Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

В соответствии с законом Бернулли в мес~е сужения скорость движения ж««в кос~и увеличивается, а давление падает. По величине перепада давления др - Р— Р« я р и« можно рассчитать скорость жидкости. Расход пропорционален ««др; коэффицие««« пропорциональности зависит от геометрии сужения.

Для измерения можно нсполь' зовать смещение мембраны, возникающее из-за увеличения давления. Если мембрв' на соединена с магнитным сердечником дифференциального трансформатора егв выходное напряжение также будет пропорционально Разности давлений и, с вдова' ий и, следа тельно, расходу жидкости (рис.

4.16 а). датчики давления 4 16 Измерение расхода по разности давлений: а — общий подход с использованием сужения трубопровода; б — принцип трубки Бентури Б месте сужения всегда присутствуют потери на трение, которые можно умень- я«ить за счет выбора гидродинамически обтекаемой формы.

Примером такого уст- ройства является трубка Вентури (рис. 4.16 б), которая состоит из сужающегося и расширяющегося сопел. Такая конструкция приводит к уменьшению вихреобразова- вяя при прохождении потока через наименьшее сечение и позволяет пренебречь по- терями иа трение. Трубки Вентури обычно используются для измерений больших расходов в открытых каналах; однако их стоимость, как правило, выше, чем сто- имость обычных дифференциальных расходомеров. Расход можно измерить турбиной со счетчиком частоты вращения, поскольку он пропорционален скорости вращения.

Обычно этот принцип применяется в расхода- меРах, которые выдают импульс при прохождении через турбину определенного ко- "нчества жидкости. Такай измеритель можно использовать только для чистых жид- костей, так как любые твердые частицы будут мешать вращению турбины. ПРостой способ измерения объемного расхода основан на свойствах распростра- нения льт я ультразвука в жидкости. В результате ультразвукового измерения можно по- лУчить с е ь среднюю скорость жидкости, которая определяется по скорости распростра- нения ль ультразвуковых волн. В предположении, что эта скорость равна средней скорости Р и движения жидкости (скорость считается средней потому, что в действи- тельности оп и опа неравномерно Распределена по сечению и меняется от точки к точке), объемный ас в«аа~ с й Расход получается простым умножением полученной скорости на плосечения трубопровода.

ульт азв к вреобразовател Р звУковое измерение выполняется с помощью двух пьезоэлектрических Р вателей, помещенных по разные стороны трубы на расстоянии (вдаль оси "ия и ямо краиней мере 100 мм друг от друга; они могут работать как в режиме излу( Рямом), так и в режиме отражения (рис. 4.17), оп Существуют в уют два основных способа ультразвуковых измерений; один основан иа "Ределении в е. и времени прохождения волны через жидкость, другой — на изменении астат«я Пе вый ос способ связан с измерением разницы во времени распространения после- ости импульсов в жидкости (скорость звука зависит от вида жидкости; она авателы«аст оставляет ° т 344 м/с в воздухе при комнатной температуре и 1483 м/с в воде).

Сначала 148 Глава 4. ВхоД и выхоД физических пРоц ес„ первый пьезопреобразователь генерирует группу импульсов, а второй принима ае! затем они меняются ролями; второй преобразователь становится излучателем, а '[ ' 'аче вый — приемником. В одном случае составляющая скорости жидкости и. сохну чивает время пробега волны, в другом — уменьшается.

Исходя их двух измер Рева можно определить среднюю скорость жидкости и. а льезозлехтричео[ие б лреобразователи (Ъзлуча)лели клриеияики) аачехл)рРичесхий акчель Рис. 4.17. Принцип ультразвукового измерения расхода: а — прямой метод; б — метод отражения Второй способ основан на разности частот излученных и принятых импульшк Составляющая о . сова скорости жидкости влияет на длину волны ультразвукоаш импульсов (эффект Доплера), что означает, что их частота увеличивается в одв0"' направлении и уменьшается в другом. Из разности частот можно найти среднпв скорость жидкости, Достоинство этих способов состоит в том, что результат не заза сит от скорости распространения звука в конкретной жидкости и поэтому не трсб1' ется специальной градуировки устройства, поскольку измерения в разных напраал' евк!! ниях компенсируют друг друга.

В обоих случаях, однако, на результат измерев" влияют неоднородность жидкости, пузырьки или твердые частицы. иле! Другое преимущество ультразвуковых измерений состоит в том, что датчиКИ л ко монтируются на трубе (существуют даже переносные приборы), не требуют н т нзя! пения ее конструкции, не влияю~ на характеристики потока (нет потерь давя вленк! уса[ в месте установки датчика). Точность измерений такая же, как и для датчиков дру ' типов, — в пределах 0.5-1 % от измеряемой величины. Мап[итные датчики расхода работают на основе закона Фарадея, который ут веря' дает, что в проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает э.д.с., велич ина ак орой пр мо пропорциональна индукции магнитного поля скорости движени и я и!)к оля! водника; э.дкх ориентирована в пространстве перпендикулярно направлению пол движению проводника.

При магнитном измерении Расхола проводник образуетр движущимися ионами злектропроволя!цей жидкости' проводимость жидкости дояя на составлять по крайней мере 0.1 мкСм/см. Магнитное поле создается двумя обмо! ч![ камн, расположенными по разные стороны трубы питаюп[имися переменным и' вые датчики 4 4 диалогов тоянным ~оком. Э.д.с., индуцируемая в жидкости, измеряется пим посто н и[.

золнрованным льсяру ми электродами; она пропорциональна расходу. Можно покаЯмл ~, противоположными точками трубы мало зависит от распредесечению трубы (профиля скорости). Поскольку принято, что сеоростей по сечен ленив с убы постоянн о, то выходное напряжение пропорционально расходу. б измерения расхода жидкости в трубе основан на эффекте ед ю!Пни спосоо изм Кагшап). Если тело определенной формы помещено в поток жидКа[[мана(чоп агп1 и . '- ф~" " ой струе возникает турбулентность, порождающая области е, которые можно обнаружить датчиками. Частота порождее сменным давлением, ко порциональна скорости жидкости.

Из-за весьма сложной завивихРей пРЯмо проц ори дом и скачками давления и влияния других факторов (наприснмости междУ Расходом и мер, мп ратурь 1 Р в ) ихревые расходомеры требуют специальных электронных чстройство ра от и, б б к, которые обычно монтируются вместе с датчиком. За исключением маг и е магнитных методов измерения расхода все другие способы основаны па на людени к б, ю ении каких-либо гидродинамических характеристик потока Точность измерений лля л и" ля ламинарных потоков выше, чем для турбулентных.

Для исключения влияния р ния различных элементов гидравлического тракта (насосов, изгибов и соединений труб и т, д.) во всех случаях требуется, чтобы до и после датчика были сглаживающие прямолинейные участки трубопровода длиной, равной по крайней мере 10-кратному диаметру, — они не должны содержать каких-либо вносящих возь!Ущения элементов (клапанов, сужений и т.

п.). Такие участки трубопровода необходимы для придания потоку ламинарного характера и для гашеаня турбулентности. Измерение массового расхода Во многих случаях змее~о объемного расхода или скорости жидкости необходимо 'пать массовый расход. Если известна плотность несжимаемой жидкости, то массовый Рас"од рассчитывается непосредственно по объемному с учетом, если необходимо, [емпературы, давления и вязкости. 11ач[рактике, однако, плотность часто неизвестна. Многие попытки определить массовый расход на основе измерения сил и ускоре ""й потерпели неудачу Один принцип, однако, получил промышленное примене""е — это измерение массового расхода на основе гиростатического метода и влияпвя Ускорения силы Кориолиса Во вращающейся системе на массу, движущуюся вдоль радиуса, действует сила, ""змваемая силой Кориолиса.

Характеристики

Список файлов книги