Измерение количества и расхода. Расходомеры переменного перепада давления. Расходомеры переменного уровня

5 Измерение количества и расхода

Получение технико-экономических показателей технологических процессов связано с измерением расхода и количества сырья, промежуточных и готовых продуктов, теплоносителей и т.д.

Количество вещества — это его объем (м³, л) или масса (т, кг).

Расход вещества — это его количество, прошедшее через определенное сечение, например трубопровода, в единицу времени. Он может быть объемный (м³/с, м³/ч, л/с, л/ч) и массовый (кг/с, кг/ч, т/ч). Объемный и массовый расходы связаны между собой зависимостью

Q_m = Q_o· ρ,

где
Q_m — массный расход;
Q_o — объемный расход;
ρ — плотность вещества.

Приборы для измерения количества вещества называются счетчиками, а для измерения расхода — расходомерами.

5.1 Счетчики количества

Счетчики бывают скоростные и объемные.

Скоростные счетчики. Принцип действия скоростных счетчиков основан на зависимости скорости вращения тела, установленного в трубопроводе, от скорости движения вещества, то есть его расхода.

Тела вращения они бывают — турбинки и вертушки (крыльчатки). Ось вращения турбинок совпадает с направлением движения потока, у крыльчаток ось вращения перпендикулярна движению вещества в трубопроводе.

Вращение передается на отсчетный механизм. Приборы, измеряющие число оборотов, могут работать по различным принципам действия. Наиболее часто используются тахометры, среди которых наибольшее распространение получили электрические тахометрические устройства.

Счетчики с аксиальной вертушкой изготавливают с диаметрами условного прохода 60–300 мм для измерения количества 3–1300 м³/ч, классы точности 1; 1,5; 2.

Счетчики с тангенциальной турбинкой имеют диаметр условного прохода 15–40 мм, верхний предел измерений по расходу 3–20 м³/ч и класс точности 2; 3.

Счетчики с тангенциальными турбинками (с прямолинейными или криволинейными лопастями) применяются для измерения малых расходов. В зависимости от способа подвода жидкости к телу вращения различают одноструйные и многоструйные счетчики. Жидкость в одноструйных счетчиках подводится по прямому гладкому каналу через фильтр. В многоструйных счетчиках жидкость подводится и отводится через два ряда равномерно расположенных по окружности сопел.

Одноструйные счетчики более просты по конструкции и в них меньше потери давления, однако их надежность меньше из-за одностороннего износа тела вращения.

Недостатком всех скоростных счетчиков является зависимость их показаний от вязкости жидкости и ее температуры.

Объемные счетчики. Принцип действия объемных счетчиков основан на непосредственном измерении объемов измеряемой среды с помощью мерных камер известного объема и подсчета этих числа порций (объемов), протекающих через счетчик.

Объемные счетчики подразделяются на опорожняющиеся и вытесняющие. Опорожняющиеся счетчики имеют жесткие камеры, из которых вещество свободно вытекает. Счетчики этого типа не пригодны для измерения количества газа. К таким счетчикам относятся мерные баки, барабанные и опрокидывающиеся счетчики.

Вытесняющиеся объемные счетчики имеют мерные камеры с перемещающимися стенками, которые вытесняют измеряемую среду, освобождая камеру для следующей порции. К таким счетчикам относятся однопоршневые, многопоршневые, кольцевые, с овальными шестернями, ротационные, сухие и мокрые газовые, дисковые.

Наиболее распространенными для измерения количества жидкости являются счетчики с овальными шестернями.

Измеряемый поток создает на шестернях перепад давления, под действием которого создается крутящий момент на шестерни 1 и заставляет вращаться эту шестерню, которая ведет шестерню 2. вращение происходит в направлении стрелок. Ось одной из стрелок вращает счетный механизм, расположенный внутри корпуса прибора. Недостатками этих счетчиков являются необходимость фильтрации среды от механических примесей и высокий шум при их работе, калибр диаметров выпускаемых счетчиков 12–250 мм, диапазон измерения