Швидкісні витратоміри та лічильники

Рис. 3.6 - Схема швидкісного лічильника з аксіальною турбінкою

1-струмовипрямляч, 2-кінематичний механізм, 3-лічильник, 4-камера, 5-черв’ячна пара, 5-турбінка, 7-вузол.

Рис3.7 – Схема швидкісних лічильників з тангенційною трубкою

Рис. 3.8 - Принципова схема турбінного лічильника з аксіальною турбіною

На рис. 3.9 показано схему швидкостей газу на вході аксіальної турбіни, яка ілюструє значення її кутової швидкості в залежності від витрати та геометричних розмірів самої турбіни. Позначення на рисунку: U_T - лінійна швидкість турбіни, U_n - швидкість потоку, що набігає на турбіну, - кут нахилу турбіни (кут атаки). Якщо врахувати, що кутова швидкість = U_T/r, а Q = U_n S то значення кутової швидкості ідеальної турбіни _i становить

, (3.18)

де - середній радіус турбіни; S – площа перерізу потоку; - кут нахилу лопаті;Q – витрата потоку газу.

Рис. 3.9 Схема швидкостей на турбіні лічильника

Рушійний момент визначається кінетичною енергією потоку, тобто пропорційний квадрату витрати Q:

, (3.19)

де - густина потоку.

Мінімальна витрата турбінного лічильника зазвичай визначається серією випробувань при низькому тиску, щоб встановити витрату, при якій лічильник досягає прийнятних показів (мінімальних, коли він уже є працездатним). Мінімальна витрата для будь-якого іншого тиску може бути знайдена шляхом прирівняння рушійних моментів при нових умовах до визначених при випробуваннях з врахуванням густини газу:

. (3.20)

Оскільки

, (3.21)

де P_B, P, K_B, K – значення абсолютного тиску газу та коефіцієнта стисливості для умов випробування та експлуатації (нові умови) відповідно; Q_B(min),Q(min) – для умов випробування та експлуатації (нові умови) відповідно;

Спільний розв’язок (3.20) і (3.21) приводить до співвідношення:

. (3.22)

Як слідує з наведених вище співвідношень, перепад тиску при роботі турбінного лічильника пропорційний квадрату витрати і визначається експериментально при випробуваннях на певному тиску. Якщо умови експлуатації відрізняються від випробувальних за тиском, то реальний перепад тиску становить

(3.23)

Рис. 3.10 – Схема турбінного лічильника з проходженням газу вздовж осі турбінного колеса

1,9-вхідний і вихідний фланці, 2- круговий канал радіальної подачі газу на турбіну, 3- роз’єм давача імпульсів, 4-турбіна, 5-вісь, 6- пасивний давач імпульсів типу „сухий контакт”, 7- магнітна передача обертів турбіни, 8-підшипники.

Рис. 3.12 – Схема турбінного лічильника з радіальною подачею газу на турбінне колесо

а)

б)

в)

а) ВЧ – давач, індуктивний плавний контакт;

б) СЧ – давач, індуктивний пазовий контакт;

в) НЧ – давач, типу „сухий контакт”.

Рис. 3.11 – Давачі імпульсів, що використовуються в турбінних лічильниках

Рис. 3.13 – Типова крива залежності величини похибки від витрати для турбінних лічильників

ОБ’ЄМНІ ЛІЧИЛЬНИКИ

Об’ємна кількість газу V, яка пройшла через лічильник за час t, визначається з рівняння

(3.24)

де V_о – об’єм газу, який витісняється розділювальними елементами (поршнем, диском, роторами і т.п.) за один цикл чи оберт, практично дорівнює об’єму вимірювальної камери або ж камер приладу; m – кількість ходів чи обертів розподільчого елемента за час t і q – об’єм газу, що протікає через внутрішні зазори приладу за одиницю часу. Об’ємна витрата Q може бути визначена із виразу

(3.25)

де n - кількість ходів чи обертів роздільного елемента за одиницю часу.

Очевидно, між n i m буде таке співвідношення: . Лічильний механізм приладу і відповідно відліковий пристрій витратоміра покажуть: де - об’єм газу, що враховується приладом за одне спрацювання лічильного механізму; - кількість спрацювань лічильного механізму за час t і - кількість спрацювань лічильного механізму за одиницю часу.

Вираз для визначення похибки має вигляд:

(3.26)

Підставляючи сюди значення , V, і Q із попередніх рівнянь і позначивши через передавальне число редуктора між роздільним елементом і лічильним механізмом, отримаємо:

(3.26.1)

Якщо прийняти в першому наближенні , то , . Значить, похибка завжди від’ємна і за абсолютною величиною рівна відносному протіканню q/Q.

Якщо припустити , то

(3.26.2)

За цими рівняннями і треба вибирати передавальне число і.

Залежність між протіканням q та в’язкістю має вигляд

(3.26.3)

де q і q_Г – перетікання при даному і градуювальному середовищі; і - в’язкість даного і градуювального середовища. Величину k пропонується визначати в залежності від кількості обертів за формулою .