Классификация и назначение расходомеров

где r_u — внутренний радиус камеры; r_ц — наружный радиус цилиндра 1; r_k — средний радиус кольца; δ — толщина кольца; Н — высота камеры и кольца; s_n — площадь поперечного сечения перегородки.

Главным достоинством кольцевого счетчика является простота его устройства, прежде всего движущегося элемента — кольца. Это упрощает и облегчает  разборку и очистку счетчика. Вследствие чего кольцевые счетчики широко применяют  при измерении расхода различных  жидких пищевых продуктов, т. е. там, где требуется частая разборка и  чистка. Кольцо может изготовляться  из графита, бронзы, легких металлов и  других материалов, в зависимости от рода измеряемого вещества. Но кольцевые счетчики создают небольшую неравномерность движения жидкости в пределах каждого цикла, что является их недостатком.

Погрешность счетчика уменьшается  с увеличением вязкости жидкости и сокращением диапазона измерения. Для жидкостей, имеющих очень  малую вязкость (менее 0,7*10-6 м²/с), погрешность ±1 % в диапазоне от 30 до 150 % Qном. При вязкости от 0,7 до 300*10-6 м²/с погрешность равна ±0,5 % в диапазоне от 15 до 150 % Qном. Погрешность снижается до ±0,2 % при уменьшенном диапазоне измерения от 60 до 150 % QH0M и вязкости от 0,7 до 6*10-6 м²/с. Для узкого диапазона измерения погрешность может быть снижена до ±0,1 %[1].

9 Камерные счетчики жидкости других типов.

Помимо рассмотренных выше имеются камерные счетчики жидкости с другими формами подвижного разделительного элемента. Рассмотрим некоторые из них.

Дисковой  счетчик жидкости. Разделительным элементом в данном расходомере является диск с центральным шаром, опирающимся на шаровую пяту, который под давлением поступающей жидкости совершает сложное колебательно-нутационное движение. При этом поверхность диска катится по конусам измерительной камеры, а его радиальная прорезь перемещается вверх и вниз вдоль радиальной перегородки. Дисковые счетчики нашли применение для измерения различных нефтепродуктов и других жидкостей, но с появлением счетчиков с овальными шестернями область их применения значительно уменьшилась. Дисковые счетчики изготовлялись на калибры от 15 до 150 мм.

Рисунок 12– Устройство дискового  счетчика жидкости

Винтовые  счетчики. Данные счетчики применяют для измерения количества жидкости при небольших и малых ее расходах. Винтовой счетчик состоит из двух винтов с циклоидальным профилем, которые совместно вращаются под давлением поступающей жидкости. Один из винтов имеет выпуклый профиль нарезки, другой — вогнутый. Винтовые счетчики изготовляют на калибры от 6 до 40 мм.

Расходомер  с комбинированным преобразователем расхода. В расходомере данного типа имеются два преобразователя расхода — зубчато-винтовой и поршневой.  Его схема показана на рисунке 13.

Рисунок 13 - Комбинированный  преобразователь расхода

Средний ротор 5 зубчато-винтового преобразователя приводится во вращение с помощью двигателя 9 мощностью 3 кВ через муфту 8. Вал ротора, снабженный уплотнительной муфтой 7, вращается в подшипниках 6. Уплотнительная муфта рассчитана на давление до 20 МПа. Имеются два боковых ротора, которые также предназначены для уплотнения. Частота вращения роторов такова, что давление на входе равно давлению на выходе. Благодаря этому при неизменном расходе поршень 2 в цилиндре 3 не перемещается. Но при появлении разности давлений с обеих сторон поршня 2 из-за изменения расхода, последний начинает перемещаться. Тогда преобразователь 1 положения поршня дает сигнал регулирующему устройству 12, которое изменяет частоту вращения двигателя 9, пока давления жидкости на входе и выходе не сравняются и перемещение поршня прекратится. Таким образом, частота вращения двигателя 9 пропорциональна объемному расходу[1]. Вал двигателя снабжен двумя тахометрическими преобразователями 10 и 11 для выработки аналогового (АСЗ) и цифрового (ЦСЗ) сигналов. Малоинерционный поршень 2 снабжен преобразователем 4 скорости  своего перемещения, вырабатывающим сигнал АСП. Этот поршень предназначен для измерения быстропеременной (пульсационной) составляющей расхода в пределах до 500 Гц. Сигналы АСЗ и АСП складывают с помощью устройств 13—15. Данный расходомер имеет большой диапазон измерения 4000:1, который достигается при помощи изменения частоты вращения двигателя 9 от 1 до 4000 об/мин. Предельный расход 260 м3/ч. Погрешность менее ±0,5 %. Потеря давления не более 2000 Па. Прибор предназначен для измерения расхода минерального масла в прямом и обратном направлениях.

Для измерения количества и расхода жидкости в трубах небольшого диаметра целесообразно применение преобразователей ролико-лопастного типа. У преобразователей данного вида лопасти не выдвижные и представляют одно целое с вращающимся цилиндром, а роликовые замыкатели — цилиндрические серповидного сечения. Устройство такого преобразователя показано на рисунке 6. Внутри корпуса 1, образующего кольцевую измерительную камеру, соосно с последней помещен цилиндрический ротор 2, имеющий две лопасти. Жидкость, поступающая через канал 4, своим давлением на лопасть приводит ротор 2 во вращение. При этом  жидкость, находящаяся в кольцевой измерительной камере, уходит через выводной канал 5. Оси двух цилиндрических замыкателей 3 вращаются вместе с осью ротора 2, так как связаны с ним шестеренками. Цилиндрические замыкатели 3 предназначены для отделения входного 4 и выходного 5 каналов друг от друга. Вращающиеся элементы установлены на шарикоподшипниках. Разработано три типоразмера преобразователей: ОР-20, ОР-200 и ОР-1000 на диаметры труб 12, 25 и 55 мм и Qmax, равное 0,04; 0,4 и 1,5 м3/мин соответственно. Предельное давление 16 МПа, наибольшая потеря давления 50 кПа. Температура от —40 до +150°С. Погрешность ±(0,1 —0,2) % в диапазоне от 10 до 100 % Qmax при вязкости в пределах (1 - 1000) 10-4 м2/с[1]. Основным достоинством преобразователей донного типа является их высокая точность в очень широком диапазоне вязкостей.

10 Коррекция температуры в камерных счетчиках жидкости.

Для того чтобы можно было судить о количестве измеренной жидкости в единицах массы, а не только в  единицах объёма, камерные счетчики жидкости: поршневые, лопастные, с овальными  шестернями и другие оборудованы  корректорами на изменение температуры  при неизменном составе жидкости.

Коррекция обычно производится механическими средствами. Преобразователь  температуры (например, термоманометрического типа) воздействует на механизм, который изменяет передаточное число между осью подвижного элемента и счетного механизма[1]. Чаще всего элементом, воспринимающий давление в манометрическом преобразователе температуры является сильфон, так как он имеет большое измерительное перемещение и развивает достаточное перестановочное усилие.

11 Камерные счетчики газа

Рисунок 14 – Схема роторного  преобразователя расхода

Камерные счетчики газа роторного  типа с роторами восьмеричной формы (см. рисунок 14) изготовляются серийно. На концах осей роторов с обеих  сторон имеются соединительные шестерни, применяемые для синхронизации  вращения роторов, которое происходит под действием разности давлений газа на входе и выходе. 
 
В положении а левый ротор замкнул в измерительной камере заштрихованную порцию газа, которую затем будет перемещать в выходной патрубок. В этом положении движущий момент приложен только к левому ротору. При дальнейшем вращении роторов движущий момент появляется и на правом роторе. Этот момент будет возрастать, пока движущий момент на левом роторе, который начинает постепенно уменьшаться, не станет равным нулю после угла поворота 90° в положении б. При этом правый ротор замкнет вторую заштрихованную порцию газа. Всего за один оборот роторов счетчик перемещает четыре таких объема. Участки поверхности роторов, выделенных жирными линиями, обрабатываются с высокой точностью, так как по ним скользит точка сопряжения роторов при их обкатывании друг по другу. Для самоочистки поверхностей счетчика на концах большого диаметра ротора  предусмотрены небольшие площадки с острой кромкой.

Отношение длины ротора к  его диаметру выбирают в пределах 1,3—1,9, для обеспечения наименьших протечек через зазоры, зависящие  не только от их периметра, но и от перепада давления на роторах. Толщина радиальных и торцевых зазоров между роторами и корпусом 0,04 - 0,1 мм. Перепад давления на счетчике газа не должен превышать 300 Па, для чего применяются шарикоподшипники и выбираются допустимые частоты  вращения роторов, а в газосчетчиках  малых калибров (РГ-40 и РГ-100) кроме  того передача к редуктору и счетному механизму осуществляется с помощью  магнитной муфты, а не осью, проходящей через уплотнение[1]. С увеличением  калибра газосчетчика протечки через  зазоры уменьшаются.

Количество газа V, прошедшее  через счетчик, определяется уравнением:

где n — число оборотов роторов; V_в — конструктивный измерительный объем счетчика, равный четырем заштрихованным на рисунке 6 объемам; k — коэффициент, учитывающий протечки через зазоры, k = = 1,02 для РГ-100 и k = 1,005 для РГ-600.

Значительно выгоднее применять  газосчетчики с роторами трапецеидальной  формы, обкатывающиеся вокруг неподвижных  цилиндров неполного круглого сечения, так как у них нет пульсаций  расхода и давления и погрешность  значительно меньше.

Также применяют и трехроторные счетчики газа, роторами которого являются вращающиеся лопасти. Измерительный объем данного счетчика выше, чем у газосчетчиков с восьмеричными или трапецеидальными роторами при одном и том же размере внутреннего пространства, что объясняется меньшим заполнением последнего движущимися элементами.

12 Трехроторные расходомеры

Концерн IDEX (США) (европейское  подразделение Liquid Controls Group, Италия) признанный во всём мире производитель высокоточных измерительных узлов для нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей. Всё оборудование LC отличается исключительной надёжностью и длительным сроком эксплуатации. Узлы учёта для топливозаправщиков, построенные на основе расходомеров серии М – образец качественной продукции для определения объёма сливаемой/заливаемой жидкости (топлива, нефтепродуктов, сжиженного газа, пищевых и химических жидкостей). Производитель гарантирует высокую точность работы благодаря уникальному принципу вытеснения продукта даже в тяжёлых и изменчивых условиях российского климата.

Узел учёта для топливозаправщика  представляет собой расходомер топлива  серии М дополнительно оснащённый фильтром или фильтром-газоотделителем, дифференциальным клапаном, а также запорным вентилем (клапаном-дозатором). Узел может быть оборудован автоматическим компенсатором температуры, принтером, импульсным (например, для подсоединения к системам GPS-мониторинга устанавливается одноканальный генератор импульсов), аналоговым или цифровым выходом. На расходомере может устанавливаться как механический, так и электронный счётчик.

Максимальная адаптируемость оборудования достигается большим выбором фитингов, позволяя расширять возможности монтажа, удовлетворяя самые сложные требования. Узлы учёта отличаются незначительной потерей давления, что позволяет использовать их не только под нагнетаемым давлением, но и на самотек. Расходомеры соответствуют стандартам точности основных международных метрологических учреждений. Основные свидетельства выданы следующими странами: Российская Федерация, ЕС, США, Австралия, Китай и другими.

Расходомеры серии М для  топливозаправщиков выпускаются в  трёх стандартных типоразмерах с  внутренним диаметром 1,5'', 2'' и 3''.

Конструктивно расходомер представляет собой корпус с размещенными внутри тремя рoторами. Роторы вращаются синхронно внутри трех цилиндрических полостей без контакта с измерительной камерой. Каждый ротор опирается в торцевых частях на два подшипниковых основания. Два боковых ротора (лопатки) по очереди двигаются внутри двух полуцилиндрических полостей измерительной камеры, а центральный ротор вращается внутри своей полости, создавая таким образом герметичное разделение между неизмеренным подаваемым и измеренным выходящим жидким продуктом. В концевой части вала каждого ротора расположено зубчатое колесо. Синхронное вращение этих колес позволяет обеспечить точные измерения потока внутри измерительной камеры, что позволяет улучшить контроль расхода топлива.

Номинальнй диаметр, дюйм	1,5'' (40мм)       2''(50мм)       3''(80мм)
Уровень потока, л/мин	23 .. 227,         36 .. 380,      70 .. 760
Погрешность измерени, %	0.1 .. 0.25
Номинальное давление, бар	10, 19
Потеря давления, МПа	0.2
Температура окружающей среды, С	-55..+71
Масса прибора, кг	6.4,                     8.6,               16.8