Методы и средства измерений расхода при отсутствии контакта с измеряемой средой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Институт дистанционного образования

ГОУ ВПО « Тюменский государственный университет »

Контрольная работа

по дисциплине: «Методы и средства измерений, испытаний и контроля»

Тема: Методы и средства измерений расхода при отсутствии контакта с измеряемой средой

УК (220501.65)/3. сокращенная

Выполнил студент Петренко Н. В.

Нижневартовск 2011

План контрольной работы

Введение

1. Акустические расходомеры

2. Средства измерений штучных изделий

3. Универсальные приборы

Заключение

Введение

Измерение расхода и массы веществ (жидких, газообразных, сыпучих, твердых, паров и т. п.) широко применяется как в товароучетных и отчетных операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими процессами. В пищевой промышленности оптимальное управление многими технологическими процессами основывается на смешивании различных компонентов и ингредиентов, входящих в состав изготовляемого целевого продукта, в строго определенных соотношениях, изменение которых может привести к нарушению хода процессов и получению некачественного готового продукта.

Расход вещества -- это масса или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м3/с (м3/ч и т. д.), а массовый -- в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).

Расход вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих собой средства измерений или измерительные приборы расхода. Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода.. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора. Расходомеры, наиболее широко распространенные в пищевой промышленности, по принципу действия разделяются на следующие основные группы: переменного перепада давления; обтекания -- постоянного перепада давления; тахометрические; электромагнитные; переменного уровня; тепловые; вихревые; акустические. Кроме того, известны расходомеры, основанные на других принципах действия: резонансные, оптические, ионизационные, меточные и др. Однако многие из них находятся в стадии разработки и широкого применения пока не получили.

В пищевой промышленности большое распространение получают также измерительные устройства, предназначенные для счета единиц готовой продукции, выпускаемой в виде отдельных изделий (булок, батонов), упаковок (бутылок, коробок, ящиков) и т. п.

1. Акустические расходомеры

Для измерения расходов загрязненных, агрессивных и быстро-кристаллизующихся жидкостей и пульп, а также потоков, в которых возможны большие изменения (пульсации) расходов и даже изменения направления движения, когда не могут быть применены другие виды расходомеров, используются расходомеры акустические, чаще всего ультразвуковые. Преимуществами акустических расходомеров также являются бесконтактность измерений, отсутствие движущихся частей в потоке, отсутствие потерь давления в трубопроводах и др.

Принцип действия акустических расходомеров основан на зависимости акустического эффекта в потоке от расхода вещества. Известно несколько методов использования звуковых (ультразвуковых) колебаний для измерения расходов жидкостей и газов. Один из них, так называемый фазовый, основан на том, что при распространении звуковой волны в движущейся среде время ее прохождения от источника до приемника определяется не только скоростью распространения звука в данной среде, но и скоростью движения самой среды. Если звуковая волна направлена по движению потока, скорости их складываются, если против потока, -- вычитаются. Разность времени прохождения звука по направлению потоками против него пропорциональна скорости потока, а следовательно, расходу протекающей жидкости.

Акустический расходомер, работающий по двухканальной фазовой схеме (рис. VIII.20), состоит из ультразвукового генератора УЗГ, являющегося источником питания; излучающих пьезо-преобразователей ИП1 и ИП2; приемных пьезопреобразователей ПП1 и ПП2; фазовращающего устройства ФУ для устранения путем асимметрии каналов преобразователей возникающих фазовых сдвигов;' электронного усилителя Ус и измерительного прибора ИП, который градуируется в единицах расхода. В качестве пьезоэлементов в преобразователях чаще всего применяются пластины из титаната бария, могут также использоваться пьезоэлементы из кварца, титанато-циркониевой керамики, а также магнитострикционные.

Импульсы ультразвука посылаются под углом к оси трубопровода так, что их направление в одном канале совпадает с направлением потока, а в другом направлено против потока.

В последнее время получают распространение ультразвуковые расходомеры, в которых используется эффект Допплера, заключающийся в том, что ультразвуковые волны, генерируемые излучателями, отражаются от взвешенных частиц, завихрений, пузырьков газа и т. п. в потоке измеряемой среды и воспринимаются приемниками отраженных излучений. Разность между частотами излучаемых и отраженных акустических волн позволяет определить скорость потока.

Измерительный преобразователь таких расходомеров представляет собой устройство, состоящее из двух пьезокристаллов, один из которых является генератором ультразвуковых колебаний, излучаемых под утлом к потоку измеряемой среды, а второй -- приемником отраженных колебаний. Излучаемый и отраженный сигналы сравниваются с помощью специальных электронных устройств.

K 60/1500 - ультразвуковой, высокоточный, компактный расходомер для жидкостей.

Данный ультразвуковой расходомер используется в тех случаях, где ввиду плохой электропроводности измеряемых жидкостей, затруднено использование магнитно-индуктивных расходомеров. Расходомер является хорошей альтернативой при замерах расхода масел, гликолей, слегка загрязненных водных сред, нефти и нефтепродуктов, а также кислот и щелочей.

Плотность и вязкость среды, давление и температура не имеют особого значения для бесперебойной работы и определения точности. Ввиду отсутствия трущихся механических частей, требует минимального сервисного и технического обслуживания, имеет длительный ресурс работы.

Пример расходомеров для измерения мгновенного и общего расхода жидких и газообразных сред, от счетчиков капель до больших расходов нашли применение в топливо-энергетической промышленности и коммунального хозяйства.

Используются для воды, бензина, дизеля, керосина, нефти, растительных и гидравлических масел, расходомеры для спиртов, растворителей, расходомеры для агрессивных сред, автомобильные расходомеры для легкового, грузового транспорта, дорожно-строительной техники, землечерпалок, тракторов, судов, а также расходомеры для пищевой, фармацевтической, косметической, и химической промышленности для щелочей, кислот, ацетонов, гликолей, растворителей, соединений брома, хлора.

PDU 60 - Ультразвуковой расходомер с локальным дисплеем и выходными сигналами 4.. 20 мА, 0 .. 10 В, 2 реле. Компактный, высоконадежный ультразвуковой расходомер с локальным дисплеем используется для изменения не токопроводящих жидкостей в тех случаях, где ввиду их плохой электропроводности измеряемых жидкостей (растительных, моторных, гидравлических масел, гликолей, слегка загрязненных водных сред, нефти и нефтепродуктов, обезсоленной воды, а также кислот и щелочей).

Плотность и вязкость среды, ее давление и температура не имеют особого значения для бесперебойной работы и определения точности.

Диапазоны измерения:

G 1/2 (0,5 ... 80 л/мин)

G 1 (1 ... 180 л/мин)

G 2 (8 ... 1000 л/мин)

Давление: 25 бар

Материал исполнения: латунь или нержавеющая сталь

Выходы: 4.. 20 мА, 0 .. 10 В и 2 выходых реле.

Точность: + / - 2%

2. Средства измерений штучных изделий

В пищевой промышленности широко применяются средства измерений, предназначенные для автоматического учета (счета) штучных изделий в виде отдельных единиц готовой продукции (булок, батонов) или контейнеров (бутылок, ящиков, коробок), заполненных пищевым продуктом и передвигаемых транспортерными лентами или другими устройствами. Подобные средства измерений подразделяются на две большие группы -- контактные и бесконтактные счетчики штучных изделий.

В качестве чувствительных элементов контактных счетчиков используются различные подвесные заслонки или лепестки, звездочки, турникеты и т. п. механические устройства, которые приводятся в движение от воздействия на них учетных единиц продукции.

На рис. VIII.21 приведена структурная схема механического счетчика со звездочкой 1, имеющей шесть пальцев и жестко закрепленной на валу 2. На конце вала укреплена шестигранная втулка 4, фиксирующая каждое из шести положений вала и взаимодействующая с прерывателем 5, соединенным рычагом со счетным механизмом 3. Движущиеся с помощью транспортера 6 единицы продукции 7 наталкиваются на пальцы звездочки и поворачивают ее вместе с валом, тем самым производя отсчет на единицу. Для электрической передачи показаний на валу счетчика может устанавливаться кулачок, который, воздействуя на микропереключатель, фиксирует прохождение через счетчик каждой учетной единицы продукции. Выходные контакты микропереключателя электрически соединяются со счетчиком единичных электрических импульсов. Вместо звездочки на валу могут быть укреплены качающаяся заслонка или чувствительный элемент другого вида, которые при каждом отклонении их движущейся учетной единицей продукции изменяют показание счетчика на единицу.

Для измерения производительности некоторых агрегатов пищевой промышленности могут использоваться приборы, измеряющие угловую скорость вращающихся частей (рабочих органов), -- тахометры.

Существует большое число тахометров, основанных на различных принципах действия: центробежные, электрические, магнитоиндукционные, фотоэлектрические, резонансные, стробоскопические и др.

Бесконтактные счетчики, в которых отсутствует непосредственный контакт чувствительного элемента с учитываемой продукцией, являются более надежными устройствами для учета штучных изделий. В пищевой промышленности широко применяются фотоэлектрические счетчики, в которых в качестве чувствительного элемента используется фотоэлемент, периодически освещаемый источником света, перекрываемого проходящими между фотоэлементом и источником света учетными единицами продукции. Возникающие при этом электрические импульсы усиливаются с помощью электронного усилителя и подаются на электрический счетчик.

По аналогичной схеме работают радиоизотопные и рентгеновские счетчики, основанные на поглощении ионизирующего или рентгеновского излучения предметом, проходящим между источником и приемником излучения. Радиоизотопный релейный счетчик (рис. VIII.22) - предназначен для учета различных по форме и габаритам предметов 2, движущихся по конвейеру или другому транспортирующему устройству 3. При этом ионизирующее ?-излучение от источника, поглощается или ослабляется, что воспринимается приемником излучения 4. Этот сигнал с помощью релейного блока 5 преобразуется в единичные электрические импульсы, которые отсчитываются и суммируются быстродействующим импульсным счетчиком 6.

3. Универсальные приборы

В настоящее время разработан прибор, сочетающий в себе новую технологию измерений, которая дает возможность взглянуть на измерения по другому.

Отличительной особенностью прибора является наличие двух методов измерения расхода - классического время-импульсного метода и зондирующего (доплеровского) метода. Данное сочетание позволяет измерять расход не только чистых жидкостей, ни и жидкостей, содержащих до 10% от объема газовых, либо твердых включений, а также смесей, суспензий и тд.

(рис 3.1). Fluxus F601 - портативный, ультразвуковой расходомер для жидкостей.

FLUXUS® F601 измеряет расход жидкости, используя патентованную время-импульсную корреляционную технологию от Flexim GmbH. Накладные датчики просто устанавливаются на внешней поверхности трубы, не вступая в прямой контакт со средой. Для установки не требуется ни врезка в трубу, ни остановка процесса. Отсутствие движущихся частей и прямого контакта со средой значительно увеличивают надежность и срок службы прибора.

FLUXUS® ADM F601 единственный в мире расходомер с функцией HybridTrek®, позволяющей автоматически переключаться между методами измерений при ухудшении/улучшении условий измерений.

Уникальная система формирования и статистической обработки сигналов от датчиков с двумя микропроцессорами и частотой опроса 1000 сигналов/секунду, а также сокращение аналогового тракта и цифровая обработка сигнала позволяет добиться высокой помехоустойчивости и распознавания полезного сигнала в самых сложных условиях. Точность измерений FLUXUS® ADM F601 составляет 0,5% измеряемой величины.

Область применения:

- химическая промышленность.

- системы водоснабжения и канализации.

- системы охлаждения и кондиционирования.

- эксплуатация и обслуживание объектов недвижимости.

- авиационная промышленность.

Технические характеристики:

* Отсутствие прямого контакта со средой за счет использования накладных датчиков для точного, двунаправленного измерения расхода.

* Портативный расходомер необычайно прост в использовании, оснащен в стандартном исполнении двумя измерительными каналами, множеством входов и выходов, а также архивом измеряемых значений и последовательным интерфейсом.

* Автоматическое распознавание и загрузка калибровочных параметров накладных датчиков снижает время установки и обеспечивает точные и стабильные результаты измерений в течение долгого времени.

* Литиево-ионный аккумулятор рассчитан на 14 часов работы.

* Испытанный бесконтактный метод измерения; датчики для большого диапазона внутренних диаметров и температур от; нечувствительны к воздействию пыли и влаги.

* Встроенная функция измерения толщины стенки.

* Водо- и пыленепроницаемый, устойчивый к воздействию масел, большого количества жидкостей и загрязнений.

* Прочный, водонепроницаемый (IP 67) транспортировочный чемодан с разнообразными принадлежностями.

* HybridTrek: автоматическое переключение между классическим времяимпульсным режимом и режимом NoiseTrek при высоком содержании газовых или твердых включений.

* Крепление QuickFix для моментального крепления прибора к трубе в сложных условиях.

Заключение

В настоящее время акустические и ультразвуковые расходомеры интенсивно разрабатываются, и в ближайшее время, очевидно, предстоит их широкое применение в различных отраслях промышленности.

Список использованной литературы

измерение вещество датчик прибор

1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств.-М.:Машиностроение.-1983.

2. Прохоров В.А. Основы автоматизации аналитического контроля химических производств.-М.:Химия -I984.

3. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в пищевой промышленности/ Л.А.Широков. В.И.Михаилов и др.; под ред. Л.А.Широкова.-М.: Агропромиздат.-1986.

4. Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности.-М.: Агропромиздат -I986.

5. Глобальная сеть интернет:

http://www.indels.ru/equipment/rashodomer/?direct-3

http://www.rotametr.ru/index.php?Content=255&Data=070220&menu=1

http://west-metrology.ru/component/content/article/107-acoustic-flowmeters.html

http://www.gazovik-gaz.ru/directory/consum/acoustic.html

http://flowdevice.ru/ultrazvukovyie-rashodomeryi/

Размещено на Allbest.ru