Конспект лекций 2010 г. Содержание 1 Средства измерений технологических параметров 4 1Средства измерения давления 12

Вид материала

Конспект

Содержание 1.3.2.7 Вибрационные расходомеры. 1.3.2.8 Сравнение различных типов силовых расходомеров.

Подобный материал:

• 1. Средства измерений. Классификация средств измерений, требования к ним. Измерительные, 1405.11kb.
• Конспект лекций 2010 г. Батычко Вл. Т. Муниципальное право. Конспект лекций. 2010, 2365.6kb.
• Рабочей программы дисциплины методы и средства измерений в телекоммуникационных системах, 29.58kb.
• Конспект лекций 2010 г. Батычко В. Т. Уголовное право. Общая часть. Конспект лекций., 3144.81kb.
• Общие вопросы измерений, 218.32kb.
• Программа по оказанию информационно-консультационных услуг: «Эталонные и рабочие средства, 110.06kb.
• Инструкция Приборы для измерений климатических параметров «Метео-10» Методика поверки, 92.72kb.
• Цена дипломной работы с чертежом 500 рублей содержание, 48.91kb.
• Зволяет производить измерения давления в топливной системе почти на всех автомобилях, 517.38kb.
• Эталонная установка для комплексного измерения акустических параметров в конденсированных, 80.86kb.

1.3.2.7 Вибрационные расходомеры.

Вибрационными называются кориолисовы или гироскопичес­кие расходомеры, в которых подвижной элемент преобразовате­ля расхода не вращается, а лишь совершает непрерывные колеба­ния с постоянной или периодически затухающей амплитудой под влиянием внешнего силового воздействия.

Во всех вибрационных преобразователях расхода в подвиж­ном элементе возникает кориолисово ускорение и соответствую­щие силы, создающие момент Мк, пропорциональный массовому расходу Q_м, который действует навстречу вращающему моменту.

Схема преобразователя вибрационного расходомера показана на рисунке 1.57.



Рисунок 1.57 - Принципиаль­ная схема вибрацион­ного кориолисового пре­образователя расхода

Измеряемое вещество поступает по вертикальной трубке, закрепленной в корпусе 2. Труба 3 связана гибким соеди­нением с трубой 1. Это позволяет ей совершать колебательное движение вокруг точки О, вызываемое электромагнитной катуш­кой возбуждения 5. Поток вытекает через нижний конец трубы 3 и уходит по трубе 4. Абсолютное движение потока в трубе 3 обра­зуется в результате его относительного движения вдоль оси тру­бы и переносного движения, вызываемого колебаниями трубы. При этом в потоке возникает кориолисово ускорение α и соответ­ствующие силы (их равнодействующая N_к показана на рисунке), создающие момент Мк, направленный проти­воположно вращающему моменту.

Уравнение движения трубки, колеблющей­ся с угловой скоростью ω, имеет вид

J_ω + М_к + М_с + М_у = M_в,

где J — момент инерции трубки, заполнен­ной измеряемым веществом;

Мк — момент, создаваемый кориолисовыми силами;

Мс — момент сопротивления вращению при непо­движной жидкости в трубке, обусловленный ее вязкостью;

М — момент сопротивления, вызываемый упругими силами трубки;

Мв — вращающий момент.

Рассмотрим гироскопические вибрационные расходомеры, у которых подвижная система не вращается, а колеблется вокруг своей оси. У них так же, как и в случае непрерывного вращения вокруг оси х, возникают кориолисовы силы, кото­рые вызывают колебания прецессии вокруг оси у. Чем больше расход, тем больше угол и амплитуда этих колебаний. Путем из­мерения указанных величин или напряжения в упругих связую­щих элементах судят о массовом расходе Q_м. Ряд конструкций гироскопических вибрационных расходомеров был разработан как у нас, так и за рубежом.

На рисунке 1.58 изображен преобразователь одного из таких расхо­домеров.



Рисунок 1.58 - Вибрационный гироскопический преобразователь расхода

Жидкость поступает в кольцо (трубку) 2 через гибкое соединение 6, колено и радиальный участок, а выходит через второй радиальный участок и гибкое соединение 4. Радиальные участки проходят внутри пустотелой горизонтальной оси, на ко­торой укреплено кольцо 2. Электродвигатель 9 имеет выходной вал 8 с эксцентриковым пальцем, входящим в прорезь горизон­тальной оси. Поэтому вращение электродвигателя будет вызы­вать колебание оси вместе с укрепленным на ней кольцом 2 во­круг вертикальной оси 7. Возникающий под влиянием кориолисовых сил гироскопический момент действует относительно го­ризонтальной оси и будет вызывать колебания кольцевой трубки вокруг нее. Противодействующий момент создается упругими силами скручиваемых тонких шеек 3 и 5 горизонтальной оси. Гироскопический мо­мент, пропорциональный рас­ходу Qmax, может быть изме­рен или с помощью тензорезисторов, связанных с шейка­ми 3 и 5, или же по амплитуде колебаний кольца с помощью укрепленной в нижней его точке витка проволоки 1, плоскость которого перпенди­кулярна к плоскости кольца 2. При колебании витка в поле постоянного магнита 10 в ней образуется ЭДС, амплитуда которой пропорциональна уг­лу поворота кольца вокруг горизонтальной оси.

1.3.2.8 Сравнение различных типов силовых расходомеров.

Для измерения расхода однофазных веществ (жидкости или газа) в большинстве случаев наиболее целесообразны турбосиловые расходомеры (особенно при измерении больших расходов). Гироскопические расходомеры пригодны лишь для измерения малых расходов в трубах, имеющих диаметр менее 50 мм. Кориолисовы расходомеры занимают промежуточное положение.

Преобразователи турбосиловых и кориолисовых расходомеров, не имеющие электропривода, проще, компактнее и надежнее в работе. Но угловая скорость вращения их зависит от расхода, измерительная схема сложнее и чаще приходится применять из­мерительные пружины. При этом точность измерения будет за­висеть от совершенства упругих свойств пружин, влияния темпе­ратуры на эти свойства и возможности их изменения во времени и при изменении частоты их вращения из-за отсутствия или не­совершенства динамической балансировки.

Преобразователи с внешним электроприводом сложны и нера­циональны. Электропривод лучше иметь внутри преобразовате­ля, когда их роторы совмещены друг с другом, а статор отделен диамагнитной втулкой. Относительно просты расходомеры с элек­троприводом, у которых расход определяется измерением мощ­ности, питающей электродвигатель. Но у них шкала с подавлен­ным нулем (мощность при нулевом расходе), а пропорциональ­ность между мощностью или силой питающего тока и расходом сохраняется лишь в определенных пределах.

Если вязкость измеряемого вещества может существенно изменяться, надо применять двухроторные, турбосиловые или кориолисовы расходомеры с компенсацией вязкости. При этом роторы и зазоры у них должны быть совершенно одинаковы, равно как и характеристики электродвигателей, вращающих роторы.

Предпочтительно применение силовых расходомеров для из­мерения расхода двухфазных сред, в частности нефтегазовых по­токов. Но при этом возникает опасность расслоения фаз при вра­щении подвижного элемента преобразователя расхода, особенно в турбосиловых расходомерах. В меньшей степени это явление наблюдается в кориолисовых расходомерах, поэтому они нашли применение для измерения расхода нефтегазовых потоков, но не с вращающимся ротором, а с колеблющейся (вибрирующей) тру­бой при небольшой частоте ее вибрации.