uchebnoe_posobie_avtomatizaciya
.pdfсигнал 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