evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Вращение стального стержня в поле постоянного магнита индукционного преобразователя генерирует в катушке импульсы напряжения. Их частотаХ пропорциональна частоте вращения турбинки и, следовательно, расходу жзщкости. Вторичным преобразователем является частотомер, проградуированный в едияицах расхода. Турбинные расходомеры приме~иются для измерения расхода чистых жидкостей. Твердые примеси ухудпюют качество подшипников, увеличивают трение н погрешность расходомера. Расходомер требует индивидуальной градуировки, поскольку его градуировка справедлива. лишь для одного распределения скоростей жидкости по сечению трубы. При постановке турбинки в трубу другого диаметра распределение скоростей будет иным и градуировка изменится. Погрешность турбинных расходомеров обычно имеет порядок 0,3 — 1,5%, хотя имеются приборы с погрешностью 0,1 %.
Расходомеры этого типа могут иметь постоянную времени (до 1 — 50 мс). Их можно применять для измерения расхода переменных и пульсирующих потоков, Аналогичные преобразователи служат для измерения скорости потока жидкости в различных точках сечения канала или русла реки. Они могут также использоваться для измерения скорости судна относительно воды. Для измерения расхода воды и других электропроводных жидкостей могут использоваться индукционные расходомеры, устройство которых показано на рис. 4.88, Жццкость, расход которой измеря- ется, текает по трубе 1, изготовленной из изоляционного материала. руба находится между полюсами магнитной системы 2.
Магнит- " поток возбуждается переменным током промышленной частоты в обмотке 3. Через трубу проходят два диаметральна расположенные щектрод 4, касающиеся жидкости. Прн ее протекании между электродами появляется ЭДС. Можно считать, что в течение некоторого малого интервала времени ть г магнитная индукция В в жидкости между полюсами остается постоянной. Электроды, жидкость между ними и измерительная цепь образуют замкнутый контур, причем один его проводник (жидкость) перемещается в магнитном поле. При его перемещении со скоростью а в контуре, имеющем одни виток (ю = 1), согпасно закону электромагнитной индукции индуцнруется ЗДС (4.234) е=Вид, где а' — длина "проводника", движущегося в магнитном поле, равная внутреннему диаметру трубы В.
Поскольку нндукция изменяется гармонически с частотой питающего напряжения, то индуцированная ЗДС изменяется таким же образом. Ее действующее значение (4.235) где  — действующее значение индукции. ЭДС пропорциональна скорости протекания жнцкости и, следовательно, ее расходу. ЭдС преобразователя усиливается усипителем переменного тока и подается на указатель.
Значение ЭДС может также из~~ряться и регистрироваться автоматическим потенциометром переменного тока. Генерируемая ЭдС имеет порядок нескольких милливольт и соизмерима с ЭДС, трансформируемой в измерительный контур непосредственно с обмотки возбуждения. Для компенсации последней служит доцолннтельная обмотка 5 и переменный резистор Я. В обмотке трансформируется ЭДС, н часть ее подается в измерительный контур в противофазе с паразитной ЭДС.
С помощью резистора 11 величина компенсирующей ЭДС подбирается равной паразитной ЭДС и компенсирует ее. Индукционные расходомеры пригодны для измерения расхода вязких, агрессивных и сильно загрязненных (пульп) жидкостей, удельное сопротивление которых не должно превышать 10з — 10' Ом.м. Расходомеры безынерционпы и могут служить для измерения расхода быстропеременных и пульсирующих потоков. Индукционные расходомеры типа ИР-1М имеют диаметр условного проходного отверстия от 10 до 80 мм.
Верхние пределы измерения — от 0,32 до 160 мз1ч. Основная погрешность 1 — 1,6%. Для измерения жидкости в открытых руслах и не полностью заполненных трубопроводах может применяться щелевой расходомер. Он имеет (рис. 4.89, а) резервуар 1, в который из трубы 2 наливается жнд.
кость. Перегородки 3 служат для ее успокоения. В стенке резервуара есть щель 4„из которой жидкость свободно вытекает. Шаль треугольной формы показана на рис. 439,б. Уровень жидкости в резервуаре л зависит от измеряемого расхода. С помощью поплавкового уровне- мера уровень жидкости преобразуется в показания прибора. Для определения функции преобразования резервуара со щелью вьщелим на высоте у слой жидкости толцшной ду. Внутри резервуара жидкость неподвижна, ее скорость гр = 0; слой находится под дав- лением (4.236) Р = Р8(~ — У) Р где р — плотносп, жидкости; я — ускорение свободного падения.
В щели хпщкость движется со скоростью истечения тщ, гидростатвческое давление не уравновешивается стенкой и равно нулю (пщ = = О) уравнение Бернулли (4.228) для щели и внутренней части слоя имеет вид т ' Рг = р 98 = Ь вЂ” Ъ Ш Р (4.237) откуда скорость истечения составляет % Ф:ЭУ. Рас д иэ вьщеленного сечения аа - е - ~Ггя<ь — яь. Щ (4.238) (4.239) ! где а — коэффициент расхода, учитывающий потери энергии н зависящий от свойств жидкости; х — ширина щели на уровне у.
Если ширина щели х = Ь постоянна, то, интегрируя (4.239), полу- чаем Ь 2 Д = аЬъ/2а (,/à — уЫу = — аЬ|/2ай~12. и 3 (4.240) Уровень жидкости перед щелью постоянной ширины нелинейно зависит от расхода. Изменяя профиль щели х = т'(у), как показано на рис. 489,б, можно приблизить эту зависимость к линейной. Щелевые датчики расхода типа ШР-1875 имеют пределы измерения от 63 до 250 м /ч. Их основная погрешность не превышает + 35 %. 4З.4. Измерение концентрации 237 В автоматизированном производстве для измерения концентрации наибольшее применение нашли методы, основанные на зависимости физических свойств многокомпонентной системы от содержания ее компонентов. Наиболее просто концентрация определяется в бинарной системе, состоящей из двух компонентов.
В этом случае достаточно определить относительное содержание х одноговещества, так как относительное содержание другого равно 1 — х. Для определения концентрации х используется зависимость физических свойств, таких, как плотность, вязкость, электропроводность, теплопроводность и др., от состава данной бинарной системы. При однозначной зависимости прибор, измеряющий зто свойство, может быль проградуирован в единицах концентрации.
а/ К сожалению, любое физическое свойство с зависит не только от концентрации х, но нот внешних условий и,в частности, от температуры Й анализируемой смеси: а = р(х, тг). (4. Вследствие этого результат измерения концентрации также зависит от температуры: (4.242) х =Яа, 9). Для исключения температурной зависимости нужно либо стабилизировать температуру, либо вводить поправку на температурную погрешность, применять специальные схемы и методы измерения. Если температура изменяется незначительно, то для определения концентрации раствора лугам измерения его плотности р может быть использована установка, схема которой приведена на рис.
4.90,а. Анализируемая жидкость наливается в бак 1 до постоянного уровня. Постоянство уровня обеспечивается сливом излишка жццкости. В баке на глубине й с помощью дифференциального манометра 2 измеряется избьпочное гнцростатическое давление. Разнос~в давлений в жидкости р и атмосферного ре пропорциональна плотности жидкости ". , (4.243) р — Ро = кяя, где 8 — ускорение свободного падения. Недостаток установки заключается в том„что если в жидкости имеются твердые взвешенные частицы, то с течением времени они могут засорить трубку, соединяющую бак с манометром.
Большую падеж" 238 ность имеет схема, приведенная на рнс. 4.90,б. В бак с жидкостью 1 на глубину й, которая поддерживается постоянной, опущена труба 2. Через нее в жидкость пропускается воздух. В грубее помощьюдифференциального манометра 3 измеряется давление р. Избыточное давление ре и плотность жидкости связаны соотношением Г4.243) . Бла.одаря прокачиванию воздуха выходное отверстие трубы не забивается твердыми частицами. Расход воздуха должен быль небольшим, чтобы перепад давления от дифференциального манометра до выходного отверстия трубы был незначителен.
В обеих установках дифференциальный манометр может быть проградунрован в единицах гаотности жидкости или концентрации растворенного вещества. Концентрация электролитов может быль определена с помощью электрических преобразователей или электрохимнческих преобразователей другого типа. Физические свойства газов обычно линейно зависят от их конценз.- рации, причем чем меньше их давление, тем точнее соблюдается линейность. В бинарных смесях а = йх + ае, (4.244) где а — значение физической величиньд х — концентрация одного из ьо нгоненгов; ае — значение физической величины, присущее второму компоненту.
При анализе состава газов широко используется зависимость теплопроводности газа отего состава. На рис. 4.91 схематически показан термокондукгометрическнй преобразователь, преобразующий изменение теплопроводности газа в изменение сопротивления. Преобразователь представляет собой металлическую трубку 1, по оси которой натянута платиновая проволока 2, нагреваемая электрическим током.
Через трубку проходит анализируемый газ. Тепло, выделенное электрическим током 1, посредством теплопроводности газа передается на стенки трубки и рассеивается в окружающей среде. При изменении состава газа изменяются его теплопроводность„количество тепла, отданно-, го нагретой проволокой, и ее температура. Следовательно, изменяется сопротивление проволоки. Преобразователь и режим его работы рассчитываются таким образом, чтобы наибольшее количество тепла нагретой проволоки рассеивалось путем теплопроводносги через анализируемый газ. Поскольку проволока по своей длине нагрета неодинаково — в середине ее температура максимальва, а в местах заделки она равна температуре трубы — то вдаль проволоки имеет место поток тепловых потерь. Для его уменьшения проволока берется достаточно длинной и тонкой, Отношение ее длины к толщине должно быль не менее 500. Для уменьшения потерь посредством излучения проволока не нагревается выше 200 — 300 'С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
