Page 57 - TEHSOVET premium #3-2020

март 2020
премиум ТЕХСОВЕТ

Энергетика

• рычажно-маятниковые; оптические; ульт- доотведения, где в воде существуют необходи-
развуковые; электромагнитные; кориолисовые; мые загрязняющие элементы);
• вихревые; тепловые; меточные расходо- • показания зависят от конфигурации тру-
меры; бопровода;
• тахометрические или механические счет- • приборы имеют большую погрешность в
чики расхода. определении расхода жидкости, составляющей
Нужно отметить, что каждая позиция под- ~±3,5%;
разделяется еще на несколько подтипов. Так, • приличная стоимость прибора.
например, тахометрических (механических) Оригинальными в измерении расхода
счетчиков расхода в настоящее время существу- жидкости являются магнитные или электро-
ет 18 видов. Рабочий диапазон преобразовате- магнитные приборы учета расхода. В этом
лей расхода различного типа перекрывает диа- случае перпендикулярно потоку устанавли-
пазон от 10 м /ч до 10 м /ч. Обратим внимание ваются датчики в виде электродов, которые
3
5
3
-6
в дальнейшем на несколько типов, наиболее ши- находясь в поперечном магнитном поле, реги-
роко распространенных в промышленном при- стрируют изменение поперечного напряжения Рис. 2. Схема измерения расхода электропрово-
дной жидкости с помощью магнитного прибора
менении и в ЖКХ, расходомеров. Особенно тех, из-за протекания через всю систему электро-
с помощью которых можно измерить расход и проводной жидкости. Определение скорости учета жидкости
количество потребляемой воды, а также успеш- жидкости по поперечному напряжению дает B = B sin(2πf).
но используемых в водоотведении. расход жидкости (рис. 2). Тогда для ЭДС индукции в соответствии с
m
Так, на сегодняшний день при проекти- Принцип действия, заложенный в основу
ровании той или иной системы учета расхода работы этих расходомеров такой же, как и у законом электромагнитной индукции можно
написать
жидкости существуют приборы учета на осно- датчиков Холла с тем различием, что в послед- U = 4QB sin2πf/πd.
ве эффекта Доплера. По ходу потока жидкости нем случае мы имеем дело с протеканием тока Однако такие расходомеры в силу кон-
m
на трубе монтируются передатчик и приемник в твердотельной полупроводниковой или ме- структивных особенностей отличаются не-
ультразвукового излучения (рис. 1). По сте- таллической среде в присутствии магнитного намного от схемы на рис. 2. Там электро-
пени доплеровского смещения частоты излу- поля, а тут ионный ток жидкости протекает по
чения передатчика, фиксируемой приемни- трубопроводу поперек постоянного магнитно- магнитное поле на полюсах создает обмотка
индуктивности, что зачастую порождает появ-
ком, определяется скорость движения потока го поля. У некоторых специалистов по гидро- ление паразитной трансформаторной ЭДС
жидкости и, соответственно, расход, так как динамике жидкостей возникает вопрос: «Как?». U = SdB/dt = 2πfSB cos(2πf)
длина и Ø трубы задан. Но при этом в потоке С последующими глубокомысленными рассуж- а также ряд других недостатков.
T
T
должны присутствовать твердые частицы либо дениями. Но природа едина, и ее закономерно- В приведенных формулах Bm – макси-
пузырьки воздуха, от которых отражается из- сти проявляются в любой среде независимо от мальное амплитудное значение индукции
лучение. Он хорошо работает с суспензиями, того, в каком агрегатном состоянии находится магнитного поля; U – ЭДС индукции; U – ЭДС
в которых концентрация частиц составляет вещество. Поэтому и при описании, т.е. при рас- трансформаторной паразитной индукции; 55
T
выше 100 ррm, а их размер более 100 мкм, од- чете индуцированной в такой конфигурации f – частота изменения электромагнитного
нако концентрация частиц должна составлять ЭДС (электродвижущая сила) на электродах поля; d – Ø трубопровода; t – время.
менее 10%. рассчитывается с привлечением того же закона Однако от этих недостатков можно изба-
К достоинствам таких приборов можно от- Лорентца. Одним словом, в результате выраже-
нести тот факт, что ние для ЭДС, индуцированной на электродах виться конструктивно. Наличие переменного
магнитного поля позволяет избавиться от ос-
• прибор (датчики) устанавливается вне расходомера, можно записать в скалярном виде
трубопровода, т.е. нет вмешательства в проек- U = Bdv или U = Q/S Bd новного недостатка магнитных расходомеров с
постоянным магнитом. Суть этого недостатка
тируемые расчетные потоки жидкости; где U – обозначение индуцированной ЭДС, [В]; сводится к поляризации электродов. Вслед-
• малое энергопотребление; B – индукция магнитного поля, [T]; ствие накопления положительных зарядов на
• возможность длительного использова- d – внутренний Ø трубопровода, [м]; v – ско- отрицательном электроде и отрицательных
ния прибора, т.к. датчики не корродируют, не рость потока жидкости, [м/с]; S – площадь по- зарядов на положительном электроде происхо-
закоксовываются и т.д. перечного сечения трубопровода, [м ]; Q – объ- дит эффект поляризации, порождающий ЭДС
2
К недостаткам можно причислить то, что ем расхода, [м ]. поляризации, гасящий отчасти ЭДС индукции.
3
• в жидкости должны быть пузырьки воз- Существуют магнитные расходомеры с пе- Это делает непостоянной градуировочную ха-
духа либо твердые частицы (это означает, что в ременным магнитным полем. В этом случае ЭДС рактеристику прибора и делает невозможной
части водопотребления такие приборы можно наводится рабочим переменным магнитным по- стабильность работы прибора. В связи с этим
использовать только в основном в системах во- лем, в самом простом случае- синусоидальным
электромагнитные расходомеры с постоянным
магнитным полем не нашли широкого распро-
странения в сфере измерения расхода жидко-
стей с низкой проводимостью. Зато они полу-
чили широкое распространение, например,
в металлургической промышленности для
измерения расхода расплавленных металлов,
в которых отсутствует явление поляризации.
В целом электромагнитные расходомеры
предназначены для измерения расхода жидко-
-3
стей с электропроводностью менее 10 См/м,
что соответствует электропроводности во-
допроводной воды. Хотя имеются расходо-
меры такого типа, позволяющие измерять
расход жидкостей с электропроводностью до
10 См/м. Электромагнитные расходомеры в
-5
настоящее время нашли широкое применение
для измерения расхода таких сред, как хими-
чески-агрессивные жидкости, вода, питьевые
Рис. 1. Измерение расхода жидкости ультразвуковым расходомером на основе эффекта Доплера жидкости, загрязненные канализационные