Расходомеры и счетчики топлива

Одним из выходных показателей технического состояния системы питания двигателей автомобилей является расход топлива. Расход топлива измеряют объёмными, ультразвуковыми, тахометрическими, фотоэлектрическими, электромагнитными и другого типа расходомерами.

От технического состояния приборов системы питания зависят тяговые качества автомобиля и эксплуатационный расход топлива. Возникающие дефекты нередко вызывают отказы в работе двигателя.

Оценивать техническое состояние приборов системы питания карбюраторного двигателя без его разборки можно по расходу топлива при определенных режимах работы двигателя, по производительности и давлению топливных насосов, уровню топлива в поплавковой камере карбюратора, коэффициенту избытка воздуха, составу отработавших газов и т. д.

Для испытания автомобилей на топливную экономичность на диагностических стендах необходимы расходомеры топлива и другие приборы. В автотранспортных предприятиях применяются различные конструкции расходомеров: объемные, весовые, импульсные.

Объёмный расходомер модели К-516.02.Расходомер имеет рабочий объём мерной колбы 5 в зависимости от назначения 100 и 200 см ³ (рис. 5). Расходомер может использоваться в комплекте со стендами оценки тягово-экономических показателей автомобилей и самостоятельно. Управление работой расходомера ручное. Работа его происходит в двух последовательных режимах: заполнение системы трубопроводов и мерной колбы; измерение расхода топлива.

Рис. 5. Схема расходомера модели К-516.02

В первом режиме топливо из насоса по трубопроводу 1 через открытый кран 6 поступает одновременно в карбюратор, в мерную колбу 5 и по трубопроводу 2 в уравнительный бак 3, сжимая имеющийся в последнем воздух до давления, развиваемого топливным насосом. Для установки необходимого уровня топлива в мерной колбе в расходомере предусмотрен клапан 4 (ручного действия), через который выпускается сжатый в верхней части колбы и бака воздух в атмосферу.

Во втором режиме кран 6 закрыт, а топливо в карбюратор поступает из мерной колбы под действием сжатого в ней и в уравнительном баке воздуха. В процессе диагностирования измеряется время расхода из мерного бака заданного объёма топлива или расход топлива за заданный промежуток времени.

Расходомер К-516.02 измеряет расход топлива в диапазоне 2 - 70 л/ч, погрешность измерении ± 2 %.

Расходомеры топлива и других жидкостей могут быть турбинные и многоструйные. Многоструйный жидкостной счетчик является идеальным прибором для коммерческих и промышленных приложений. Многоструйный жидкостной счетчик позволяет производить измерения просто и точно в широких диапазонах, даже в приложениях с низким потоком. Магнитный привод, герметично уплотненный жидкостной счетчик не будут подтекать или запотевать, поскольку они полностью отделены от воды. Жидкостные счетчики созданы для длительного использования и при работе не требуется обслуживания.

Для измерения расхода газового топлива выпускается расходомер газа серии GFC компании «Dwyer», являются идеальными для огромного числа приложений, где требуется точное управле­ние газовым потоком при заправке транспортных средст. Регулятор расхода газа серии GFC компании «Dwyer» имеет прецизионные клапаны, которые могут управляться оператором на месте установки или дистанционно с использованием аналоговых сигналов промышленного стандарта. На контроллер также поступает пропорциональ­ный расходу аналоговый сигнал для целей дистанционного мониторинга.

Ротаметрический расходомер модели КИ-12371 предназначен для измерения мгновенного и среднего значений расхода топлива дизельными и бензиновыми двигателями (в диапазоне 2 - 70 л/ч, погрешность ± 2 %). Отличительными особенностями его являются простота и надёжность в эксплуатации, низкая трудоёмкость диагностирования. В состав расходомера входят ротаметрический датчик, измерительный бак, соединительные топливные шланги и штуцеры.

Тахометрический расходомер модели К-427 позволяет измерять мгновенный и суммарный расход топлива. Расходомер фотоэлектрического принципа действия. Он состоит из датчика и регистрирующего прибора. Корпус датчика имеет сквозной канал, в котором установлен тахометрический узел в виде ротора и втулки. Ротор состоит из оси с жёстко закреплёнными на ней двумя крыльчатками и флажками между ними. В корпусе имеются электрическая лампочка и фотосопротивление. Для прохода светового луча от осветительного устройства к фотосопротивлению в датчике имеются два сквозных отверстия, закрытых стеклянными пробками. Электрическая часть выполнена на печатной плате, установленной внутри прибора.

Принцип работы расходомера основан на пропорциональной зависимости расхода топлива от частоты вращения ротора. Поток бензина приводит во вращение ротор, флажок которого перекрывает световой луч от лампочки, а на фотосопротивлении образуются фотоимпульсы, которые подаются на счётное устройство. За один оборот ротора на вход счётного устройства подаются два импульса. На лицевой панели корпуса установлены три индикатора.

Тахометрический расходомер модели КИ-13967 предназначен для измерения объёмного и мгновенного расхода топлива дизельных и бензиновых двигателей. В состав расходомера входит один (или два) турбинных тахометрических датчика расхода, электронный блок, комплект соединительных шлангов для подключения в разрывы топливопровода и кабель питания.

Два датчика расхода используются, если в системе питания автомобиля предусмотрен возврат (слив) излишков топлива из карбюратора в топливный бак. Принцип действия расходомера основан на преобразовании скорости потока топлива в частоту вращения одноопорной крыльчатки датчика, которая в свою очередь посредством магнитоиндукционного генератора преобразуется в электрический сигнал переменного тока с частотой, пропорциональной частоте вращения крыльчатки.

К числу перспективных конструкций можно отнести струйные, вихревые, ультразвуковые и тепловые расходомеры топлива.

В струйном расходомере направленная струя рабочей жидкости взаимодействует с препятствием (например, плоской перегородкой). Сила, действующая на препятствие со стороны струи, пропорционально расходу жидкости.

Принцип работы вихревых расходомеров основан на завихрении потока топлива с последующим изменением частоты пульсации давления, которая определяет скорость и соответственно расход топлива. К расходомерам этого типа относятся расходомеры, основанные на эффекте Кармана. Расходомеры с использованием этого эффекта могут быть в виде щупа, включаемого в трубопровод через специальное резьбовое отверстие.

Вихревой расходомер фирмы «Aalborg» обладает уникальной двухсигнальной технологией обработки независимых измерений каждого вихря, образующегося на обеих сторонах обтекаемого тела и фильтров внешнего непоточного шума. Таким образом, работая почти бесшумно, вихревой расходомер обладает высокой точностью показаний во всем диапазоне величин потока.

Достоинствами ультразвуковых расходомеров являются высокая точность измерения и практическое отсутствие гидравлического сопротивления. Работа основана на использовании эффекта Доплера, т.е. изменений частоты и фазы ультразвукового сигнала при прохождении через движущуюся среду.

Принцип действия ультразвукового расходомера(частота более 20 кГц) жидкости и газа основан на явлении смещения звукового колебания проходящего сквозь движущуюся жидкую среду.

Впервые акустическая технология измерения расхода жидкости и газа была предложена в 1935 г, а первый работающий прототип ультразвукового расходомера был представлен в 1948 г. Благодаря прорыву в электронике первые надежные ультразвуковые расходомеры появились в середине 1960-х годов. Достоинствами ультразвуковых расходомеров являются: малое или полное отсутствие гидравлического сопротивления; надежность (так как отсутствуют подвижные механические элементы); высокая точность; быстродействие; помехозащищенность. Все эти достоинства определили высокую распространенность данных расходомеров при измерении расхода жидкостей и газов.

В промышленности широко применяются переносные портативные ультразвуковые расходомеры жидкости «PORTAFLOW», выпускаемые фирмой

«Micronics Ltd» (Великобритания). Расходомеры «PORTAFLOW» представляют собой ультразвуковые приборы, состоящие из электронного блока и двух датчиков.

ООО Завод «Саратовгазавтоматика», являющийся дочерним предприятием ОАО «Газавтоматика» ОАО «Газпром», производит ультразвуковые расходомеры газа типа MPU по лицензии фирмы «FMC Technologies» с 2004 г. Указанные расходомеры представляют собой классическую конструкцию с врезными ультразвуковыми датчиками. В расходомере заложен принцип измерения разности времени прохождения акустических колебаний по направлению потока газа и против него (время - импульсный метод).

Завод изготавливает ультразвуковые расходомеры трех типов: MPU200, MPU600, MPU1200 с условным диаметром от 100 до 1200.

Ультразвуковой расходомер газа «FLOWSIC 600» (измеритель объемного расхода газа) измеряет расход газа с точностью < 0,2% в трубах диаметром до 1200 мм.Обеспечивает высокую точность измерений даже в чрезвычайно тяжелых рабочих условиях. Применяется для коммерческого и технологического учета в высокодинамичных, одно- и двунаправленных потоках газа. Благодаря применению специальных материалов, «FLOWSIC 600» идеально подходит для потоков с высокой динамикой, может применяться в широком температурном диапазоне.

Счетчики газа (расходомеры)модели «SHINAGAWA» с жидкостным затвором позволяют измерять объем газа независимо от его природы, удельной массы, вязкости, температуры и влажности, сохраняя высокую точность во всем интервале измерения.

Расходомер обеспечивает возможность измерения низких значений потоков (до 20 см³/мин) с высокой воспроизводимостью (0,1%) и встроенным индикатором температуры.

Счетчики газа (расходомеры) с жидкостным затвором работают по принципу вытеснения. Барабан, находящийся внутри расходомера газа SHINAGAWA, разделен с помощью перегородок на изолированные друг от друга камеры. Внутри барабана происходит измерение объема посредством периодического наполнения и опустошения мерных камер.

Конструктивные особенности счетчиков топлива напрямую зависят от вязкости жидкости подлежащей измерению, а также делятся на типы в зависимости от необходимой точности учета расхода. В большинстве случаев, любые расходомеры дизтоплива, нефтепродуктов, или масел состоят из простых механизмом, которые отличаются высокой надежностью.

Счётчики топлива торговой марки Contoil производятся швейцарской компанией «AquaMetro AG» и предназначены для измерения и учёта расхода дизельного топлива или бензина в отопительных системах, электростанциях, на автотранспорте, тракторах и другой технике, выпускаются также серии счетчиков для учета расхода топлива на высокомощных двигателях, потребляющих до 30000 л/ч.

Версии счетчиков с индексом OEM не имеют роликового счётного механизма и оснащены только герконовым импульсным датчиком. Для измерения расхода бензина выпускается версия прибора с индексом V. Счетчики - расходомеры CONTOIL VZO 4 и VZO 8 не требуют внешнего источника питания. Измерение до обнуления счётного устройства для VZO 4 до 100 м³, для VZO 8 до 1000 м³ топлива.

Максимальный расход топлива от 80 до 200 л/ч. Погрешность измерения ± 1 %.

Для локомотивов и речных транспортных средств, у которых расход топлива находится в диапазоне величин от 10 до 30000 л/ч используются счётчики жидкого топлива с механическим роликовым счётным механизмом и электронным многоцелевым счётным устройством с интегрированным аналоговым и импульсным выходом. Счётчики имеют резьбовое (версия FL фланцевое) соединение диаметром DN 15, 20, 25, 40, 50 мм. Температура измеряемого топлива до +180 ⁰С. Номинальное давление в топливной системе до 16 бар. Граница погрешностей измерения: ± 1% от фактического значения, точность при повторениях ± 0,2%.

На транспорте применяется DFM-система – это измерительная система расхода топлива, которая представляет собой комплекс: счётчик-расходомер и бортовой компьютер.

С помощью этой системы можно определять величину потока на линии подачи и/или на линии возврата, вычислять разницу между этими потоками, а также выводить данные в наглядном виде и представлять данные для обработки в системах передачи и регистрации. Система DFM позволяет производить точные вычисления расхода топлива двигателями любого вида транспортных средств. Внутри расходомера стоит электронная плата, которая даёт импульсные сигналы, соответствующие прямому и обратному потоку. Расчёт разницы потоков производится в бортовом компьютере DFM-BC. Погрешность прибора не превышает 1% от фактического значения расхода.