Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производств 
 

Реферат 

по дисциплине «Компьютерное управление производственным оборудованием» 

Расходомеры 

ОГУ 220301.6010.15 Р 
 
 

                                        Руководитель:

                                        ___________________ Зобков М.С.

                                        “____”__________________2010 г.

                                        Исполнитель:

                                        студент группы 07АТП

                                        ___________________Каркач А.С.

                                        “____”__________________2010 г. 
 

Оренбург 2010

 

Содержание 

Введение 3

1 Расходомеры 4

2 Тахометрические расходомеры 5

3 Струйные расходомеры 9

4 Ультразвуковые расходомеры 10

5 Электромагнитные расходомеры 11

6 Вихревые расходомеры 13

7 Расходомеры постоянного перепада давлений 14

8 Расходомеры переменного перепада давлений 16

9 Корреляционные расходомеры 18

10 Кориолисовые расходомеры 19

11 Сравнительная таблица расходомеров 21

Список использованной литературы 22

 

Введение

 

       Измерение расхода и массы веществ (жидких, газообразных, сыпучих, твердых, паров и т. п.) широко применяется как в товароучетных и отчетных операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими процессами. Оптимальное управление многими технологическими процессами основывается на смешивании различных компонентов и ингредиентов, входящих в состав изготовляемого целевого продукта, в строго определенных соотношениях, изменение которых может привести к нарушению хода процессов и получению некачественного готового продукта.

       Расход вещества — это масса или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м³/с (м³/ч и т. д.), а массовый — в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.). Расход вещества измеряется с помощью расходомеров.

 

       1 Расходомеры

 

       Расходомер — прибор, измеряющий расход вещества, проходящего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство со счетчиком и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора.

 

       2 Тахометрические расходомеры

 

       Расходомеры этой группы широко применяются во всех отраслях промышленности. Принцип  их действия основан на использовании  зависимостей скорости движения тел, помещаемых в поток, от расхода веществ, протекающих через эти расходомеры. Широко распространены турбинные, шариковые и камерные расходомеры.

       В турбинных расходомерах в измерительной камере по оси потока устанавливается специальной формы крыльчатое колесо или турбина, частота вращения которых прямо пропорциональна скорости протекающих через трубопровод жидкости или газа. С осью турбины при помощи механического редуктора или магнитной муфты связан механический или электронный счетчик числа оборотов. Определенным подбором передаточного числа редуктора, а также соответствующим расчетом параметров измерительной камеры можно получить показания шкалы счетчика непосредственно в единицах измеряемой среды.

       

       Рисунок 2.1 –Схема турбинного расходомера

       Камерные  тахометрические расходомеры представляют собой один или несколько подвижных элементов, отмеривающих или отсекающих при своем движении определенные объемы жидкости или газа. Овально-шестеренчатый счетчик жидкостей состоит из двух одинаковых овальных шестерен, вращающихся под действием перепада давления жидкости, протекающей через его корпус. За один полный оборот шестерен отсекается четыре дозирующих объема. Учет жидкости основан на отсчете числа оборотов шестерен.

Рисунок 2.2 – Схема счетчика жидкости с овальными шестернями 

       Шариковые расходомеры представляют собой  специальную камеру с фланцами для  подключения к измерительному трубопроводу. На пути потока жидкости размещается струенаправляющий аппарат 1, с помощью которого жидкость двигается по винтовой линии вокруг оси трубопровода. Далее находится свободно плавающее тело — шарик 3, движению которого далее в осевом направлении препятствует ограничительное кольцо 4. Шарик под действием силы гидродинамического давления будет вращаться в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода. На корпусе прибора 5 в зоне вращения шарика находится устройство для съема сигнала 2.

       

       Рисунок 2.3 – Схема шарикового расходомера 

       Преимуществами  крыльчатых и турбинных расходомеров являются:

• сравнительная простота;
• отсутствие электронных устройств в конструкции расходомеров;
• менее жесткие требования к наличию прямых участков измерительных трубопроводов.

       Однако  им присущи следующие серьезные недостатки:

• вероятность засорения опорных подшипников осей турбин, что требует особой конструкции этих подшипников (невозможно выполнить для всех сред);
• вероятность отложения загрязнений на лопастях турбин (крыльчатках), особенно при работе в загрязненных средах природного газа и в насыщенной известью воде;
• сильная зависимость показаний величины расходов газов от величины избыточного давления в измерительном трубопроводе, что требует установки перед такими счетчиками систем поддержания постоянного давления;
• необходимость применения электронных вычислителей-корректоров в средах с переменной температурой, плотностью и давлением, что сильно удорожает систему;
• трудность съема показаний с механического счетчика при интеграции приборов в систему АСУ ТП.

 

       3 Струйные расходомеры

 

       В них используется принцип действия генератора автоколебаний. В приборе часть струи потока жидкости или газа ответвляется и через так называемый канал обратной связи “а” и поступает на вход устройства, создавая поперечное давление на струю. Последняя перебрасывается к противоположной стенке трубопровода, где от нее снова ответвляется часть потока, подаваемая через канал “б” на вход прибора; в результате струя переходит в первоначальное положение и т. д. Такой переброс происходит с частотой, пропорциональной расходу контролируемой среды, и сопровождается изменением давления в каналах “а” и “б”, что позволяет датчику давления воспринимать автоколебания.

       

       Рисунок 3 – Схема струйного расходомера 

       Характеристики  данной группы расходомеров:

• диаметр трубопроводов 2-25 мм;
• температура среды от —263 до 500 °С;
• давление до 4 МПа;
• диапазон измерений 10:1;
• отсутствие подвижных элементов;
• погрешность-1,5% от макс. расхода.

 

       4 Ультразвуковые расходомеры

 

       В основу их работы положено использование  разницы во времени прохождения  ультразвуковых колебаний (более 20 кГц) в направлении потока контролируемой среды и против него. Электронное  устройство формирует электрический  импульс, поступающий на пьезоэлемент П₁, который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П₂, преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П₁ и т.д. Контур П₁-П₂характеризуется частотой f₁ повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды. Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, то есть от пьезоэлемента П₂ к пьезоэлементу П₁. Контур П₂-П₁ характеризуется частотой f₂ повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды. Далее электронное устройство определяет разность Df указанных частот, которая пропорциональна скорости (расходу) среды.

       

       Рисунок 5 – Схема ультразвукового расходомера

       5 Электромагнитные  расходомеры

 

       Действие их основано на прямо пропорциональной зависимости расхода от эдс, индуцированной в потоке электропроводной жидкости (минимальная удельная электрическая проводимость 10^-3-10^-4 См/м), движущейся во внеш. магнитное поле, которое направлено перпендикулярно оси трубопровода. Эдс определяется с помощью двух электродов, вводимых в измеряемую среду диаметрально противоположно через электроизоляционное покрытие внутри поверхности трубопровода. Приборы позволяют измерять расход различных пульп, сиропов, агрессивных и радиоактивных жидкостей и т. д. при давлениях обычно до 2,5 МПа (иногда до 20 МПа); диаметр трубопроводов, как правило, 2-3000 мм. Во избежание поляризации электродов измерения проводят в переменном магнитном поле. Допустимые температуры контролируемой среды определяются термостойкостью электроизоляционных покрытий.