Скоростные счетчики

Скоростные, как и объемные, счетчики применяют для определения объемного количества измеряемой среды. Однако в отличие от объемных скоростные счетчики не имеют измерительных камер и производят косвенное измерение количества веществ в объемных единицах.

Чувствительным элементом скоростных счетчиков является ак­сиальная или тангенциальная турбинка, приводимая во вращение потоком жидкости, протекающим через счетчик.

Принцип действия скоростных счетчиков основан на том, что число оборотов турбинки п в единицу времени пропорционально ско­рости потока, омывающего турбинку:

n=kW, ( 2 )

где к— коэффициент пропорциональности; W — скорость потока в некотором сечении счетчика F.

Объемный расход через счетчик равен

Q=WF. ( 3 )

Решая совместно (2) и (3), получим

n = k/F*Q( 4 )

Отсюда следует, что шкала тахометра, измеряющего мгновенное число оборотов турбинки n, может быть проградуирована в едини­цах объемного расхода измеряемого потока жидкости.

Таким образом, измеряя суммарное число оборотов турбинки с помощью счетного механизма оборотов, можно получать информа­цию об объемном количестве вещества. Если же скоростной счетчик снабжен тахометром, то он может измерять объемный расход по­тока.

При использовании скоростного счетчика в качестве измерителя объемного расхода вещества обычно применяют электрический тахогенератор. Ротор этого генератора получает вращение от оси турбинки скоростного счетчика, а индуцированная в статоре ЭДС из­меряется вторичным прибором — вольтметром.

Схема скоростного счетчика с аксиальной турбинкой показана на рис 3. Внутри корпуса размещена горизонтально вдоль на­правления измеряемого потока жидкости турбинка 6, выполненная в виде многозаходного винта. Перед турбинкой установлен струевыпрямитель 1, предназначенный для сглаживания возмущений потока на входе и исключения завихрения. Вращение турбинки че­рез червячную пару 5 и передаточный механизм 2, расположенный в камере 4, передается через сальник счетному устройству 3.

Для регулирования скорости вращения турбинки в процессе тарировки счетчика предусмотрено регулировочное устройство 7, которое позволяет поворачивать одну из радиальных перегородок струевыпрямителя относительно направления потока.

Счетчики с аксиальной турбннкой изготавливают с диаметрами условного прохода 50—300 мм для измерения количества вещества при расходах 3—1300 м³1ч, классы точности 1; 1,5; 2.

Для измерения количества жидкости при малых расходах используются скоростные счетчики с тангенциальными турбинками. В этих счетчиках турбинка с прямолинейными или криволинейными лопастя­ми установлена на вертикальной оси.

Поток жидкости тангенциально подводится к турбинке и приводит ее во вращение. В зависимости от способа подвода жид­кости к лопастям турбинки различают одноструйные и многоструйные счетчики. Жидкость в однострунных счетчиках (рис.4, а) подводится к прямому гладкому каналу на лопасти турбинки 1 од­ной струей через фильтр 2.

В многоструйных счетчиках (рис.4, 6) корпус выполнен так, что в нем имеется два ряда равномерно распределенных по окруж­ности сопл. Расположение сопл в корпусе счетчика показано на рис. 4, в. Через нижний ряд сопл 2 жидкость подается на турбинку /, а через верхний ряд сопл 3 отводится из камеры вращения турбинки. Одноструйные счетчики более просты по конструкции и в них меньше потеря давления, но они имеют меньшую надежность из-за одностороннего износа опоры турбинки.

Счетчики с тангенциальной турбинкой имеют диаметр условного прохода 15—40 мм, верхний предел измерений по расходу 3— 20 м³/ч и классы точности 2—3. Существенным недостатком скоростных счетчиков является за­висимость показаний от вязкости измеряемой жидкости

Рис.3. Схема скоростного счетчика с аксиальной турбинкой.

Рис.4. Схема скоростных счетчиков с тангенциальной турбинкой.

По сравнению с объемными турбинные счетчики имеют меньшие габаритные размеры и массу, более долговечны в эксплуатации, имеют большую пропускную способность. Однако наличие вращающегося тела, помещенного в поток, приводит к износу опор, а также к большим гидравлическим потерям. Поэтому в настоящее время активно ведутся разра­ботки счетчиков новых типов без подвижных частей.

Вихревые счетчики.

В вихревых счетчиках используется эффект возникнове­ния вихревых колебаний в движущемся потоке. В поток по­мещают установленное в корпусе датчика неподвижное тело плохо обтекаемой формы (пластина, цилиндр). За этим телом происходит периодический срыв вихрей (рис.5). Частота генериро­вания вихря при однород­ных потоках пропорцио­нальна только скорости потока. Линейный эффект существует в потоках, в которых число Рейнольдса превышает 10 000.

Рис. 5. Схема вихревого счет­чика

В качестве чувстви­тельных элементов, вос­принимающих вихревые колебания, могут исполь­зоваться терморезисторы, представляющие тонкий провод, намотанный на теплоизолирующее осно­вание. От воздействия внешней среды элемент защищается металличе­ским колпачком или слоем теплопроводного стекла. Резистор подогревается за счет тока внешнего источника. При прохождении измеряемо­го потока происходит охлаждение датчика, степень охлажде­ния зависит от скорости потока. Колебания скорости, свя­занные с возникновением вихрей, вызывают колебания со­противления датчика, которые фиксируются вторичным устройством.

Из-за ограничений по минимальному значению числа Рейнольдса вихревые счетчики не могут быть использованы при малых диаметрах трубопроводов, для применения на больших диаметрах возникают сложности в связи с очень низкой час­тотой срыва вихрей (меньше 1 Гц). Поэтому вихревые счет­чики обычно изготовляются диаметром 50-150 мм.