Пояснительная записка ВКР (1224864), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Приборы долговечны и надежны, в них нет трущихся частей, а подшипники полностью разгружены в осевом и радиальном направлениях. Вязкость рабочих сред может изменяться в более ширoких пределах — от 0,1 до 5000 Н-с/мм2. Созданные конструкции ролико-лопастных расходомеров не требуют переградуировки в течение большого времени, работают в широком диапазоне расходов от 0,025 до 10000 л/мин при высоких (до 40 МПа) давлениях, обеспечивают высокую точность измерения (до 0,1 %).
Данные расходомеры по своим техническим параметрам превосходят (почти на порядок) все существующие отечественные и зарубежные датчики расходов и могут быть использованы на стендовом оборудовании в качестве образцового метрологического средства. Для ролико-лопастных расходомеров характерны бесшумность в работе, чувствительность даже к капельным расходам рабочей жидкости, малая инерционность вращающихся частей, долговечность и надежность.
Его секрет заключен в уникальных конструкторских и технологических решениях, защищенных патентами 11 стран мира. Конструктивную схему и принцип работы прибора можно понять по рисунку 3.3.
В корпусе (1) вращается ротор с лопастями (2). Пространство, ограниченное соседними лопастями, это и есть единица измеряемого объема жидкости (газа).
Жидкость проходит по расходомеру только по пути, обозначенному стрелками. Идти "в обход" или "вспять" не позволяют ролики (3), по которым катится ротор. Ролики не обычные, в их теле проделаны вырезы - туда при вращении попадают лопасти ротора, образуя своего рода односторонний турникет, всегда запертый для обратного хода. Значит, обычные для приборов подобного назначения клапаны становятся ненужными. Работу расходомеров можно увидеть на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Схема работы ролико-лопастного расходомера: 1 - корпус; 2 - ротор; 3 - ролики; 4- единица, измеряемого объема.
Это очень важно, поскольку сокращение количества узлов любого агрегата прежде всего означает увеличение его надежности. Понятно, что вращение ротора и роликов происходит абсолютно синхронно, что обеспечивается специальным зубчатым механизмом.
Попадая в прибор, поток жидкости не меняет направления. Таким образом исключаются турбулентность и кавитация, снижаются потери сопротивления. Очень низкая погрешность измерения объясняется не только самой конструкцией, но и высочайшей точностью изготовления прибора. Несмотря на то, что лопасти ротора не касаются корпуса при вращении, утечка жидкости или газа через микронные зазоры исчезают мала. А раз нет трения - нет и шума.
Напомним, что стука клапанов тоже нет. Отсутствие контакта металл - металл при работе счетчика обуславливает высокую долговечность прибора. Она на порядок выше, чем у высокоточных поршневых расходомеров.
Чувствительность объемного расходомера такова, что для начала вращения ротора достаточно подать на него давление, равное всего 14 мм водяного столба.
Даже на этой упрощенной схеме легко увидеть еще одну важную особенность конструкции ОР: принципиально совершенно неважно, в какую сторону направлен поток измеряемой жидкости. Расходомер одинаково работает в обоих направлениях. Монтировать его можно в любом положении, под каким угодно углом к горизонту. Нет необходимости строго выдерживать горизонталь или вертикаль - на точность работы ОР это никак не влияет.
В качестве дополнительных приборов в комплекте с расходомерами могут использоваться механический суммирующий счетчик типа СКВ или СОР – 40 и электронный преобразователь расхода типа МС – 75. Электронные преобразователи измеряют, фиксируют и запоминают: общий объем жидкости или газа в дм3, прошедших через два расходомера, а также разность их объемов; расход жидкости или газа, проходящий по этим двум расходомерам в дм3/с или дм3/ч; общее время работы в секундах и время проведения экспериментов. Одновременно на табло отображаются текущие время и дата. В оборудование входит также адаптер согласования сигналов первичного преобразователя с входом компьютера.
Серийное производство нескольких типоразмеров ролико-лопастных расходомеров осваивается с 1983 г. Общий вид расходомеров и дополнительного электронного прибора МС – 75, выпускаемых в настоящее время, представлены на рисунке 3.3.
Средние типоразмеры ОР – 40С и ОР – 40/20С используют при испытаниях мощных дизелей (эффективная мощность свыше 300 кВт) тепловозов, самосвалов, судов (морских и речных).
Создатели приборов смогли добиться высокой точности (относительной погрешности) при работе расходомеров на маловязких рабочих средах даже устройствами малых типоразмеров.
Так, в диапазоне расходов не менее 100:1 точность не превышает значений 0,05 — 0,1 %, что превосходит этот показатель других известных расходомеров, счетчиков количества и градуировочные системы.
Рисунок. 3.3 – Расходомер серии ОР
Более высокий технический уровень проводимых испытаний получается при создании полностью автономной топливной системы на пункте диагностики. Вариант такой автономной топливной системы представлен на рисунке. 3.4.
Основное отличие заключается в том, что на пункте реостатной диагностики продублирована топливная система тепловоза, и питание дизеля на время проведения испытаний может производится из стационарного топливного бака. В качестве такого бака рекомендуется использовать бак списанного тепловоза. В автономную систему устанавливаются также базовое оборудование и арматура тепловоза.
Рисунок 3.4 – Автономная топливная система: 1 – топливный стационарный бак;
2 – входной штуцер; 3 – напорный трубопровод;4 – топливоподкачивающий насос; 5 – фильтр грубой очистки; 6 – расходомер; 7 – шланг; 8 – выходной штуцер; 9 – входной штуцер; 10 –фильтр тонкой очистки; 11 – расходомер; 12 – подпорный клапан; 13 – предохранительный клапан; 14 – манометр;15 – выходной штуцер.
После установки дизеля на позицию входной 9 и выходной 10 штуцеры идут на питание дизеля. Затем выполняют подсоединение двух трубопроводов 8 автономной топливной системы пункта диагностики.
Перед пуском дизеля производится прокачка топлива топливоподкачивающим насосом 4. Топливо из стационарного бака 1 через входной штуцер 2 поступает в фильтр грубой очистки 5 и далее через расходомер 6 и шланг 7 поступает в топливную систему тепловоза (к фильтру тонкой очистки топлива тепловоза). При повышенном гидравлическом сопротивлении на каком-либо участке цепи нагнетания срабатывает предохранительный клапан 13. Контроль за давлением в системе и степенью загрязненности фильтра ведут по манометру 14. Проверяют герметичность подсоединенных шлангов 7, удаляют воздух из систем и запускают дизель. Слив топлива из системы тепловоза происходит подругой цепи: входной штуцер 9, шланг 7, фильтр тонкой очистки 10 (необходимая защита расходомера 11 от грязи и отложений, скопившихся в шланге 7 и подсоединительных штуцерах), расходомер 11, подпорный клапан 12, предназначенный для подпора сливной магистрали и предотвращения образования парогазовой фазы на этом участке системы. Далее топливо через выходной штуцер 15 поступает в стационарный бак 1.
3.2 Модернизация системы охлаждения
Далее была рассмотрена система охлаждения на дизеле Д49.
Рисунок 3.5 – Система охлаждения дизеля Д49: 1 – трубы из радиаторов охлаждения воды; 2 – расширительный бак; 3 – центробежный насос горячего контура; 4 – напорные трубы блоков; 5 – потрубки охлаждения цилиндров; 6 – водяные полости охлаждения; 7 – патрубки отвода воды; 8 – обратная труба; 9 – охлаждение выхлопных труб; 10 – охлаждение корпуса турбокомпрессора; 11 – труба в радиаторы охлаждения воды горячего контура; 12 – калорифер кабины машиниста; 13 – центробежный насос воды холодного контура; 14 – охладитель воздуха; 15 – охладитель масла; 16 – труба в радиаторы охлаждения воды холодного контура; 17 – расходомер.
Так же, как и на рисунке 3.5 в схему на выходе был добавлен один расходомер 17.
Вода, охлажденная в радиаторах горячего контура, по трубе 1, сообщающейся с расширительным баком 2, всасывается насосом горячего контура 3 и по напорным трубам 4 направляется через входные патрубки 5 в охлаждающие полости 6 цилиндров. Затем по патрубкам 7 горячая вода выходит из крышек цилиндров в обратные трубы 8, охлаждает выхлопные коллекторы 9, корпус турбокомпрессора10 и по трубе 11 проходя через расходомер 17 уходит в радиаторы охлаждения воды горячего контура.
Зимой часть воды проходит через калорифер отопления кабины машиниста 12. Насос 13 холодного контура просасывает охлажденную воду из радиаторов холодного контура через охладитель воздуха 14, сжатого турбокомпрессором, затем прокачивает ее через охладитель масла 15 и по трубе 16 подает опять в радиаторы холодного контура на охлаждение.
Система охлаждения хорошо рассматривает тепловой баланс, а конкретно теплота унесенная с жидкостью системы охлаждения.
Ч
асовой расход воды
, (3.4)
Расход воды на 1 кг топлива
, (3.5)
Расходомер охлаждающей жидкости
Модельный ряд врезных лопастных преобразователей потока (расходомеров) сочетает проверенный метод измерения скорости потока маловязких жидкостей с современными материалами. Это обеспечивает недорогое и высокоэффективное измерение потоков широкого ряда маловязких жидкостей. Надежная конструкция с корпусом из нержавеющей стали, тефлоновым подшипником, пропитанным графитом и ротором из карбида вольфрама обеспечивает долговечность расходомера.
Расходомер штатно комплектуется двумя независимыми выходами:
- выход с прямоугольными импульсами напряжения 1,5V x 10 сек.
- выход на датчике Холла (NPN с открытым коллектором).
Уникальная измерительная головка и форма лопастей обеспечивает линейность измерения ± 1,5 % в диапазоне 0,3 – 10 м/сек.
Расходомер предъявляет требования к месту установки в трубопровод: расстояние не менее 10 D (оптимально 25 D) перед расходомером и 5 D (оптимально 10 D) по ходу течения жидкости, где D- диаметр трубопровода.
Расстояния до элементов трубопроводной арматуры, создающих помеху потоку (вентили, клапаны, тройники и т.д.), должно быть больше, чем вышеуказанные значения.
Надежная конструкция с корпусом из нержавеющей стали, тефлоновым подшипником, пропитанным графитом и ротором из карбида вольфрама обеспечивает долговечность расходомера. Уникальная измерительная головка и форма лопастей обеспечивает линейность измерения ± 1,5 % в диапазоне 0,3 – 10 м/сек.
Наиболее характерные области применения расходомеров:
Учет холодной и горячей воды, системы пожаротушения, распределение воды, обработка реагентами – хлорирование, опреснение, очистка, мониторинг в нагревательных и охлаждающих системах, системах питания бойлеров, перекачка дизельного топлива в различных отраслях промышленности.
Таблица 3.1 Характеристика расходомера:
| Размер трубы | 40-900 мм. | ||
| Материал корпуса и прокладки | Нержавеющая сталь 316L | ||
| Диапазон скорости | 0,3-10 м/с | ||
| Диапазон потока | 0,38-6300 литр/с | ||
| Точность и повторяемость | Точность ±1,5, повторяемость ±1 % при хорошо организованном потоке | ||
| Максимальное давление | 80 bar (1200 PSI) | ||
| Диапазон температур | Стандарт -40 оС – 100 оС, опциально до 204 оС | ||
| Кабель | 3-хметровый экранированный 5-ти стандарте, более длинный – опция | ||
| Вес | 1,3 – 1,5 (в зависимости от модели ) | ||
Особенности:
- IP68 (Nema 6) Материал – нержавеющая сталь 316L;
- Установка на трубы диаметром от 40 до 2500 мм;
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
