Contoare de debit

Debitmetrele sunt dispozitive ale căror elemente de detectare simt presiunea dinamică a fluxului și se mișcă sub influența sa, cantitatea de mișcare care depinde de debit.

Toate debitmetrele pot fi împărțite în trei grupe

1. Contoare de presiune constantă;
2. Debitmetre cu presiune diferențială variabilă;
3. Debitmetre cu lama rotativa.

Caracteristicile primului grup de debitmetre: corpul raționalizat se mișcă vertical și forța de rezistență la curgere rezultă din greutatea corpului în mișcare. În al doilea grup, forța de contracarare este creată de primăvară, iar corpul raționalizat se poate deplasa în diferite planuri. În debitmetre cu o lamă rotativă, forța contracurentă este creată de greutatea corpului și a arcului și uneori cu o sursă suplimentară de energie.

Ca corp de curgere în astfel de debitmetre, pot fi utilizate următoarele:

Un corp raționalizat se poate deplasa de-a lungul unei linii drepte (de obicei de-a lungul axei sale verticale) sau se poate roti în jurul axei de suspensie.

În toate debitmetrele există o secțiune transversală continuă între corpul mobil și pereții conductei. Prin urmare, trebuie să se țină cont de faptul că nu doar presiunea de curgere, ci și forța de frecare vâscoasă va acționa asupra corpului, acesta din urmă depinzând de vâscozitatea substanței și de forma corpului.

Avantajele debitmetrelor:

• Fiabilitate ridicată;
• Gamă largă de măsurători;
• Eroare relativ mică;
• Simplitatea designului;
• Ușor de utilizat.

Contoarele de debit de presiune constantă au fost utilizate pe scară largă. Ele sunt împărțite în:

• Contoare de debit flotante;
• debitmetre cu piston (contoare de bobină);
• debitmetre.

Dintre toate instrumentele de mai sus, cea mai mare utilizare a fost făcută de rotametre.

Rotametrul constă din două elemente principale: un flotor cu o formă specială și un tub conic din sticlă. Lungimea acestuia din urmă poate fi de la 70 la 600 mm și un diametru de 1,5-100 mm. Tubul este marcat cu o scară (în funcție de mediul care urmează să fie măsurat). Astfel de debitmetre sunt utilizate pentru medii cu o temperatură maximă de 150 ° C și o presiune care nu depășește 0,5-0,6 MPa.

Rotametrele au o serie de avantaje:

• Convenabilitate în măsurarea fluxurilor scăzute de gaze și lichide;
• Fiabilitatea este suficient de mare;
• Uniformitatea scalei și a gamei largi de măsurători;
• Pentru producție nu sunt necesare tehnologii complexe sau materiale costisitoare.

În același timp, rotametrele au o serie de dezavantaje semnificative:

• incapacitatea de a măsura fluxul la presiune ridicată;
• absența transmiterii la distanță a datelor măsurate;
• conectarea rotametrului la măsurarea debitului (fluxului);
• Imposibilitatea utilizării unei substanțe la debite relativ mari;
• incapacitatea de a înregistra lecturi;
• Rotametrul trebuie să fie situat vertical;
• în majoritatea cazurilor, substanța care curge trebuie să fie transparentă.

Principiul rotametrului

• Forța constantă de gravitație G;
• forța de împingere A (este constantă dacă densitatea lichidului este de asemenea constantă, conform legii lui Archimedes);
• forța S, capul dinamic al fluxului, care acționează asupra plutitorului.

Suma acestor trei mils este echilibrată de greutatea flotorului.

Figura arată forma standard a flotorului. Există trei părți principale: un disc superior, un cilindru și o parte conică inferioară. Dezavantajul unui astfel de flotor este dependența puternică a caracteristicilor de calibrare de viscozitatea substanței. Pentru a reduce această dependență face ca porțiunea cilindrică cu un diametru de 0,6-0,7 din diametrul superior al discului, precum și reduce înălțimea acesteia din urmă. Până în prezent, cele mai folosite elemente flotante bobina de formă (Fig. 2), deoarece acestea au o scală de calibrare este mai uniformă și mai puțin dependentă de vâscozitatea substanței. Chiar mai puternic, efectul vâscozității este eliminat dacă forma flotorului este disc sau disc. Dar, de obicei, greutatea acestor flotoare este foarte mică. Pentru a elimina acest dezavantaj, puteți mări partea cilindrică a plutitorului sau puteți atârna încărcătura suplimentară pe tija.

Rotametrele sunt echipate cu tije de ghidare (tije, inele) pentru a preveni înclinarea flotorului și frecare împotriva peretelui tubului rotametric. Utilizarea ghidurilor de orice tip complică designul. La rate scăzute de curgere în rotametre, se utilizează uneori flotoare cu baloane.

Dacă în substanța măsurată există impurități mecanice, partea posterioară a flotorului este făcută cu o panta de 10-15 °.

Plăcuțele rotametrelor sunt fabricate din titan, aliaje de aluminiu, oțel inoxidabil, fluoroplastic, materiale plastice etc.

Tubul conic de măsurare este fabricat din substanțe chimice stabile și rezistente la căldură (sticlă borosilicată).

Uneori folosim rotametrele cu un tub conic din metal. În acest caz, flotorul este asociat cu un pointer de coadă sau transmite date de la distanță. Rotametrele cu transmisie de la distanță sunt rare, acest transfer fiind mai convenabil pentru utilizarea în contoare de flotor cu o scădere constantă.

(1 duză superioară, o duză inferior 2, 3 tije filetate cu 4 unional nuci etanșanți 5-gras, tubul de sticlă 6, 7 - a flotorului 8- rezemare superioară, opritorul inferior 9)

Tubul din sticlă conică, cu ajutorul glandelor și piulițelor de legătură, este întărit în duzele conectate una la cealaltă prin tije de șuruburi. Pentru a limita cursul plutitorului la baza tubului conic, instalați opriri speciale.

La presiuni ridicate, rotametrele sunt uneori utilizate într-o carcasă metalică. Flota lor este echipată cu un pointer care se mișcă în buzunar, care are o fantă închisă cu sticlă groasă. Uneori, un tub de sticlă cu rotametru mic este plasat în interiorul unui tub cilindric cu pereți groși de sticlă organică, iar spațiul dintre tuburi este conectat la mediul care urmează să fie măsurat. Apoi este posibil să se măsoare debitul la presiuni ridicate (până la 6 MPa).

Rotametre cu tuburi de sticlă se poate măsura fluxul de apă de 3 cm3 / h și aer - de la 120 cm3 / oră, iar rotametre metalice cu transmitere la distanță a debitului de apă de 30 cm3 / h și aer - de la 1,8 l / h. Presiuni limitative 35 MPa, temperaturi limitative 450 ° С.

Pentru a măsura debitele mici, puteți utiliza un rotametru cu un tub conic care se extinde în jos, nu în sus. Fluxul vine de sus și apasă pe flotor, a cărui densitate a materiei este mai mică decât densitatea lichidului. Puterea lui Archimedes echilibrează presiunea și greutatea flotorului.

La instalarea și operarea rotametrelor, trebuie respectate anumite condiții:

1. asigura o poziție conică strict verticală rotametru tub, la o înclinație spre axa verticală crește imprecizie în măsurarea debitului substanței, unghiul de înclinare al 3 ° crește eroare la 1,5-3,5%;
2. trebuie de asemenea să se țină seama de faptul că densitatea gazului se schimbă odată cu schimbarea presiunii, iar când se schimbă temperatura, densitatea schimbărilor de gaz și lichid;
3. trebuie să aibă secțiuni drepte ale conductei la rotametru (> 10D) și după rotametru (1/2 - 5D) rotametrului;
4. când se folosesc rotametre, plutirea plutitorului poate avea loc sub influența forțelor de inerție și a forțelor elastice. Astfel de fluctuații ale plutitorului împiedică în mare măsură măsurarea obiectivă a debitului pe scara rotametrului;
5. Pentru a controla acuratețea măsurătorilor, întreprinderile mari au debitmetre de calibrare.

Principiul de funcționare a acestor debitmetre este același ca și pentru rotametre. Diferențele sunt doar într-un mod constructiv. Nu au un tub conic din sticlă, cursa plutitoare este mică, iar forma exterioară este diferită.

Dispozitive de debit cu piston - cel de-al treilea grup de debitmetre de presiune constantă, în care rolul flotorului este realizat de pistonul care se mișcă în bucșă. Substanța măsurată intră în debitmetru, ridică pistonul și iese prin fanta sau fereastra din bucșă. Pistonul se ridică în funcție de debitul substanței, deschizând o parte din ce în ce mai mare a ferestrei în bucșă. Cu cât este mai mare debitul, cu atât crește pistonul. Căderea de presiune pe piston rămâne constantă. Puteți alege forma fantei astfel încât să obțineți relația corectă între deplasarea pistonului și debitul mediei (de exemplu, liniar).

Avantajele debitmetrelor:

• Capacitatea de a măsura un mediu care are impurități mecanice
• Posibilitatea modificării limitei de măsurare prin schimbarea masei care acționează asupra pistonului

Debitmetrele curg cu o scădere de presiune variabilă

În astfel de debitmetre, precum și în debitmetrele diferențialului permanent, există, de asemenea, un flotor. Aceasta este influențată de fluxul substanței măsurate, iar debitul este cantitatea de deplasare a flotorului. Astfel de debitmetre sunt împărțite în:

• Float-Arhimede;
• float-spring (cel mai frecvent);
• debitmetre cu echilibrare electromagnetică;
• O minge în care substanța se deplasează de-a lungul unui tub curbat.

Debitmetrele cu arbore plutitor sunt debitmetre în care un plutitor (piston) este conectat la un arc. În astfel de debitmetre, presiunea fluxului mediului depășește nu numai greutatea pistonului (plutitor), ci și elasticitatea arcului.

În debitmetrul plutitor și arcul cu arcul superior, rolul plutitorului este jucat de un clopot de formă hemisferică. Lichidul curge prin țeavă și ridică clopotul, acesta din urmă fiind conectat la arcul care mișcă miezul transmisiei diferențial-transformator. Astfel de dispozitive sunt instalate în țevi cu un diametru de 10-260 mm, cu o temperatură a substanței până la 120 ° C și la o presiune de până la 2 MPa.

Debitmetrele cu arc flotant au o serie de avantaje:

• limita de măsurare este semnificativ crescută;
• puteți selecta un alt interval de măsurare (interval) (dacă înlocuiți arcul).

Pentru a măsura consumul de ulei în sistemele hidraulice la presiuni de până la 20 MPa, uneori se utilizează un debitmetru flotor și arc, în care elementul mobil este un piston încărcat cu un arc. În mijlocul debitmetrului cu flotor și arc există o tijă fixă ​​cu un profil care să permită dependența calculată a debitului și deplasarea pistonului. În interiorul pistonului există un magnet cilindric care, împreună cu arcul inferior, afectează mișcarea indicatorului de curgere cilindric situat în exteriorul tubului diamagnetic. Pe tubul acrilic se aplică o scală. Un astfel de debitmetru este destul de compact și simplu, dar eroarea de măsurare este în limita a ± 4%.

Se utilizează un alt tip de debitmetru flotor și arc, în care plutitorul este proiectat sub forma unei diafragme cu arc cu o suprafață exterioară conică. Un astfel de flotor din debitmetru se deplasează vertical în interiorul scaunului staționar. Mediul care trebuie măsurat trece prin deschiderea deschiderii și un spațiu inelar situat între scaun și diafragmă. În diafragmă există un magnet permanent care interacționează cu comutatoare externe (convertoare de contact). Eroarea de măsurare în astfel de debitmetre este de aproximativ 5% la un debit de viscozitate mai mare de 0,1 l / min și de la 1 la 760 mm / s. Presiunea este de la 1,2 la 40 MPa, intervalul de măsurare fiind cuprins între 0,01 și 80 l / min.

Instrumente de debit cu bilă. în ele mingea se deplasează de-a lungul unui arc de cerc. Aceasta este principala diferență față de debitmetre, în care bila se mișcă vertical într-un tub cilindric și, atunci când se deplasează în sus, deschide o gaură pentru trecerea substanței măsurate.

În stare nefuncțională, mingea este în poziția inferioară. Pe măsură ce rata de curgere crește, mingea se ridică peste un tub de sticlă în formă de sticlă care este sub forma unui inel incomplet. Între minge și tub există un pasaj pentru trecerea lichidului.

Debitmetrele flotate-arhimede sunt folosite destul de rar, presiunea lor hidrostatică asupra corpului acționează ca un resort. Presiunea hidrostatică interacționează cu plutitorul scufundat într-un lichid mai greu.

Debitmetrele curg prin echilibrare electromagnetică, în care o metodă electromagnetică echilibrează forța de presiune dinamică asupra plutitorului. În câmpul solenoidului exterior există un miez de fier, care este conectat la plutitor. Dispozitivul (fotorezistență, iluminator, etc.) reacționează la mișcarea flotorului, schimbând curentul în solenoid și asigurând revenirea flotorului în poziția inițială. Contoarele cu balansare electromagnetică (debitmetre cu suspensie magnetică) sunt utilizate pentru măsurarea costurilor mici.

Modele de debitmetre similare au fost dezvoltate destul de mult, în unele poziții plutitorul este fixat electromagnetic.

Debitmetre cu lamă rotativă

În conductă, este instalată o lamă, în timpul fluxului de material prin conducte, presiunea hidrodinamică a fluxului acționează asupra lamei. Mărimea forței opuse (unghiul de rotație al lamei) determină debitul.

Debitmetrele cu o lamă rotativă sunt împărțite în:

• debitmetre cu primăvară și echilibrare a încărcăturii
• compensatoare de debitmetre cu echilibrare electrică sau pneumatică

Avantajele acestor dispozitive de măsurare:

• o gamă largă de măsurători, ajungând până la 15-20;
• posibilitatea acțiunii pe 2 fețe;
• simplitatea măsurării fluxurilor mari de lichide și gaze;
• Posibilitatea de măsurare a debitelor de lichide corozive și gaze cu temperatură ridicată;
• caracteristici dinamice bune (1,5-2 s atenuarea procesului de oscilație).

Lama pivotantă (partea principală a debitmetrului) vibrează constant chiar și la o rată uniformă de curgere, datorită desprinderii vârtejului din partea din spate a lamei. Vibrație ușoară nu afectează funcționarea debitmetrului la unghiuri mici de rotație a lamei, dar atunci când porniți lamele la un unghi de 60-65 ° și mai vibrații adesea crește dramatic cu măsurarea debitului de gaz. Când se măsoară debitul de lichide, nu se observă vibrații (datorită vâscozității mai mari). Astfel, unghiul de rotație va fi optim: pentru gaze - 60 °, pentru lichide - 80 °.

Debitmetrele cu echilibrare a încărcăturii sunt utilizate într-o conductă orizontală. Simplitatea fluxului de proiectare le permite să se creeze în companii și de a folosi pentru măsurătorile lor nevoile practice (de curgere a apei uzate cu impurități mecanice mari), sau să le utilizeze ca indicatori sau dispozitive de avertizare de consum. De exemplu, un astfel de dispozitiv cu lamă rotativă poate fi folosit pentru circuitul de semnal la un debit predeterminat de aer (aproximativ 4-10 m / s) prin rotirea manetei comutatorului de mercur.

Debitmetrele cu balansare de primăvară sunt utilizate atât în ​​conductele verticale, cât și în cele orizontale. Pânza pivotantă poate fi conectată la capătul tubului de torsiune, care creează un moment de contracurent sau este conectat la un arc spiralat (elicoidal sau altul).

Printr-un grup separat de debitmetre cu palete rotative pot include dispozitive în care capătul lamei este fixat rigid și încovoiere sub influența presiunii dinamice, adică forța de elasticitate a lamei creează un contra-cuplu. Pe placă este întărită o presiune de tensiune, care transformă tensiunea mecanică într-un semnal de ieșire. În acest caz, eroarea este de ± 1%.

Ventilele de rotație și debitmetrele pneumatice sunt utilizate pentru a măsura fluxul de suspensii cu o concentrație ridicată de fază solidă, acid sulfuric uzat, soluție apoasă de carbamidă etc.

Contabilitatea fluxului de lichide se efectuează cu ajutorul mai multor contoare și debitmetre. Sortare pe site.