровода в единицу времени, называются расходомерами.

Существуют следующие методы измерения расхода:

Объёмный. При использовании объёмного метода применяются обратимые насосы: шестерёнчатые, лопастные и др. При подаче на насос перепада давления ротор начинает вращаться, подавая порции жидкости при каждом обороте. Измерение расхода сводится к определению числа порций жидкости, проходящих в единицу времени, т.е. к измерению частоты вращения ротора насоса. Вязкость жидкости при этом методе не оказывает влияния на показания прибора, что является преимуществом объёмного метода измерения. Однако изменение температуры жидкости существенно влияет на точность измерения.

Переменного и постоянного перепада давления (дросселирующие устройства и расходомеры обтекания).

Метод переменного перепада давления основан на дросселировании, т.е. сужении потока вещества, движущегося по трубопроводу. Сужение потока приводит к возрастанию средней скорости потока. Статическое давление в месте сужения уменьшается и возникает разность (перепад) давлений потока до сужения и в суженном сечении. Измерение расхода сводится к измерению перепада, связанного со скоростью потока жидкости или газа.

При реализации метода постоянного перепада давления скорость оцениваемого потока постоянна. Перепад давления возникает при прохождении среды через суженное сечение, причём площадь проходного сечения изменяется в зависимости от изменения расхода. Постоянный перепад давления, возникающий в месте сужения, создаётся подвижным чувствительным элементом, изменяющим своё положение в потоке, и определяется главным образом массой этого элемента. Датчики расхода постоянного перепада давления называются ротаметрами. Установлены, например, на станциях приготовления флокулянтов, гоагулянтов.

Скоростного напора. Скоростные счётчики количества жидкости основаны на суммировании числа оборотов помещенного в поток вращающегося элемента (турбинки) за определённый промежуток времени. Вращающийся элемент приводится в движение за счёт энергии самого потока. Скорость вращения пропорциональна средней скорости протекающей жидкости или газа, а, следовательно, и расходу.

Электромагнитный метод. Принцип действия таких датчиков расхода основан на электромагнитной индукции. Роль движущегося проводника играет поток электропроводящей жидкости. Поток пересекает магнитное поле создаваемого соленоидом. На двух электродах помещенные в поток индицируется напряжение. Индуцируемое напряжение на электродах пропорционально скорости потока жидкости. Достоинством расходомеров, построенных на принципе электромагнитной индукции, является отсутствие в их конструкции каких-либо движущихся или неподвижных элементов, вносимых в движущийся поток и способных влиять на скорость, создавать потерю давления, независимость показаний от вязкости и плотности.

Метод термокомпенсационных измерений. Метод основан на измерении степени охлаждения обогреваемого датчика находящегося в газовом потоке. Поток газа протекает через чувствительный элемент, имеющий два термосопротивления. Первое служит обычным датчиком температуры рабочей среды, а второе служит в качестве нагревателя. Чем больше охлаждается нагреватель, тем больше скорость потока, а, соответственно, больше расход.