17-2. Тахометрические расходомеры жидкостей

Созданию технических средств для измерения расхода различных жидкостей и, в частности, мазута уделяется большое внимание. Из числа созданных за последние годы тахометрических расходомеров наибольшее внимание заслуживают скоростные турбинные и шариковые расходомеры. Преобразователи и вторичные приборы этих расходомеров имеют унифицированные выходные и входные сигналы постоянного тока.

Рис. 17-2-1. Устройство первичного турбинного преобразователя расхода жидкости.

Рис. 17-2-2. Устройство первичного шарикового преобразователя расхода жидкости.

Унификация выходных и входных сигналов преобразователей и вторичных приборов тахометрических расходомеров и их элементов, узлов и блоков существенно повышает надежность действия дистанционной передачи и позволяет применять эти средства измерений для автоматизации технологических процессов и в системах с информационно-вычислительными и управляющими машинами.

На рис. 17-2-1 схематично показано устройство первичного турбинного преобразователя расхода жидкости. Корпус преобразователя 1 представляет собой отрезок трубы с двумя фланцами для присоединения его к трубопроводу. Внутри корпуса преобразователя установлены струевыпрямнтели , соединенные неподвижной осью, на которой расположена турбинка (вертушка с винтовыми лопастями) 4, вращающаяся на подшипниках (на рис.

17-2-1 подшипники не показаны). Лопасти турбинки преобразователя выполнены из ферромагнитного материала. На внешней стороне корпуса 1 установлен передающий дифференциально-трансформаторный преобразователь 5.

Устро ство первичного шарикового преобразователя расхода жидкости схематично показано на рис. 17-2-2. Корпус шарикового преобразователя расхода выполнен аналогично с корпусом турбинного преобразователя. Внутри корпуса шарикового преобразователя I расположен неподвижный сборный узел, состоящий из струенаправляющего устройства 2, выполненного в виде многозаходного винта, и струевыпрямигеля 3. На крестовине струевыпрямителя находится ограничивающее кольцо 4. В пространстве между этим кольцом и струенаправляющим устройством находится шарик 5 из ферромагнитного материала, который может свободно вращаться вокруг ступицы 6. На корпусе шарикового преобразователя установлен передающий дифференциально-трансформаторный преобразователь 7.

Наряду с показанным на рис. 17-2-2 преобразователем расхода НИИТеплоприбором разработан первичный шариковый преобразователь расхода с тангенциальным подводом измеряемой жидкости.

В рассмотренных первичных скоростных тахометрических преобразователях расхода жидкость, протекающая через преобразователь, приводит во вращение турбинку или шарик. Частота вращения турбинки или шарика пропорциональна средней скорости потока измеряемой жидкости в данном сечении преобразователя, а, следовательно, и объемному расходу. Установленный с наружной стороны корпуса первичного тахометрического преобразователя расхода бесконтактный передающий преобразователь формирует электрические импульсы, частота следования которых зависит от частоты вращения турбинки или шарика.

Наиболее широкое распространение получили два типа бесконтактных передающих преобразователей — магнитоэлектрический и дифференциально-трансформаторный. Магнитоэлектрический передающий преобразователь используется в первичных тахометрических преобразователях, имеющих большие диаметры условного прохода, а следовательно, и значительный крутящий момент на турбинке или шарике. Тормозной момент, создаваемый на турбинке или шарике преобразователя расхода передающим магнитоэлектрическим преобразователем, примерно на два порядка больше, чем у дифференциально-трансформаторного. Поэтому первичные тахометрические преобразователи расхода, имеющие малые диаметры условного прохода, передающими магнитоэлектрическими преобразователями не снабжаются.

Передающий магнитоэлектрический преобразователь состоит из постоянного магнита, на котором намотана катушка. Прохождение мимо торца магнита ферромагнитной лопасти турбинки или шарика приводит к появлению электрического импульса в цепи катушки.

Передающие дифференциально-трансформаторные преобразователи применяются в выпускаемых первичных турбинных и шариковых преобразователях расхода с диаметрами условного прохода

до 200 мм. Импульсный сигнал измерительной информации передающего преобразователя тахометрического расходомера обычно преобразовывается в унифицированный выходной сигнал постоянного тока с помощью дополнительного (приемного) электронного преобразователя.

На рис. 17-2-3 показана схема скоростного тахометрического расходомера жидкости. На этой схеме приняты следующие обозначения: первичный тахометрический преобразователь расхода (шариковый или турбинный); передающий дифференциально-трансформаторный преобразователь; ПЭП—приемный электронный преобразователь, состоящий из генератора Г, усилителя-демодулятора фильтра усилителя низкой частоты мультивибратора и выходного узла сопротивление внешней нагрузки (например, вторичного прибора, интегратора, регулирующего прибора и линии связи).

Рис. 17-2-3. Электрическая схема скоростного тахометрического расходомера жидкости.

Преобразователь ПДТП состоит из первичной обмотки, питаемой от генератора переменным током частотой двух секций вторичной (выходной) обмотки, включенных встречно, и двух сердечников . С помощью подвижного сердечника производится регулировка взаимных индуктивностей между секциями вторичной и первичной обмоток таким образом, чтобы в выходной цепи преобразователя при отсутствии ферромагнитной массы ФМ у нижнего торца преобразователя ПДТП остаточная э. д. с. имела как можно меньшее значение.

При проходе ферромагнитной массы (шара или лопасти турбинки) у нижнего торца преобразователя ПДТП изменяется взаимная индуктивность между секциями вторичной и первичной обмоток, что приводит к возникновению на выходе преобразователя

сигнала переменного тока с частотой амплитуда которого в несколько раз больше значения остаточного (нулевого) сигнала. С выхода преобразователя сигнал модулированный по амплитуде, подается на вход усилителя демодулятора и далее — на фильтр нижних частот который выделяет несущую частоту и пропускает напряжение с частотой модуляции на вход усилителя низкой частоты Усиленное напряжение поступает на ждущий мультивибратор для формирования импульсов. Выходная часть приемного преобразователя ПЭП преобразовывает импульсные сигналы в выходной унифицированный сигнал постоянного тока

Питание приемного электронного преобразователя ПЭП осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

В качестве вторичных показывающих или самопишущих приборов могут быть использованы миллиамперметры типа КПУ, КСУ и другие приборы ГСП.

Рассмотренная выше схема устройства тахометрического расходомера реализована в турбинном расходомере мазута типа разработанном «Нефтехимприбор» [76]. Расходомер состоит из первичного турбинного преобразователя расхода снабженного передающим дифференциально-трансформаторным преобразователем и приемным нормирующим преобразователем типа унифицированным выходным сигналом постоянного тока В качестве вторичных приборов могут быть использованы указанные выше миллиамперметры и интегратор типа

Преобразователи расхода изготовляют с диаметрами условного прохода для измерения наибольшего расхода мазута 6,3 (1,25); 16 (3,2); 40 (8); 100 (20); 240 (48) м3/ч соответственно (в скобках указан наименьший расход мазута). Турбинные преобразователи предназначены для измерения расхода топочного мазута (марок , находящегося под избыточным давлением до при температуре от 50 до Кинематическая вязкость мазута при этих температурах лежит в пределах от 25 до

Пределы допускаемой основной погрешности в диапазоне от 30 до 100% не превышают ±2%, а в диапазоне от 20 до ±2,5%. Потеря давления при наибольшем расходе не более

Схемы устройства первичного шарикового преобразователя расхода (см. рис. 17-2-2), передающего и приемного преобразователя (см. рис. 17-2-3) реализованы в шариковых расходомерах типа «Сатурн», разработанных НИИтеплоприбором. Первичные преобразователи расходомеров типа «Сатурн» могут быть выполнены с диаметрами условного прохода от 32 до 150 мм для измерения наибольшего расхода воды и водных растворов от 4 до соответственно. Шариковые преобразователи расхода рассчитаны на предельно допускаемое рабочее давление до и температуру измеряемой жидкости от —30 до +90 С.

Приемный преобразователь расходомера «Сатурн» имеет унифицированный выходной сигнал кроме того, выходной сигнал постоянного напряжения . В качестве вторичных приборов могут быть использованы миллиамперметры и другие приборы, рассмотренные выше.

Пределы допускаемой основной погрешности показании в диапазоне от 30 до 100% — не Потеря давления при наибольшем расходе - не более

К достоинствам первичных шариковых преобразователей расхода следует отнести простоту устройства. Кроме того, шариковые преобразователи расхода (в отличие от турбинных) вследствие отсутствия подшипников могут быть использованы для измерения расхода жидких сред с абразивными частицами.