Экспериментальная аэромеханика (стр. 2 из 2)
Принцип действия приборов с переменным перепадом давления основан на измерении перепада давления образующегося в результате изменения скорости измеряемого потока на специальном сужающим устройстве, которое называется диафрагма. При протекании жидкости или газа через сужающее устройство часть потенциальной энергии переходит в кинетическую энергию. При этом средняя скорость потока в сечении повышается, а давление уменьшается. Таким образом, при протекании жидкости или газа образуется разность давления, до и после сужающего устройства. Разность давления (перепад) зависит от скорости протекающего вещества. Величина перепада давления измеряется специальными устройствами, которые называются дифференциальными манометрами (дифманометрами). К стандартным сужающим устройствам относятся: диафрагма, сопла, трубки Вентури. Самое большое распространение получили диафрагмы. Диафрагма представляет собой металлический диск с коническим отверстием.
Приборы переменного перепада давления
Дифманометр с пневматической передачею показаний
Измерительный блок дифманометра состоит из двух камер 1 и 2 - плюсовая и минусовая. Внутри этих камер находится мембраны, жесткий центр которых с помощью толкателя 3 изменяет положение рычага 4. Рычаг в свою очередь является заслонкой, которая перемещаясь, изменяет давление в линии сопла 5. Давление питания Рпит подается на пенвмо реле 6, а из него на сопла, на сильфон обратной связи и на ход, изменения давления в линии сопла вызовет изменение выходного сигнала в переделах от 0,2 до 1кгс/м2.
Дифманометр работает со вторичными пневматическими приборами. Сильфон обратной связи 7 служит для уравновешивания входного сигнала. В приборе также предусмотрено установка корректора от 0 до 8
Дифманометр с электрической передачею показаний ДРМ
Дифманометр состоит из двух камер плюсовой и минусовой, внутри этих камер находятся мембранные коробки 3 связанные между собой и заполненные дистиллированной водой. Жесткий центр верхней мембранной коробки связан со штоком 4, на другом конце штока закреплен плунжер 5 индукционной катушки деференциально-трансформаторного преобразователя.
Индукционная катушка имеет первичную обмотку 6 и вторичную обмотку 7. На первичную обмотку подключается напряжение питания, а на вторичную обмотку трансформируется напряжение по направлению и величины зависящее от положения плунжера относительно обмоток. Величина выходного электрического сигнала будет пропорциональна изменятся изменению разности давления, следовательно и расходу.
Вторичный прибор дифтрансформаторный КСД-3
Прибор состоит из измерительной схемы, усилителя, реверсивного двигателя. В измерительной схеме прибора находится такая же индукционная катушка как и у дифманометра. Вторичные обмотки этих катушек включены встречно и подключены по входу в усилитель. Если плунжера будут занимать одинаковое положение относительно друг друга, то на входе в усилитель сигнал будет отсутствовать. При изменении разности давления изменяется положение плунжера дифманометра, на входе в усилитель появится сигнал который усилится на усилители до вылечены достаточной для того чтобы привести во вращательное движение реверсивный двигатель. Двигатель с помощью лекало переместит плунжер индукционной катушки прибора до тех пор пока на входе в усилитель сигнал будет равен нулю. Вал двигателя также переместит и стрелку прибора который покажет расход в данный момент времени.
Технические устройства, предназначенные для измерения массового или объемного расхода, называют расходомерами. При этом в зависимости от того, для измерения какого (объемного или массового) расхода предназначены расходомеры, их подразделяют на объемные и массовые. Существует много различных признаков, по которым можно классифицировать расходомеры (например, по точности, диапазонам измерений, виду выходного сигнала и т. п.). Однако наиболее общей является классификация по принципам измерений, по тем физическим явлениям, с помощью которых измеряемая величина преобразуется в выходной сигнал первичного преобразователя расходомера. По принципу измерений расходомеры классифицируют по следующим основным группам (указываемый для каждой классификационной группы расходомеров принцип преобразования относится к их первичным преобразователям — датчикам). 1.Расходомеры переменного перепада давления (с сужающими устройствами; с гидравлическими сопротивлениями; центробежные; с напорными устройствами; струйные), преобразующие скоростной напор в перепад давления. 2.Расходомеры обтекания (расходомеры постоянного перепада—ротаметры, поплавковые, поршневые, гидродинамические), преобразующие скоростной напор в перемещение обтекаемого тела. 3.Тахометрические расходомеры (турбинные с аксиальной или тангенциальной турбиной; шариковые), преобразующие скорость потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента (лопастей турбины или шарика). 4.Электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движущейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС. 5.Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте увлечения звуковых колебаний движущейся средой. 6.Инерциальные расходомеры (турбосиловые; Кориолисов; гигроскопический) , основанные на инерционном воздействии массы движущейся с линейным или угловым ускорением жидкости. 7.Тепловые расходомеры (калориметрические; термоанемометрические), основанные на эффекте переноса тепла движущейся средой от нагретого тела. 8.Оптические расходомеры, основанные на эффекте увлечения света движущейся средой (Физо-Френели) или рассеяния света движущимися частицами (Доплера). 9.Меточные расходомеры (с тепловыми, ионизационными, магнитными, концентрационными, турбулентными метками), основанные на измерении скорости или состоянии метки при прохождении ее между двумя фиксированными сечениями потока. Естественно, приведенная классификация, не полная и неисчерпывающая, поскольку с каждым годом появляются новые методы и средства измерений расхода. В отечественной практике наибольшее распространение получили расходомеры первых пяти групп (переменного и постоянного давления, тахометрические, электромагнитные и ультразвуковые). Эти расходомеры выпускаются серийно и находят применение практически во всех отраслях народного хозяйства. Расходомеры остальных групп используются пока, в основном, для решения специальных измерительных задач (при научных исследованиях, в медицине, криогенике, при измерениях агрессивных и токсичных сред и т. п.), изготовляются единичными экземплярами или малыми партиями и являются на сегодняшний день нестандартизованными средствами измерений. Современная измерительная практика предъявляет очень высокие требования к точности, надежности, быстродействию, функциональности расходомеров. Следует отметить, что в большинстве случаев эти требования противоречивы, т. е. улучшение одних характеристик, как правило, достигается за счет недореализации возможностей улучшения других. Так, увеличение функциональных возможностей приборов за счет усложнения снижает их надежность вследствие возрастания числа подверженных отказам элементов. Увеличение быстродействия снижает эффективность систем автоматической компенсации медленно меняющихся погрешностей, вызванных влиянием внешней среды, параметров измеряемых объектов и т. п. Поэтому развитие измерительной техники, в том числе и расходоизмерительной, сопровождается постоянным поиском разумного компромисса между реализуемыми свойствами приборов, техническими возможностями и экономической целесообразностью. При этом следует иметь в виду, что и „грубые", относительно низкоточные, но недорогие средства измерений всегда будут иметь достаточно большой промышленный спрос, поскольку способны удовлетворить определенный класс практических измерительных задач. Однако резкое повышение точности измерений было и остается важнейшей задачей развития расходоизмерительной техники. Значительная часть серийно выпускаемых расходомеров имеет класс точности (приведенную погрешность) 1—1,5%. Если принять, что измерения преимущественно проводятся в середине шкалы, относительная погрешность этих измерений составляет 2—3 %. С учетом же влияния различных дестабишзируюших факторов действительная погрешность будет еще больше. В то же время для эффективного управления технологическими процессами в нефтяной, газовой, химической отраслях промышленности, энергетическими и транспортными установками, для учетных операций уже сегодня требуется на порядок более высокая точность измерений расхода. Именно это обстоятельство обусловливает необходимость создания и внедрения расходомеров, имеющих класс не хуже 0,1—0,3 %. Характерная особенность расходоизмерительной практики — чрезвычайно широкая номенклатура измеряемых веществ, имеющих различные физико-химические свойства — плотность, вязкость, температуру, фазовый состав и структуру. Поэтому в этой области измерений особенно остро стоит проблема создания приборов инвариантных (малочувствительных) к физико-химическим свойствам измеряемых сред, к неинформативным параметрам входного сигнала.