Лекция 17.

План:

17.1 Типы стандартных сужающих устройств.

17.2 Выбор и установка сужающих устройств.

17.3 Дифференциальные манометры.

17.1Виды стандартных сужающих устройств:

• Диафрагма

• Сопло

• соплоВентури

По способу отбора давления к дифманометру сужающие устройства делятся на:камерные и бескамерные

Наличие кольцевых камер позволяет усреднить давление по окружности трубопровода, что обеспечивает более точное измерение перепада давления.

Точность измерения расхода с помощью диафрагм зависит от степени остроты входной кромки отверстия, влияющей на значение коэффициента расхода α. Кромка не должна иметь скруглений, заусенцев и зазубрин.

Для изготовления проточной части диафрагм и сопл применяются материалы, устойчивые против коррозии и эрозии, т.е. Нержавеющая сталь, а в некоторых случаях – латунь или бронза.

Более сложными сужающими устройствами являются обычные (а) и укороченные (б) сопла Вентури, имеющие входную часть в виде нормализованного сопла, небольшую цилиндрическую горловину с расчетным диаметром d₂₀ и выходной конус.

У обычных сопл диаметр конца выходного конуса равен диаметру трубопровода, а у укороченных меньше. В обоих случаях угол j конуса выбирается 5 – 30 ^о.

Профиль сопл Вентури близко соответствует свободному изменению формы потока при прохождении через сужающее устройство. Выходной конус обеспечивает восстановление большей части перепада давления, создаваемого прибором, и, следовательно, приводит к значительному снижению остаточной потери давления.

17.2 При выборе сужающего устройства учитывают

• Требуемую точность измерения

• Условия изготовления и установки

• Значение безвозвратной потери давления

• потеря давления (энергетические потери) в сужающих устройствах увеличивается в следующей последовательности: труба Вентури, длинное сопло, диафрагма

• при одних и тех же значениях т и DР и прочих равных условиях сопло позволяет измерять больший расход, чем диафрагма, и обеспечивает более высокую точность измерения по сравнению с диафрагмой (особенно при малых значениях т)

• изменение или загрязнение входного профиля сужающего устройства в процессе эксплуатации влияет на коэффициент расхода диафрагмы в большей степени, чем на коэффициент расхода сопла

В качестве сужающего устройства чаще всего применяется диафрагма, которая является наиболее простым сужающим устройством и может быть выполнена в любой механической мастерской.

Сопло выбирается в случаях, когда необходимо уменьшить влияние коррозии и эрозии сужающего устройства на результаты измерения.

Кроме того, сопло используется при малых значениях d₂₀, когда трудно изготовить и сохранить в процессе измерения достаточно острой входную кромку диафрагмы.

Сопло Вентури достаточно громоздко и сложно в изготовлении. Серийно оно не изготовляется.

Сопло Вентури позволяет измерить расход с меньшими потерями, чем диафрагма и сопло, но оно менее изучено.

Сужающие устройства непосредственно ввариваются в прямые участки трубопроводов.

Сужающее устройство (СУ) выполняет функции первичного преобра­зователя, устанавливается в трубопроводе и создает в нем местное сужение, вследствие чего при протекании вещества статическое давление уменьшается, создается перепад давления DР = P₁ – Р₂, за­висящий от скорости потока и, следовательно, расхода жидкости, измеряемый дифманометром.

СУ должно располагаться ^ перпендикулярно к оси трубопровода (по отвесу с максимальным отклонением не больше 1°).

Чтобы не нарушилась гидродинамика потока до и после СУ трубопровод должен быть прямым, без заусенцев и сварных швов.

Длина прямого участка перед СУ зависит от типа местного сопротивления, от D₂₀ и от m. Длина L до и после СУ определяется из графиков.

Минимальное L расстояние от местного сопротивления до СУ = 6×D₂₀.

Æ импульсных трубок дифманометра ³ 8 ¸ 12 мм.

Импульсные трубки должны прокладываться вертикально, допустимо горизонтально с уклоном 1:10, близко к друг другу для одинакового значения плотности и температуры.

При измерении расхода жидкости дифманометр рекомендуется располагать нижеСУ. При установлении дифманометра выше СУ устанавливают газосборники 7 с вентилями для продувки.

При измерении расхода газа дифманометр рекомендуется устанавливать выше СУ. Иначе устанавливают конденсатосборники 6.

При измерении расхода пара все соединительные линии заполнены конденсатом Þ их прокладывают так же как и при измерении расхода жидкости.

Стандартная диафрагма может применяться без градуировки в трубопроводах диаметром D_20° ³ 50 мм (D_у= 50¸1600 мм; Р до 40 МПа) при условии 0,05 £ m £ 0,7.

Стандартное сопло устанавливается на трубопроводах с D_20° ³ 50 мм (при измерении газа) и D_20° ³ 30 мм (при измерении жидкости) при условии 0,05 £ m £ 0,65.

Сопло Вентури устанавливается на трубопроводах с D_20° ³ 50 мм при условии 0,05 £ m £ 0,6.

17.3 Дифференциальные манометры служат для определения перепада давления между двумя точками измерения в жидкой, газовой или паровой среде.

По принципу действиядифманометры делятся на:

• Механические

• Бесшкальные с электрической дистанционной передачей показаний

По типу чувствительного элемента механические дифманометры делятся на:

• мембранные

• сильфонные

• колокольные

• кольцевые

Чувствительным элементом прибора является мембрана 1 с жестким центром 2, работающая совместно с винтовой цилиндрической пружиной 5. Мембрана, укрепленная между двумя крышками корпуса прибора, образует две камеры, к которым подводятся давления Р₁ и Р₂. Снаружи разделительной трубки 4, изготовленной из немагнитной нержавеющей стали, находится дифференциально-трансформаторный преобразователь 6. Для обеспечения устойчивости нуля прибора между жестким центром мембраны и корпусом установлена дополнительная пружина 7, создающая предварительное натяжение основной измерительной пружины 5.

Под действием разности давлений (Р₁ – Р₂) жесткий центр мембраны и связанный с ним полый сердечник 3 дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещаются до тех пор, пока сила, вызываемая разностью давлений, не уравновесится силой упругости винтовой пружины. Перемещение сердечника изменяет взаимную индуктивность между обмотками преобразователя, а вместе с тем и напряжение (ЭДС) на выходе прибора.
Выходной сигнал дифманометра пропорционален измеряемой разности давлений.

Выбор промышленного дифманометра-расходомера производится исходя из технической характеристики прибора и условий измерения.

Верхний предел измерений дифманометра-расходомера выбирается из стандартного ряда чисел согласно ГОСТу 18140-77. Верхний предел определяется заданным максимальным расходом среды.

Для дифманометра-расходомера определяется также предельный номинальный перепад давления, принимаемый исходя из допускаемой потери давления в сужающем устройстве.