Материал: Расходомеры и счетчики количества веществ. Расходомеры обтекания, силовые, тепловые, оптические, ионизационные, ядерно-магнитные, концентрационные, меточные, корреляционные, вихре

ром от 1250 до 3600 мм и на максимальные расходы от 0,63 до

50м3/с . Основная погрешность ±1,5% , выходной сигнал 0 -5

и4-20 мА, потребляемая мощность не более 200 В •А.

Принцип действия расходомера ПСГ основан на следующих соображениях. Среднюю скорость v потока, определяемую с по­ мощью расходомера ПСГ, можно представить в виде

где k = К’тФ 2к/4; А = aR/d; В = (Oj/a) (R/d); С = D2/D2^ Множитель С учитывает, что реальный диаметр трубы D может отли­ чаться от номинального диаметра 2>н, принятого при градуировке.

Сигнал (ft + f2)/2fs характеризует среднюю скорость жидко­ сти v по линии окружности с радиусом г=0,76П /2. Сигнал (f1 - - / 2)/(/х + / 2) характеризует отношение среднего радиального гра­ диента скорости к средней скорости vc. Значение коэффициента определяется из анализа реальных режимов потока на основе ста­ тистических данных.

15.11.ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ ДЛЯ ВЕЩЕСТВ

СМАЛОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ

ИОСОБЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ

Серийно изготовляемые электромагнитные расходомеры при­ годны лишь для веществ, удельная электропроводность которых не менее 10“ 3 См/м. Но уже давно стали разрабатывать расходо­

329

меры, пригодные для веществ с меньшей электропроводностью. На этом пути возникает много трудностей.

Необходимо, чтобы сопротивление нагрузки z было во много раз больше сопротивления преобразователя zn. Но с уменьшени­ ем электропроводности жидкости возрастает zn и увеличивается отрицательное влияние емкостного сопротивления соединитель­ ных проводов, включенного параллельно измерительному прибо­ ру и, следовательно, уменьшающего 2^. Применение проводов с двойным экраном, из которых внешний заземлен, а на внутрен­ ний подано напряжение, равное тому, под которым находится провод, с одновременным сокращением расстояния (до 7 м) до предварительного усилителя позволило увеличить предел приме­ нения расходомера до 10~5 См/м. Но увеличивать общее сопро­ тивление цепи нельзя из-за усиления вредного влияния тепло­ вых шумов. Это ограничивает возможность увеличения zHсверх 108 Ом. Поэтому целесообразно идти по пути уменьшения внут­ реннего сопротивления преобразователя гп. Для этого надо вмес­ то точечных переходить на применение электродов с большой поверхностью, с обязательной защитой их от шунтирующего дей­ ствия окружающей среды с помощью экранирующих электро­ дов. Таким путем в работе [271 удалось измерить расход транс­ форматорного масла (у= 1 • 2 •1СГ10 См/м) с погрешностью ±3 % . Другой, но редко применяемый способ уменьшения заклю­ чается в сокращении пути токов, например с помощью проло­ женного в центре трубы заземленного стержня или же с помо­ щью двух заземленных стержней, проходящих через футеровку. Последние размещаются симметрично относительно электродов в плоскости последних. Таким образом удалось измерить расхо­ ды спирта, глицерина и других жидкостей с электрической про­ водимостью до 10” 7 См/м [28].

При измерении расхода жидкостей с еще меньшей электри­ ческой проводимостью (менее 10” 7 См/м) основное значение приоб­ ретают токи смещения. Один из путей устранения их влияния — применение прямоугольно-импульсного магнитного поля. Для измерения служат только средние части импульсов, когда токи смещения отсутствуют. Этот способ при одновременном умень­ шении на три порядка zn (путем увеличения площади электродов и применения среднего заземленного электрода) позволил изме­ рять расход трансформаторного масла с электропроводностью 2 •10”11 См/м. При Qm сигнал равнялся 100 мкВ. Частота пря­ моугольных импульсов 200-600 Гц.

Другой способ [34] состоит в компенсации токов смещения при помощи положительной обратной связи, охватывающей измери­ тельный усилитель.

Наряду с расходомерами для жидкостей, имеющих малую элек­ трическую проводимость, разрабатываются приборы, предназна­ ченные для особых случаев применения, в частности для измере­ ния расхода с деформированной эпюрой. Так, в работе [50] прове­

330

дено исследование расходомеров диаметром 100 мм, каждый квад­ рант преобразователя которого содержит семь узких пластинча­ тых электродов с переменной толщиной слоя изоляции. Это умень­ шило неоднородность весовой функции с 47,8 % для точечных электродов до 0,92 % , благодаря чему достигнута возможность измерения расхода сильно деформированных потоков.

В работе [6 8 ] сообщается об исследовании расходомера с то­ чечными электродами, преобразователь которого не имеет внут­ реннего изоляционного покрытия. Труба из коррозионно-стойкой стали имеет внутренний диаметр 27 мм и толщину стенок 1,5 мм. К стенкам трубы подается напряжение, которое образует на по­ верхности трубы почти такое же распределение потенциалов, ка­ кое возникает в соприкасающемся с ней слоем жидкости при дви­ жении последней. Это обеспечивает отсутствие токов между жид­ костью и стенкой трубы. Ток, пропускаемый через стенку трубы, регулируется сервомеханизмами так, чтобы разность потенциа­ лов между измерительным электродом, изолированным от стен­ ки, и потенциальным электродом, приваренным к стенке вблизи измерительного электрода, равнялась нулю. Отсутствие необхо­ димости в изоляционном покрытии позволяет упростить техно­ логию изготовления преобразователя расхода и устраняет труд­ ности, связанные с неудовлетворенностью некоторых характери­ стик (недостаточной стойкости к эрозии и коррозии, невысокого температурного предела применения и т. п.) изоляционных по­ крытий.

15.12. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАСХОДОМЕРОВ И ИХ РАЗВИТИЕ

Современные электромагнитные расходомеры характеризуют­ ся импульсным питанием низкой частоты электромагнитов и при­ менением микропроцессоров для преобразования сигналов дат­ чиков, что позволило уменьшить энергопотребление и повысить точность измерения расхода. Например, модель «Эксимаг» по­ требляет всего 0,5 В •А, а модель «Автозеро-3000» имеет точ­ ность 0,1 % [023] — это приборы фирмы «Эндресс и Хаузер».

Появились новые типы погружных датчиков для труб боль­ ших диаметров, а также емкостных, без контакта электродов с измеряемой средой, а также датчиков для неполностью запол­ ненных трубопроводов [5].

Краткие технические данные ряда распространенных электро­ магнитных расходомеров-счетчиков приведены в табл. 8 , а опи­ сания ниже.

Датчики всех расходомеров в табл. 8 , кроме РОСТ-72, имеют классическое исполнение, когда электромагнитная система рас­ полагается снаружи канала трубы. У РОСТ-72 три преобразовате­ ля типа «Пульс» погружаются в трубу под углом 120° на глубину

331

всего 70 мм [4], т. е. являются пристеночными датчиками канала.

Погружным является и датчик расходомера DWM 2000, вне­ сенного в Госреестр для скоростей потока 0 -8 м/с для Dy > 50 мм. Может применяться и для открытых каналов, так как имеет вид штанги. Погрешность ±2 % . Приборы для незаполненных кана­ лов описаны в работе [5].

Другую конструкцию имеет погружной датчик фирмы «Фи­ шер и Портер» типа «Mag-X10F1435», показанный на рис. 189. Такие датчики обычно устанавливаются в точке сечения канала, где скорость потока имеет среднее значение [023].

332