Экзаменационные билеты для курсов подготовки машинистов энергоблоков (специализация по эксплуатации и обслуживанию ГТУ и ПГУ) (стр. 7 )

Положение чувствительного элемента зависит также от плотности измеряемого вещества, поэтому ротаметры разделяют на две группы: для жидкостей (градуируются по расходу воды); для газов (градуируются по расходу воздуха).

В зависимости от устройства различают стеклянные и металлические ротаметры. Стеклянные ротаметры являются показывающими и рассчитаны на давление до 0,6 МПа. Считывание их показаний осуществляется по шкале, нанесенной на коническую стеклянную трубку. Указателем шкалы служит верхняя кромка поплавка. Металлические ротаметры применяют для измерения расхода сред давлением более 6,4 МПа. Коническая трубка у них металлическая. Передача показаний у этих ротаметров осуществляется дистанционно либо с помощью дифференциально-трансформаторных, либо пневматических преобразователей. Выпускаются ротаметры классов точности 1,5; 2,5. Точность показаний может быть повышена в 2—3 раза в результате индивидуальной градуировки.

Недостатками ротаметров являются необходимость их установки на вертикальных трубопроводах, непригодность для измерения расхода сред с высокими давлением и тем­пературой, необходимость разрыва трубопровода для установки конической трубки.

Тахометрические расходомеры

Принцип действия тахометрических расходомеров основан на измерении средней скорости потока Vcp, которая пропорциональна объемному расходу вещества G0 = SVср, где S - площадь поперечного сечения трубопровода. В таких расходомерах рабочее тело под действием потока вращается, при этом его угловая скорость вращения пропорциональна скорости потока вещества, а следовательно, и объемному расходу.

В зависимости от конструкции чувствительного элемента тахометрические расходомеры бывают турбинные и шариковые.

Рис. 4. Первичные преобразователи расхода жидкости: а -- турбинный, б - шариковый

Турбинные расходомеры (рис. 4, а) применяют для измерения расхода жидкостей, в частности мазута. В корпусе 5 расходомера установлены струевыпрямители 2 и 4, расположенные на одной оси с турбиной 3. У аксиальной турбины ось совпадает с потоком, а у тангенциальной — перпендикулярна ему. На внешней стороне корпуса размещают дифференциально-трансформаторный преобразователь 1

Турбинные расходомеры определяют расходы жидкостей в широком диапазоне, в трубопроводах диаметром от 4 до 750 мм при давлениях до 250 МПа и температурах от —240 до +700°С. Достоинствами турбинных расходомеров являются малая инерционность и высокая точность (погрешность 0,5%), а их недостатками — зависимость от расхода и вязкости среды, износ опор турбины.

Шариковые расходомеры (рис. 4, б) применяют для измерения расхода жидкостей с твердыми частицами и агрессивных, а также теплоносителя. В корпусе 6 преобразователя 1 располагается винтообразное струенаправляющее устройство 9, которое закручивает поток жидкости, в результате чего начинает вращаться шарик 8. Перемещение шарика в осевом направлении ограничивается кольцом 7, за которым находится струевыпрямитель 2. На внешней стороне корпуса имеется преобразователь 1 частоты вращения шарика в унифицированный электрический сигнал. Для небольших расходов используют шариковые расходомеры с тангенциальным подводом жидкости.

Шариковые расходомеры используют в трубопроводах диаметром от 10 до 600 мм. Их показания не зависят от вязкости и плотности вещества.

В качестве передающих преобразователей турбинных и шариковых расходомеров применяют магнитоэлектрические и дифференциально-трансформаторные. Магнитоэлектрические преобразователи создают значительный тормозной момент, поэтому их используют в трубопроводах диаметром более 200 мм, где возникают большие крутящие моменты. При меньших диаметрах применяют дифференциально-трансформаторные преобразователи, в которых лопасти турбины или шарик при вращении меняет ферромагнитную массу сердечника нижней катушки, вследствие чего на выходе возникает напряжение, модулированное по амплитуде сигналом, пропорциональным частоте вращения шарика или турбины. Далее этот сигнал усиливается и преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока.

Скоростные и объемные счётчики количества жидкости

Тахометрические счетчики применяют для измерения количества протекающей жидкости (воды, бензина, мазута) с давлением до 1,6 МПа. Счетчики характеризуются следующими параметрами:

·  диаметром входного патрубка;

·  потерей давления, вызываемой прибором; нижним и верхним пределами измерения; порогом чувствительности;

·  предельно допускаемым избыточным давлением и предельной температурой измеряемой жидкости.

По принципу действия выпускаемые тахометрические счетчики количества жидкости разделяют на скоростные и объемные.

Скоростные счетчики широко распространены в системах водоснабжения и тепловых сетях для учета отпускаемого потребителям количества холодной и горячей воды. На ТЭС их применяют в основном для измерения расхода технической воды.

В качестве чувствительных элементов в скоростных счетчиках применяют турбины (с аксиальным подводом вещества) или крыльчатки (с тангенциальным подводом вещества). Счетчики снабжены суммирующими устройствами, которые преобразуют угловую скорость чувствительного элемента в угол поворота стрелочного указателя. Основная погрешность скоростных счетчиков не превышает 2%.

Объемные счетчики широко применяют в химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, но из-за неприемлемых технических характеристик не используют на ТЭС.

Принцип их действия основан на отмеривании опреде­ленного объема проходящего через прибор вещества и суммировании результатов измерения. К объемным относят поршневые, с овальными шестернями и ротационные счетчики.

Электромагнитные и ультразвуковые расходомеры

Рассмотренные ранее методы измерения расходов были связаны с установкой чувствительного элемента прибора в потоке измеряемой жидкости, в результате чего с течением времени происходит его износ, ухудшение точности, а также потеря давления в потоке. Существует ряд приборов для измерения объемного расхода жидкостей, чувствительный элемент которых не имеет непосредственного контакта с измеряемым веществом, что позволяет использовать их там, где работа других расходомеров невозможна (например, при измерении расхода агрессивных сред — кислот, щелочей, растворов и взвесей). К таким приборам относят электромагнитные и ультразвуковые расходомеры.

Электромагнитные расходомеры изготовляются классов точности 1 и 1,5 с постоянным и переменным магнитным полем. Первые расходомеры из-за эффекта поляризации у электродов применяют для определения расхода жидкометаллического теплоносителя, вторые — для определения расхода электропроводных растворов. Принцип их действия основан на возникновении э. д.с в проводнике, пропорциональной скорости его движения в магнитном поле. Роль проводника в расходомере иг­рает электропроводная жидкость, а магнитное поле создается внешними устройствами. Измеряя наведенную э. д.с, можно определить среднюю скорость жидкости, а следовательно, и ее расход.

Недостатками электромагнитных расходомеров являются:

·  чувствительность к помехам от переменных электро­магнитных полей;

·  ограничения по электрической прово­димости измеряемой среды.

Ультразвуковые расходомеры служат в основном для измерения расхода жидкостей. Принцип их действия основан на использовании ультразвука, скорость которого относительно трубопровода зависит от скорости измеряемого потока. Эти расходомеры состоят из излучателя и приемника ультразвуковых колебаний. Приемник в виде пьезоэлемента преобразует механическую деформацию, вызванную ультразвуком, в электрический сигнал. Скорость потока определяют измерением интервала времени Dt прохождения ультразвуковых импульсов по потоку и против него.

По методу измерения интервала Dt ультразвуковые расходомеры разделяют на частотные, фазовые и времяимпульсные.

Достоинствами ультразвуковых расходомеров являются возможность установки прибора на трубопроводах диаметром от 10 мм и более, а также измерение расхода любых жидких сред. Их недостатками — необходимость индивидуальной градуировки, зависимость от профиля скоростей, который меняется с изменением расхода, влияние на показания изменений физико-химических свойств вещества и его температуры, от которых зависит скорость ультразвука. Основная погрешность этих расходомеров при отсутствии коррекции на изменение скорости звука составляет 3—4 %.