Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

2. Механические счётчики расхода

Скоростные счетчики

Принцип действия скоростных счетчиков состоит в том, что протекающий через прибор поток измеряемой жидкости приводит во вращение крыльчатку или вертушку, скорость вращения которых при этом пропорциональна средней скорости протекающей жидкости, а следовательно, и расходу. Скорость вращения пропорциональна расходу. В действительности коэффициент пропорциональности остается постоянным на всем диапазоне измерения прибора.

Скоростные счетчики устанавливаются в закрытых трубопроводах таким образом, чтобы весь поток измеряемой жидкости проходил через прибор. Протекающая жидкость может подводиться к крыльчатке или вертушке аксиально или тангенциально, причем во втором случае жидкость может подводиться как одной, так и несколькими струями. Счетчики с аксиальным подводом жидкости применяются для измерения больших расходов жидкости, с тангенциальным подводом — для измерения малых расходов.

С осью крыльчатки или вертушки связывается механизм для подсчета числа оборотов и, таким образом, количества жидкости; Счетный механизм может быть помещен непосредственно в измеряемой жидкости или защищен от нее сальником.

Скоростной счетчик
Скоростной счетчик.

Для обеспечения правильной работы счетчиков необходимо их устанавливать таким образом, чтобы все сечение счетчика было полностью заполнено жидкостью. Несмотря на то, что все счетчики имеют струевыпрямители, поток перед счетчиком должен быть выровнен; для этого их нужно устанавливать так, чтобы перед ними был прямой участок трубопровода, равный 8—10D (D — диаметр трубопровода!). Установка скоростных счетчиков на трубопроводах часто производится без обводных линий, так как их повреждение не вызывает прекращения подачи жидкости у счетчиков с аксиальным подводом жидкости и подъемом и опусканием вертушки у счетчиков с тангенциальным подводом жидкости.

Объемные счетчики

Принцип действия объемных счетчиков основан на непосредственном отмеривании объемов измеряемой среды с помощью мерных камер известного объема и подсчета числа порций, прошедших через счетчик. Объемные счетчики подразделяют на опорожняющиеся и вытесняющие. Опорожняющиеся объемные счетчики имеют жесткие камеры, из которых измеряемая среда свободно вытекает. Счетчики этого типа непригодны для измерения количества газа. Простейшим объемным счетчиком с жесткой камерой является мерный бак или мерник. К этому же типу объемных счетчиков относятся барабанные и опрокидывающиеся счетчики. Вытесняющие объемные счетчики имеют мерные камеры с перемещающимися стенками, которые вытесняют измеряемую фазу, освобождая камеру для следующей порции.

Ролико-лопастные расходомеры

В корпусе расходомера вращается ротор с лопастями. Измерительная камера образована между корпусом с одной стороны и бочкой ротора с соседними лопастями – с другой. Измеряемая среда может протекать по расходомеру только с одной стороны ротора. Это обеспечивается с помощью роликов-замыкателей которые поочередно перекрывают путь обхода измерительной камеры. Расположение продольных осей отверстий каналов входа и выхода в плоскостях с осью вращения ротора значительно уменьшает динамические потери.

Синхронизация вращающихся элементов ролико-лопастной машины выполнена по средством зубчатого зацепления. Такая конструкция обеспечивает ролико-лопастной расходомер-счетчик жидкости и газа высокими метрологическими характеристиками. А именно ничтожной погрешностью и широким диапазоном измерения. Очень важной особенностью ролико-лопастной конструкции является отсутствие соприкасающихся частей внутри расходомера . Это обеспечивает не только отсутствие трения и шума, но и возможность работы с не смазывающими жидкостями такими как бензин, спирты и тп.. Отсутствие контакта между элементами прибора препятствует износу, тем самым обеспечивает высокую метрологическую надежность расходомера. Чувствительность расходомера ограничена лишь ничтожно малым сопротивлением подшипникового узла.

Ролико-лопастной расходомер
Ролико-лопастной расходомер.

Шестерёнчатые расходомеры

Овально-шестерёнчатый расходомер — это один из обычных типов расходомеров с непосредственным отсчетом, работа которого основана на принципе положительного накопления.

Схема овально-шестерёнчатого расходомера
Схема овально-шестерёнчатого расходомера.

Внутри расходомера находятся две шестерни овальной формы или два ротора. Шестерни захватывают движущуюся среду, и среда заполняет пространство между этими шестернями и корпусом расходомера. Эти пространства часто называют камерами. Когда среда начинает свое движение по трубопроводу, она попадает в расходомер через входное отверстие. Попав в расходомер, поток среды оказывает давление на овальные шестерни и приводит их в движение. Каждому полному обороту (повороту на 360°) овальной шестерни соответствует некоторое определенное количество жидкости, газа или пара, захваченное и вытолкнутое шестернями в камеры, а затем покинутое расходомер через выходное отверстие.

При повышении скорости потока жидкости, газа или пара, количество оборотов овальных шестерен тоже повышается. Однако, независимо от скорости потока количество жидкости, газа или пара, захваченное овальными шестернями и сделавшее вместе с ними один оборот, всегда остается одинаковым. Поскольку количество захваченной и выведенной среды остается постоянным, определение параметра общего расхода может быть осуществлено посредством подсчета числа оборотов шестерён. Для подсчета числа оборотов шестерен с последующим показанием общего расхода в овально-шестеренчатых расходомерах установлен счетный механизм. К одной из овальных шестерен подсоединяется шпиндель. Вместе с каждым оборотом шестерни происходит один соответствующий ему оборот шпинделя. Шпиндель подсоединен к механизму, который считает количество полных оборотов шестерни.