Расходомеры переменного перепада давления

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)

Кафедра печей, контроля и автоматизации металлургического производства

Лаборатория

«Контроля и автоматизации металлургических процессов»

РАСХОДОМЕРЫ

ПЕРЕМЕННОГОПЕРЕПАДА

ДАВЛЕНИЯ

Лабораторная работа

Санкт-Петербург

2004

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ И РАСХОДА ГАЗОВ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с принципом действия и устройством приборов, предназначенных для измерения скорости и расхода газов, и овладеть навыками измерений и расчетов по газовой механике.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Расходомеры с дроссельными устройствами.

Расходомеры с дроссельными устройствами являются основным типом приборов для измерения расхода газов на металлургических заводах. Принцип действия расходомера этого типа заключается в том, что в трубопроводе устанавливается устройства для сужения потока, при прохождении которого через эти устройства падает давление, являющееся косвенной мерой расхода газов. В соответствии с этим принципом действия расходомеры состоят из сужающего (дроссельного) устройства и дифференциального манометра, служащего для измерения перепада давления. Если сужающее устройство имеет постоянное сечение, то перепад давления на нем получается переменным, зависящим от расхода. Приборы этого типа называют расходомерами переменного перепада.

Уравнение расхода для газов выводится на основании уравнения постоянства напоров (уравнения Бернулли) и уравнения сплошности (неразрывности) потока и окончательно имеет вид

где а- коэффициент расхода сужающего устройства (диафрагмы); 8- коэффициент сжимаемости газа, Fo -площадь отверстия в месте сужения (диафрагмы), м ; р -плотность вещества, кг/м ; pi и р2 - статические напоры соответственно до и после сужения потока, Па. Характер истечения газа через сужающее устройство приведен на рис.1.

Стандартизированы четыре вида сужающих устройств, имеющих определенную зависи­мость между расходом и перепадом давления, позволяющую пользо­ваться ими без предва­рительной индивидуаль­ной тарировки: нормаль­ная диафрагма, нормаль­ное сопло, сопло Вентури и труба Вентури. Широ­кое применение имеет нормальная диафрагма, представляющая собой тонкий металлический диск с концентрическим отверстием. Давление отбирают через отверстия, вплотную прилегающие к поверхности диафрагмы.

Для       измерения

перепада давления на сужающем устройстве используют дифференциальные манометры (дифманометры)- жидкостные, трубчатые и мембранные. Дифманометры могут быть показывающими и самопишущими, с суммирующими устройствами и без них, с передачей показаний на расстояние.

Шкалы дифманометров - расходомеров обычно градуируют в единицах расхода. Мембранные дифманометры выпускают с вялой металлической мембраной, с электрической и пневматической передачей деформации измеряющей пружины на показывающее устройство. Электрическая и пневматическая передача позволяет передавать показания на вторичные приборы, находящиеся на значительном расстоянии от датчика.

Одна из основных разновидностей приборов этого типа - дифманометр с металлической мембраной типа ДМ, с дифференциально-трансформаторными датчиками. В качестве вторичного прибора применяется электронный прибор типа КСД, работающий в комплекте с этим типом датчиков (рис. 2).

Вторичный автоматический дифференциально-трансформаторный прибор типа КСД предназначен для непрерывного измерения и записи различных величин, изменение которых можно превратить в перемещение плунжера (сердечника) дифференциально-трансформаторной катушки датчика.

Принципиальная схема прибора приведена на рис.2. В первичном приборе, в комплекте с которым работает прибор КСД, датчиком дистанционной передачи является дифференциально-трансформаторная катушка с подвижным сердечником 1, который соединен первичным преобра­зователем II. В прибор КСД (III) встроена аналогичная диффе­ренциально-трансформаторная катушка с сердечником 4, который также может перемещаться. Катушки имеют первичную и вторичную обмотки. Первичные обмотки катушек соединены между собой последовательно и питаются от специальной обмотки силового трансформатора. Каждая из вторичных обмоток катушек состоит из двух секций, которые включены навстречу друг другу, вследствие чего индуцируемые в них э.д.с. противоположны по знаку.

При подаче напряжения переменного тока на первичные обмотки катушек в их вторичных обмотках индуцируются э.д.с, значения которых в каждой секции зависят от положений сердечников 1 и 4. При среднем положении сердечников дифференциально-трансформаторных катушек э.д.с, наводимые в секциях их вторичных обмоток, равны и взаимно компенсируются. Изменение измеряемого параметра вызывает перемещение сердечника 1 в дифференциально-трансформаторной катушке датчика, что приводит к появлению разностной э.д.с. на входе усилителя прибора КСД.