Индукционные и ультразвуковые расходомеры

I. Принцип действия ин­дукционного расходомера основан на за­коне Фарадея — законе электромагнитной индук­ции. Если в трубопроводе 1 течет проводящая жид­кость между полюсами магнита 2, то в направлении, перпендикулярном движению жидкости, и в направлении основного магнитного потока возникает э. д. с. на электродах 3, пропорциональная скорости движения жид­кости. Магнитное поле создается источником питания 6 электромаг­нита. Электронный усилитель 4 усиливает э. д. с, индуктирован­ную на электродах 3, которую регистрирует вторичный измери­тельный электронный прибор 5 расходомера.

И ндуктированная э. д. с. в датчике на электродах 3 определяет­ся уравнением электромагнитной индукции:

Е= —ВDKv_ср,

где В — магнитная индукция в зазоре полюсов магнита,

D — внут­ренний диаметр трубопровода,

К — коэффициент, зависящий от вида магнитного поля (постоянного или переменного магнитного поля),

v_ср — средняя скорость потока жидкости.

И ндукционные расходомеры позволяют измерять расходы абра­зивных жидкостей и пульп, щелочей, кислот и других агрессивных сред в широком диапазоне — от 1,25 до 400 нм³/ч.

В настоящее время выпускают индукционные расходомеры типов ИР-51, 4РИМ, 5РИМ. Приборы имеют компенсацию транс­форматорной э. д. с. В зависимости от типов приборов основная погрешность измерений не превышает 1,0—1,6%.

а — измерительный блок, б — преобразователь

II. Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на том, что фактическая скорость распространения ультразвука в движу­щейся среде газа или жидкости равна геометрической сумме средней скорости движения среды и собственной скорости звука в этой среде.

Чувствительным элементом датчика (излучателя и приемника) является пьезоэлемент — прямоугольная кварцевая пластинка с плоскопараллельными гранями, которая обладает свойствами пря­мого и обратного пьезоэлектрического эффекта. Если к одним противоположным граням пьезоэлемента подключить напряжение, то под действием электрического поля на двух других противополож­ных гранях возникают механические колебания. И наоборот, если на одних гранях возбуждать механические колебания, то на проти­воположных гранях возникает пьезо-э. д. с. Ультразвуковой расхо­домер ИРУ-63 имеет датчик, электронный блок и регистрирующий прибор.

Принципиальная схема расходомера включает излу­чатель И₁ создающий ультразвуковые колебания частотой от 20 кГц и выше, и приемник П₁, регистрирующий эти колебания, расположенный от излучателя на расстоянии L.

Уравнение измерения расхода ультразвуковых расходомеров:

Q=(FC²∙Δt)\(2LK)

Где: F- площадь сечения потока жидкости;

К- коэффициент, учитывающий распределение скоростей в потоке;

С- скорость звука в среде (1000-1500м\с);

Δt=t₂-t₁ - разность между продолжительностью распространения звуковой волны

против движения потока от И₂ доП₂ и продолжительностью распространения

звуковой волны по направлению движения потока;

Q- расход измеряемого потока.

Требования к соединительным линиям для газов.

При из­мерении расхода газа дифманометр рекомендуется устанавли­вать выше сужающего устройства (рис. а). При располо­жении дифманометра ниже сужающего устройства должны предусматриваться отстойные сосуды в низших точках соеди­нительных линий (рис.в).

Для горизонтальных трубопроводов соединительные линия следует подключать к верхней половине сужающего устрой­ства.

Схемы соединительных линий при измерении расхода газа:

1—сужающее устройство; 2 — продувочный вентиль; 3 — вентиль; 4-—дифманометр; 5 — отстойный сосуд