Витратомір постійного перепаду тиску

Витратоміри постійного перепаду тиску (ротаметри, поплавкові витратоміри, поршенві витратоміри) - витратоміри рідини або газу з перетворювальним елементом у вигляді поплавка; площа прохідного отвору трубки в ході його переміщення по вертикалі, яке викликане зміною витрати, змінюється таким чином, що перепад тиску залишається постійним. Застосовуються для вимірювання витрат однорідних потоків чистих і слабозабруднених рідин і газів, що протікають. по трубопроводах і не схильних до значних коливань. Вони належать до витратомірів обтікання, до яких також належать витратоміри змінного перепаду тиску.

Принцип роботи

Принцип роботи витратомірів обтікання ґрунтується на залежності переміщення тіла, що знаходиться в потоці і сприймає динамічний тиск потоку, що його обтікає від витрати речовини.

Принцип роботи витратомірів постійного перепаду тиску базується на залежності вертикального переміщення тіла — поплавця (поршня) від витрати речовини, що при цьому зміщенні у потоці змінює площу прохідного отвору приладу таким чином, щоб забезпечити сталий перепад тиску між обома сторонами поплавця (поршня).

Види витратомірів постійного перепаду тиску

Конструкція ротаметра

Ротаметр

Назва «ротаметр» бере свій початок від назви німецької фірми Rota-Yokogawa, що першою запатентувала таку конструкцію;

Ротаметр являє собою довгу конічну трубку 1, що розміщена вертикально, уздовж якої під дією рухомого знизу вгору потоку переміщається поплавець 2. Поплавець переміщається до тих пір, поки площа кільцевого отвору між поплавцем і внутрішньою поверхнею конусної трубки не досягне такого розміру, при якому перепад тиску між протилежними сторонами поплавця не стане рівним розрахунковому. При цьому сили, що діють на поплавець врівноважуються, і поплавець встановлюється на висоті, що відповідає певному значенню витрати.

У верхній частині поплавця часто роблять нахилені (гаинтові) пази, котрі спричиняють його обертання. При обертанні поплавець центрується всередині трубки не торкаючись стінок, що збільшує його чутливість.

Ротаметри із скляною трубкою використовують для тисків до 1 МПа, для вищих тисків (до 32 МПа) застосовують металеві трубки. Відносний діапазон вимірювання 10:1. Умовні проходи від D_у = 3…200 мм

Переваги:

• простота конструкції і надійність у роботі;
• широкий діапазон вимірювання.

Недоліки:

• необхідність вертикального розташування;
• висота підняття поплавця-індикатора залежить від густини та в'язкості середовища;
• необхідність візуального зчитування показів, що ускладнює використання такої конструкції в засобах автоматизації;
• оптичне зчитування можливе лише для прозорих рідин.

Поплавковий витратомір

Поплавковий витратомір постійного перепаду тиску складається з поплавця і конічного сідла, розташованих в корпусі приладу. Конічне сідло виконує ту ж роль, що і конічна трубка ротаметра. Різниця полягає в тому, що довжина і діаметр сідла приблизно рівні, а у ротаметрів довжина конічної трубки значно більша за її діаметр.

Поплавець у цих приладах пов'язаний жорстким стержнем із залізним сердечником або магнітом для дистанційної передачі сигналу. Хід поплавця не перевищує 40…70 мм. Основна приведена похибка у комплекті із вторинним вимірювальним перетворювачем диференційно-трансформаторного типу складає ± 2,5 %.

Поршневий витратомір

У поршневому (золотниковому) витратомірі чутливим елементом є поршень, який під дією перепаду тиску переміщається усередині втулки. Втулка має вхідний отвір і вихідний отвір. Вимірювана речовина поступає під поршень і, піднімаючи його, виходить через вікно чи отвір у втулці. Поршень за допомогою штока з'єднаний з сердечником передавального перетворювача. Чим більша витрата, тим вище піднімається поршень, відкриваючи все більшу частину отвору у втулці. Перепад тиску на поршні при цьому залишається сталим. Обравши певну форму вікна, можна отримати бажану (лінійну) залежність між витратою і переміщенням поршня.

Переваги:

• простота переходу на інший діапазон вимірювання шляхом зміни маси вантажу, що діє на поршень;
• можливість виміру витрат рідин з механічними домішками.

Джерела

• Метрологія та технологічні вимірювання в хімічній промисловості / Й. І. Стенцель, В. В. Тіщук. - Луганськ : Східноукраїнський держ. ун-т, Сєвєродонецький технологічний ін-т, 2000. Ч.1. - 263 с. ISBN 966-590-229-6
• Дж. Фрайден Современные датчики. Справочник Москва: Техносфера, 2005. - 592 с. ISBN 5-94836-050-4
• С. Яцишин, Г. Польова Витратоміри. Методологічні засади роботи.

Див. також

• Витратомір
• Витратомір змінного перепаду тиску
• Тахометричний витратомір