Расходомеры переменного перепада давления

Расходомеры переменного перепада давления применяются для измерения расхода жидкости, газа и пара. Действие этих расходомеров основано на измерении перепада давления, созда­ваемого сужающими устройствами, устанавливаемыми на тру­бопроводах на пути перемещения измеряемого вещества. Раз­ность давлений до и после сужающего устройства обусловливается тем, что в месте су­жения потока увеличивается скорость перемещения вещества и соответственно уменьшается давление.

Перепад давления зависит от скорости движения вещества, а следовательно, и от его расхода. Установлено, что перепад давления пропорционален квадрату расхода вещества, проходящего через сужающее устройство.

Зависимость перепада давления от расхода вещества может быть использована для измерений только при определенной конфигурации сужающих устройств. В настоящее время применяют следующие типы сужающих устройств: нормальные диаф­рагмы и сопла, нормальные сопла и трубы Вентури. Эти сужаю­щие устройства могут применяться при определенных отношени­ях площадей отверстий сужающего устройства и трубопровода.

Диафрагмы нормализованы и применяются при диаметрах трубопроводов не менее 50мм и при следующих соотношениях диаметра отверстия диафрагмы d и трубопровода D:

0,05<(d/D)²<0,7

Нормальные диафрагмы бывают камерные и бескамерные. На рис. 4.1 приведено схематическое изображение нормальных диафрагм. В верхней части рисунка показана камерная диафрагма, в которой отбор импульсов давления производится при помощи кольцевых камер 3. В нижней части рисунка показана схема бескамерной диафрагмы. Здесь отбор импульсов давления производится через отверстия 1.

Рисунок 4.1. Схема нормальной диафрагмы и нормального сопла.

Толщина диска диафрагмы 2 должна быть:

S<0,1D

У диафрагм с толщиной диска более 0,02 D отверстие должно быть цилиндрическим на длине не более 0,02 D с последующим переходом в коническую часть с углом не менее 30°.. Недостаток диафрагм является их подверженность засорениям и коррозии.

Значительно меньше подвержены этому недостатку сопла бла­годаря их сглаженной поверхности. Сопла применяются для трубо­проводов более 50 мм. Для правильной работы данного сужающего устройства должно выполняться требование:

0,05<(d/D)²<0,65

Рисунок 4.2. Схема трубы Вентури.

Для трубопроводов диаметром от 100 до 800 мм применяют­ся трубы Вентури, которые могут быть использованы при соблю­дении соотношения:

0,2<(d/D)²<0,5

На рис. 4.2 дано схематическое изображение трубы Вентури. Отбор давления в трубах Вентури производится через штуцера 2 от кольцевых камер 3, сообщающихся с внутренним пространством трубы через отверстия 1.

Для успешного изме­рения расхода вещества необходимо соблюдать ряд условий, основными из которых являются сле­дующие:

а) измеряемое вещество должно полностью заполнять проходное сечение трубопровода и сужающего устройства;

б) измеряемое вещество должно находиться в одном фазо­вом состоянии (без выделения газа или выпадения осадков из жидкости и конденсации паров в газах);

в) поток в трубопроводе практически должен быть установив­шимся;

г) сужающее устройство должно быть установлено на прямо­ линейном участке трубопровода.

Сужающие устройства соединяются с дифференциальными манометрами двумя трубками (медными, алюминиевыми, стальными, пластмассовыми), ограниченными числом поворо­тов и имеющими длину не более 50 м. На соединительных трубках устанавливаются устройства для периодической их продувки, сбора конденсата, газов и грязи. Если измеряется расход агрессивных или вязких веществ, то около сужающих устройств устанавливаются разделительные сосуды.