-
Преобразователи расхода вихревого типа
Принцип действия преобразователя расхода вихревого типа основан на измерении частоты отрыва вихрей от турбулизатора, выполненного в виде трапецеидальной призмы и помещенного в поток жидкости, протекающей по трубопроводу (рисунок 5). Вихри, следующие в потоке жидкости, регистрируются электродом, находящимся в поле постоянного магнита. Частота следования вихрей по каналу преобразователя прямо пропорциональна расходу жидкости, статическая характеристика преобразования описывается линейной функцией.
Таким преобразователем оснащены теплосчетчики "ТАРАН-Т", Макло, ТСК-5.
Рисунок 5 Принцип работы преобразователя расхода вихревого типа
Преобразователь устойчиво работает в диапазоне скоростей жидкости 0,2<10 м/с. При значениях скоростей жидкости меньше 0,2 м/с (это соответствует слабому турбулентному течению жидкости в месте обтекания ею вышеуказанной призмы) преобразователь перестает нормально работать.
В связи с тем, что работа данного типа преобразователя расхода зависит от степени турбулентности течения жидкости, диапазон его возможностей по измерению расхода теплоносителя в несколько раз меньше, чем диапазон измеряемых расходов с помощью преобразователей расхода электромагнитного типа, что является существенным недостатком. Так, у теплосчетчика "ТАРАН-Т" с преобразователями расхода вихревого типа соотношение максимального и минимального расходов теплоносителя составляет 40:1, в то время как у теплосчетчиков ТСР-01, ТЭМ-05М, SA-94, КМ-5 с преобразователями расхода электромагнитного типа это же соотношение составляет соответственно 150:1, 200:1, 250:1, 1000:1.
1.6 Преобразователи расхода ультразвукового типа
Третьим типом преобразователем расхода для теплосчетчиков является преобразователь ультразвукового типа. Им оснащен, например, теплосчетчик UFM 001.
Принцип действия преобразователя поясняется на рисунке 6.
Пьезоэлектрические преобразователи ПЭП1 и ПЭП2 работают попеременно в режиме приемник-излучатель.
Рисунок 6 Принцип действия преобразователя расхода ультразвукового типа
Скорость распространения ультразвукового сигнала в воде, заполняющей трубопровод, представляет собой сумму скоростей ультразвука в неподвижной воде и скорости потока в проекции на рассматриваемое направление распространения ультразвука. Время распространения ультразвукового импульса от ПЭП1 к ПЭП2 и от ПЭП2 к ПЭП1 зависит от скорости движения воды в соответствии с формулами:
где t1, t2 - время распространения ультразвукового импульса по потоку и против потока;
Lа - длина активной части акустического канала;
Lд- расстояние между мембранами ПЭП;
Со- скорость ультразвука в неподвижной воде;
V- скорость движения воды в трубопроводе;
a - угол в соответствии с рисунком 6.
В результате простых математических преобразований получается следующая формула для определения расхода жидкости, протекающей на месте установки ПЭП:
где ∆t- разность времени распространения ультразвуковых импульсов по потоку и против потока;
Д- диаметр трубопровода на месте установки ПЭП;
К- программируемый коэффициент коррекции.
У этого типа преобразователей расхода соотношение максимального и минимального измеряемых расходов не превышает величину ~ 100:1. Теплосчетчики с ультразвуковыми преобразователями расхода наиболее удобно применять в переносных приборах, служащих для экспресс - измерений, т.к. проведение измерения расхода ультразвуковым методом не требует нарушения целостности трубопровода.