Электромагнитные и ультразвуковые методы, измерения расхода жидкостей и газа

Электромагнитные и ультразвуковые методы, измерения расхода жидкостей и газа.

Индукционные расходомеры

        Принцип действия индукционных расходометров основан на измерении пропорциональной расходу э. д. с., индуктированной в потоке электропроводной жидкости под действием внешнего магнитного поля.  Электромагнит  1 создает внутри участка немагнитной трубы 2 , покрытой изоляционным материалом, равномерное магнитное поле. Э. д. с.  Образующаяся в жидкости, пересекающей магнитное поле, снимается двумя электродами 3 , введенными диаметрально противоположно в одном поперечном сечении в стенки трубопровода датчика , и подается на измерительный усилитель 4 . Величина э. д. с. Является мерой расхода жидкости. Сигнал, поступающий от датчика, содержит, кроме полезной составляющей, э. д. с.  Помехи (так называемую трансформаторную э. д. с. ), которая наводится полем датчика в витке, состоящем из соединительных проводов, электродов, жидкости и нагрузки, как во вторичном витке трасформатора. Трансоформаторная э. д. с. Смещена по фазе относительно э. д. с. Полезного сигнала на 90 градусов и компенсируется с помощью специальных устройтсв.

        Расходометр ИР-1М. Таллинским заводом измерительтных приборов, выпускается индукционный расходометр типа ИР-1М.  Конструктивно расходомер выполнен в виде двух отдельных блоков- датчика и измерительного блока; расстояние между ними не должно превышать 100 м.  В измерительный блок встроен показывающий прибор со сто процентной шкалой. Компенсация трансформаторной э. д. с. Производится на самом датчике. Для этого выводы от одного из электродов монтируются симметрично расположенными проводниками, замкнутыми на низкоомный потенциометр. Напряжение, получаемое от датчика, снимается с движка потенциометра и другого электрода; при этом движок потенциометра устанавливается в такую точку, потенциал которой равен потенциалу второго электрода. Э. д. с. Полезного сигнала подается по экранированному кабелю на вход измерительного блока. Усилитель напряжения собран на двух лапах 6Н2П, выходной каскад- на лампе 6Н3П. выходным сигналом измерительного блока является постоянный ток 0-5 ма. Для периодической проверки точности расходомера предусмотрен источник калиброванного напряжения. Труба датчика изготовляется из немагнитной нержавеющей стали 1Х18Н9Т, внутренняя поверхность ее покрывается изоляционным материалом.

        Пределы измерения расходомеров ИР-1М приведены в таблице. Основная погрешность измерения не превышает  1,6% для скорости жидкости до 1,5 м/сек и 1% для скорости жидкости свыше 1,5 м/сек. Электропроводность контролируемой среды должна быть в пределах 10^-1-10^-5 ом^-1*см^-1,твердая фаза пульты не должна содержать ферромагнитных частиц.  Допустимая агрессивность контролируемой среды орпеделяется   материалом покрытия датчика. Питание комплекта расходомера осуществляется от сети 220в, 50гц.

         Датчик может устанавливаться в любом положении при условии заполнения всего объема трубы контролируемой жидкостью; для жидкостей выпадающих в осадок, он должен монтироваться вертикально. Датчик может устанавливается непосредственно за местными сопротивлениями. Габаритные размеры датчиков, измерительного блока и схема внешних соединений. Датчики с покрытием фторопластом и эмалью поставляются с навертными  фланцами, с покрытием эпоксидом и резиной-с приварными.

         Расходомеры 4РИ и 5РИ. В комплект расходомера типа 4РИ входят датчик типа ДРИ и вторичный прибор. Схемой расходомера предусмотрена грубая и точная компенсация трансформаторной э. д. с. Грубая компенсация осуществляется в датчике перемещением движка потенциометра, точная –  во вторичном приборе. Разность потенциалов, снимаемая с электродов, попадая на вход вторичного прибора, усиливается электронным усилителем и подается на управляющую обмотку реверсивного двигателя, который с помощью зубчатой передачи и профильных кулачков перемещает плунжер индукционной катушки, стрелку-перо и подвижную щетку интегратора.  Движение вала мотора продолжается до тех пор, пока напряжение разбаланса на входе усилителя не окажется меньше порога чувствительности. Интегратор прибора состоит из магнитной муфты с контактной системой и счетчика; он рассчитан таким образом, что при положении стрелки на максимальной отметки шкалы число изменений показаний счетчика составляет 100ед. в час.  Привод диаграммы и интегратора осуществляется от синхронного двигателя типа СД-60.

           Трубы  датчиков ДРИ-100-6, ДРИ-125-6, ДРИ-150-6, ДРИ-200-6 рассчитаны на давление контролируемой среды 6кгс/см² , трубы остальных датчиков- на давление 25кгс/см² . Температура контролируемой среды в зависимости от материала покрытия должна быть в пределах 5-50 градусов или 5-120 градусов(эпоксидный компаунд).

          Погрешность комплекта расходомера не превышает ⁺_- 1,5%,погрешность интегратора в пределах от 20 до 50% шкалы не превышает ₊^- 1%, в пределах от 50 до 100 % шкалы- ⁺_- 0,5%. Расстояние от датчика до вторичного прибора не должно превышать 100м. Прибор рассчитан питание от сети переменного тока напряжением 220в, частотой 50гц. Мощность, потребляемая вторичным прибором,-75в*а . Габаритные размеры приведены на рис №2,а вторичный прибор выполняется на базе прибора ЭПИД.

             Индукционный расходомер 5РИ отличается от расходомера4РИ тем, что с помощью пневмопреобразователя , встроенного во вторичный прибор, электрический сигнал преобразуется в стандартный пневматический сигнал, погрешность преобразования электрического сигнала в пневматический не превышает ⁺-1%.

             Расходомеры 4РИ и 5 РИ выпускаются Министерством авиационной промышленности.

                               Ультразвуковые расходомеры

       Действие ультразвуковых расходомеров основано на том, что фактическая скорость распространения ультразвука в движущейся среде равна геометрической сумме средней скорости движения среды и собственной скорости звука в этой среде.

      Трестом «Уралмонтажавтоматика» изготовляется ультразвуковой расходомер ИРУ-63, предназначенный для измерения объемного расхода вязких и загрязненных жидкостей (например, каменноугольной смолы, мазута) , не обладающих агрессивными свойствами. Прибор состоит из датчика, электронного блока, регистрирующего прибора и стабилизатора напряжения. Ультразвуковые импульсные колебания излучаются датчиком по и против течения контролируемой жидкости. Частота излучения в обоих направлениях одинакова при стоячей жидкости и изменяется в противоположные стороны с началом движения жидкости, т.е. с появлением расхода. Образующаяся разность частот излучения ультразвуковых импульсов по и против течения, преобразованная электронной схемой в соответствующий электрический сигнал, является мерой расхода.

          Приборы могут быть изготовлены с верхним пределом измерения 1-5м³/ч и 30-100м³/ч на любой предел по стандартной шкале расходомеров. Погрешность измерения ⁺-2,5 от верхнего значения шкалы. Датчики рассчитаны на работу при избыточном давлении до 25кгс/см² и температуре до 120 градусов Цельсия. Контролируемая жидкость не должна содержать газовых или паровых пузырей. Содержание твердых частиц допускается не более 10% от объема.