Автоматизация технологических процессов книга

сигнал передаётся в электронный блок, где преобразуется в зна­ чения расхода и количества прошедшей через расходомер жидко­ сти. В ряде расходомеров в электронном блоке осуществляется кусочно-линейная интерполяция характеристики расходомера, чем достигается уменьшение основной погрешности за счёт ли­ неаризации градуировочной характеристики. На вид характери­ стики турбинного расходомера сильно влияет изменение кинема­ тической вязкости измеряемой жидкости, поэтому результаты градуировки на воде не вполне достоверны, если измеряемая жидкость имеет большую кинематическую вязкость.

Турбинные расходомеры могут применяться для измерения нефтепродуктов и могут быть отградуированы на реальном про­ дукте. Для измерения объёма нефти на узлах учёта нефтяной промышленности выпускаются счётчики нефти турбинные МИГ с относительной погрешностью измерения в диапазоне 20... 100 % объёмного расхода не более ±0,15 %. Имеются модификации приборов на давление измеряемой среды 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 16,0 МПа и на диаметры трубопроводов 40, 50, 65, 80, 100, 150, 200, 250, 400 мм.

Также для измерения объёмного количества нефти выпуска­ ются счетчики НОРД-М на давление измеряемой среды 2,5; 6,3; 16,0 МПа и на диаметры 40, 50, 65, 80, 100, 150, 200 мм. Относи­ тельная погрешность измерения в диапазоне 20... 100 % объёмного расхода для Д, 80 мм - не более +1,5 %, для Dy 100 мм - +0,5 %.

5.3. УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

В качестве излучателя и приёмника обычно используют пье­ зоэлектрические преобразователи. При измерении в газовых сре-

81

Рис. 5.8. Принцип действия ультразвукового расходомера:

7 - излучатель ультразвука, 2 - приемник ультразвука; с - скорость движения среды (потока); с - скорость распространения ультразвука в среде; / - расстояние между излучателем и приёмником ультразвука

Рис. 5.10. Расходомер с накладными пьезоэлектрическими преобразователями

84

Рис. 5.11. Доплеровский расходо­ мер

85

Оба типа измерения дополняют друг друга: если при времяимпульсном методе измерения расхода наличие инородных час­ тиц и пузырьков нежелательно (они рассеивают измерительный луч), то доплеровский метод измерения расхода, наоборот, требу­ ет наличия примесей и пузырьков. Некоторые современные рас­ ходомеры совмещают в себе оба типа измерения, расширяя та­ ким образом область применения.

В реальных условиях в формировании сигналов объёмного рассеяния принимает участие совокупность рассеивателей раз­ личной природы, случайно расположенных в пространстве. При этом понятие «доплеровское смещение» сменяется концепцией «доплеровского спектра», отражающей распределение принятой энергии как функции радиальных скоростей рассеивателей. Для того чтобы можно было пользоваться приведенной формулой в реальных расчетах, достаточно под величиной /0 подразумевать центр тяжести спектра отраженного сигнала.

Ш И Р О К О Л У Ч Е В Ы Е УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕР Ы

Технология «широколучевого» измерения реализуется, как правило, с помощью ультразвуковых волн Лэмба. Волной Лэмба называется волна, распространяющаяся между поверхностями стенки трубы вдоль поверхности трубопровода. При каждом от­ ражении от границы труба-среда в среде возбуждается волна, направленная внутрь измеряемого потока. В результате создаётся пучок когерентных измерительных лучей, который и называют широким лучом (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Формирование широкополосного ультразвукового луча

«Широкий луч» обеспечивает нечувствительность расходоме­ ра к примесям в среде. Если один из параллельных лучей широ­ кого пучка перекрывается инородной частицей примеси, то изме­ рение обеспечивают другие лучи.

При использовании накладных расходомеров возможны изме­ нения характеристик материала трубы. Это приводит к измене­ нию времени прохождения ультразвукового луча и в конечном итоге к ошибке измерения величины расхода. Использование волны Лэмба, проходящей по стенке трубы как дополнительного (опорного) сигнала, позволяет рассчитать скорость распростра­ нения ультразвука в металле.

Указанные преимущества открыли путь к созданию наклад­ ных расходомеров, не уступающих по характеристикам ни тради­ ционным расходомерам, ни врезным ультразвуковым расходоме­ рам. Широкий измерительный луч отлично зарекомендовал себя при измерении потоков нефти: пьезоэлектрические датчики на откалиброванной трубе сертифицируются как измерительные средства с точностью 0,15 % объёмного расхода.

5.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

87

я

о.

V

2

о

§

м

и

а

а.

г

л

э

в

я

§

и

и

U

со

1С

S.

Рис. 5.14. Устройство вихревого расходомера:

1 - корпус расходомера; 2 - тело обтекания; 4 ~ фланцы расходомера; 5 - трубо­ провод

89

В И Х Р Е В О Й РАСХОДОМЕ Р С УЛЬТРАЗВУКОВЫ М ДЕТЕКТИРОВАНИЕМ ВИХРЕ Й

Принцип работы вихревого расходомера с ультразвуковым датчиком (рис. 5.15) заключается в следующем. В проточной час­ ти расходомера 1 устанавливается дельтаобразное тело обтекания 2. За телом обтекания на диаметрально противоположных частях

Рис. 5.15. Устройство вихревого расходомера жидкости с ультразвуковым де­ тектированием вихрей:

1 - корпус расходомера; 2 - тело обтекания; 3 — излучатель и приёмник ультра­ звуковых колебаний; 4 - фланцы расходомера; 5 - трубопровод

трубопровода располагаются ультразвуковой излучатель и при­ ёмник 3- На излучатель подаётся переменное напряжение ( 1 - 2 МГц), которое преобразуется в ультразвуковые колебания жидкости. Пройдя через поток жидкости, колебания взаимодей­ ствуют с вихрями и модулируются по амплитуде и фазе. Приём­ ник преобразует ультразвуковые колебания в электрический сиг­ нал. Сигналы с излучателя и приёмника подаются на схему об­ работки, которая вырабатывает сигнал, частота которого равна частоте вихреобразования.

90