Метод переменного перепада давления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Метод переменного перепада давления

1. Измерение расхода

Для контроля и управления химическим производством большое значение имеет измерение расхода различных веществ: газов, жидкостей, пульп и суспензий. Расход вещества - это его количество, протекающее через сечение трубопровода в единицу времени. Массовый расход вещества измеряют в килограммах за секунду (кг/с), а объемный - в кубических метрах за секунду (м3/с).

Для измерения расхода веществ применяют расходомеры, основанные на различных принципах действия:

- расходомеры переменного перепада давления;

Измерительные приборы, принцип действия которых основан на измерении перепада давления, создаваемого при протекании жидкого или газообразного вещества, через сужающее устройство, установленное внутри трубопровода.

- расходомеры постоянного перепада давления;

Принцип действия которых основан на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения тела (поплавка), изменяющего при этом площадь проходного отверстия прибора так, что давление по обе стороны поплавка остается постоянным.

- расходомеры переменного уровня;

Это приборы, в основе работы которых лежит зависимость между расходом жидкости и высотой ее уровня в сосуде, при этом жидкость должна постоянно поступать в сосуд и вытекать через небольшое отверстие (его обычно делают в дне или боковой стенке. В таких расходомерах сосуд с отверстием истечения и будет преобразователем расходах.)

- электромагнитные расходомеры;

Работают на основе принципа взаимодействия протекающей по ним жидкости с магнитным полем. Измеряемая жидкость должна быть электропроводящей

- вихревые и вихреакустические расходомеры.

Принцип действия вихревых расходомеров основан на образовании вихревых дорожек, срывающихся с противоположных сторон тела поочередно, при обтекании твердого тела потоком жидкости.

2. Метод переменного перепада давления

Наибольшее распространение среди методов измерения расхода получил метод переменного перепада давлений (или дроссельный метод). Данный метод измерения применим для измерения расхода жидких и газообразных сред, протекающих по трубопроводу круглого сечения диаметром от 50 мм до 1000 мм при условии полного заполнения сечения измеряемой средой постоянной вязкости и плотности.

Достоинством данного метода измерения является сравнительная простота и компактность измерительных устройств, точность измерения физической величины, возможность дистанционной передачи данных. Недостаток - влияние точности установки сужающего устройства на качество измерения, необходимость периодической ревизии сужающих устройств, необходимость введения поправок на температуру и давление измеряемой среды.

Принцип измерения основан на изменении потенциальной энергии вещества при протекании через искусственное суженное проходное сечение трубопровода.

Расходомерный комплекс состоит из сужающего устройства, которое устанавливается непосредственно на трубопроводе и предназначено для местного сжатия струи, дифференциального манометра, предназначенного для измерения разности давлений среды до и после сужающего устройства, и соединительных импульсных линий, связывающих между собой сужающее устройство и дифманометр. Поток при протекании через сужающее устройство увеличивает скорость, поэтому на выходе сужающего устройства давление уменьшается. Перепад давления P1 - P2 зависит от расхода среды.

В качестве сужающего устройства используются диафрагмы, сопла и сопла Вентури, для изготовление их требуется механичекая обработка. В зависимости от конструкции и метода отбора импульсов диафрагмы подразделяются на камерные и бескамерные. Диафрагма состоит из диска с отверстием и корпусов кольцевых камер, а также уплотнительных прокладок для герметичности соединения их между собой.

Диаметр отверстия диска определяется расчетным путем в зависимости от диаметра трубопровода, предполагаемого максимального измеренного расхода протекающей среды, от характеристик измеряемой среды - давление, температура, динамическая вязкость и прочее.

Камера, расположенная до сужения потока, называется плюсовой, после - минусовой. Соответствующие отметки наносятся на корпуса камер при изготовлении.

Достоинствами диафрагм являются простота изготовления по сравнению с соплами, возможность измерения расхода в трубопроводе с диаметром от 50 мм, высокая точность измерения.

Среди недостатков можно отметить влияние на точность измерения правильности установки диафрагм и монтажа соединительных линий. Основным требованием к месту установки является определенная длина прямых участков до и после диафрагмы, определяемая в зависимости от диаметра отверстия диска и трубопровода, а также полное заполнение проходящим потоком сечения трубопровода. Необходимо также учесть, что входной торец должен быть строго перпендикулярен оси трубопровода.

Дифференциальные манометры, используемые для измерения созданного диафрагмой перепада давления, классифицируются в зависимости от конструктивных особенностей, принципа действия и типа преобразования сигнала. Наибольшее применение получили дифманометры с тензорезистивным преобразователями. Их достоинствами являются высокая точность измерения, возможность дальнейшей передачи унифицированного токового сигнала для обработки в системах контроля и регулирования, относительная простота монтажа, обслуживания и эксплуатации.

Схемы стандартных сужающих устройств

а) диафрагмы;

б) стандартные сопла;

в) сопла Вентури;

г) трубы Вентури.

Схема установки автоматического контроля расхода растворов и пульпы с помощью трубы Вентури

В трубопровод встраивается так называемая труба Вентури представляющая собой трубу с плавным переходом от широко сечения к суженному. Перепад давления между широкой и суженной частью трубопровода передается через разделительные устройства 2 и импульсные трубки 3 дифференциальному манометру 4, а отсюда на самопишущий и интегрирующий прибор 5.

Разделительные устройства 2 состоят в основном из эластичных резиновых мешков 6, служащих перегородками, препятствующими проникновению раствора или пульпы в импульсные трубки, подводящие давление к дифференциальному манометру.

Дифференциальный манометр принадлежит к так называемому поплавковому типу. Перемещение поплавка 7 передается посредством индукционной телеметрической системы 8 вторичному самопишущему прибору, устанавливаемому обычно на щите контроля. Описание индукционной телеметрической системы приводится в специальных руководствах по автоматизации контроля.

Самопишущий прибор регистрирует мгновенные значения расхода пульпы. В него встроен интегратор для учета количества пульпы за определенный период времени. Результаты учета, выраженные в тоннах, снимаются со счетчика 9.

Схема установленной диафрагмы в кольцевой камере

1. Диафрагма; 2. Кольцевая камера; 3. Прокладка; 4. Труба. Стрелки показывают направление жидкости / газа. Оттенками цвета выделено изменение давления

Принцип действия, как и в трубе Вентури, основан на законе Бернулли, который устанавливает связь между скоростью потока и давлением в нём. В трубопроводе, по которому протекает жидкое или газообразное вещество, устанавливается диафрагма, создающая местное сужение потока. Максимальное сжатие потока происходит на некотором расстоянии за диафрагмой, образующееся при этом минимальное сечение потока называют сжатым сечением. Вследствие перехода части потенциальной энергии давления в кинетическую средняя скорость потока в суженном сечении повышается. Статическое давление потока после диафрагмы становится меньше, чем до неё. Разность этих давлений тем больше, чем больше расход протекающего вещества.

Диафрагма выполняется в виде кольца. Отверстие в центре с выходной стороны в некоторых случаях может быть скошено. В зависимости от конструкции и конкретного случая диафрагма может вставляться в кольцевую камеру или нет. Материалом изготовления диафрагм чаще всего является сталь.

3. Измерительные комплексы

управление химический дроссельный измерительный

В зависимости от условий пожаро- и взрывоопасности измерительные комплекты имеют различную структуру.

Для пожаро- и взрывобезопасных условий производства измерительный комплект содержит сужающее устройство СУ, дифференциальный манометр ПП с электрической системой передачи показаний Пр (дифференциально-трансформаторная или токовая) и прибор вторичный ПВ.

Измерительный комплект измерения расхода для пожаро- и взрывобезопасных условий

Для пожаро- и взрывоопасных условий измерительный комплект содержит сужающее устройство СУ, дифференциальный манометр ПП с пневматической системой передачи показаний (Пр) и прибор вторичный ПВ.

Измерительный комплект измерения расхода для пожаро- и взрывоопасных условий

Например, для безопасных условий, измерительный комплект содержит первичный измерительный преобразователь ПП, передающий преобразователь щитового монтажа ППр и прибор вторичный ПВ.

Измерительный комплект электромагнитного расходометра

Список используемой литературы

1. А.Ф. Фёдоров, Е.А. Кузьменко. Системы управления химико-технологическими процессами. Учебное пособие. изд. ТПУ, 2009 г., 217-с.

2. В.В. Токарев, З.Х. Ягупов, А.Б. Приезжаев, Н.Г. Скабнин, Расчет оптимальных параметров промышленных автоматических систем регулирования, 2003.

3. Схема установки автоматического контроля расхода растворов и пульпы с помощью трубы Вентури [Электронный ресурс], URL: http://alhimteh.ru/stati/754-izmerenie-skorosti-gazovogo-potoka-truba-venturi.html

4. Схема установленной диафрагмы в кольцевой камере [Электронный ресурс], URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1482259

Размещено на Allbest.ru