Методическое пособие 376

ФГБОУ ВО

"Воронежский государственный технический университет"

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

ИУСТРОЙСТВА СЧЕТЧИКОВ КОЛИЧЕСТВА

ИРАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ, ПАРА И ГАЗА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе № 13 по дисциплине

«Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» для студентов направления 12.03.01 "Приборостроение" (профиль "Приборостроение") очной и заочной форм обучения

Воронеж 2016

Составители: канд. физ.-мат. наук В.С. Скоробогатов, канд. техн. наук Ю.М.Данилов

Изучение принципа действия и устройства счетчиков количества и расхода жидкостей, пара и газа: методические указания к лабораторной работе № 13 по дисциплине «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» для студентов направления 12.03.01 "Приборостроение" (профиль "Приборостроение") очной и заочной форм обучения / ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет"; сост. В.С. Скоробогатов, Ю.М. Данилов. Воронеж.

2016. 40 с.

В работе изложены назначение, принципы действия, конструкции, условия эксплуатации, характеристики и области применения счетчиков количества и расхода жидкостей, пара и газа, а также требования и рекомендации по подготовке и выполнению данной лабораторной работы.

Методические указания предназначены для студентов 3-4

курсов.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле ЛР №13. СЧЕТЧИКИ ВОДЫ. pdf

Табл. 5. Ил. 18. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. И.А. Новикова

Ответственный за выпуск зав. Кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет", 2016

Лабораторная работа № 13

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

ИУСТРОЙСТВА СЧЕТЧИКОВ КОЛИЧЕСТВА

ИРАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ, ПАРА И ГАЗА

1.Общие указания по выполнению лабораторной работы

Цель работы: Изучить принцип действия, устройство, области применения и характеристики счетчиков количества и расхода жидкостей, пара и газа.

Задание: 1.При подготовке к лабораторной работе изучить принципы действия, устройство,

назначение, характеристики, условия эксплуатации и области применения счетчиков количества и расхода жидкостей, пара и газа.

2.Изучить назначение, устройство и характеристики счетчиков холодной и горячей воды фирмы "БЕТАР".

3.Изучить порядок проверки технического состояния, технического обслуживания, предмонтажной проверки и регулировки, подготовки к работе и включению, а также основные неисправности и способы их устранения для счетчиков воды фирмы "БЕТАР".

В процессе выполнения лабораторной работы студент должен уметь практически применять полученные знания и приобретённые навыки.

На выполнение лабораторной работы отводится четыре часа. Перед лабораторным занятием студент должен самостоятельно выполнить домашнее задание в соответствии с данными методическими указаниями.

Студент, явившийся на занятия, должен иметь методические указания по данной лабораторной работе. В начале занятия преподаватель проверяет выполнение студентом домашнего задания и наличие заготовки отчёта по данной лабораторной работе в его тетради.

Домашнее задание и методические указания по его выполнению

При выполнении домашнего задания студент должен ознакомиться с основными принципами действия, устройством, назначением, характеристиками, условиями эксплуатации и областями применения счетчиков количества и расхода жидкостей, пара и газа. Для этого необходимо воспользоваться литературой [1- 3], а также изучить следующий материал.

2. Общие принципы действия, устройство, назначение, характеристики, условия эксплуатации и области применения счетчиков количества и расхода жидкостей, пара и газа

2.1. Приборы для измерения расхода

Приборы для измерения расхода жидкостей, пара и газа разделяются на две основные группы: счетчики количества и расходомеры. В практике приборы называют водомерами, паромерами, газомерами, в зависимости от вещества, количество которого они измеряют.

Счетчики в промышленных условиях служат для учета суммарного количества какой-либо жидкости, протекающей по трубопроводу. Измерение ведется в литрах или кубических метрах жидкости, протекающей через счетчик за определенный промежуток времени: час, смену, сутки, месяц и т. д.

Расходомеры в отличие от счетчиков измеряют не количество, а расход (например, м 3 / ч, кг/ ч ) жидкостей и газов в данный момент.

2

2.1.1. Счетчики количества жидкости

Счетчики измеряют (отсчитывают) количество жидкости, протекающей по трубопроводу и через прибор за какой - либо определенный промежуток времени. Отсчет ведется непрерывно, в течение всего срока службы, в нарастающем порядке. Для того чтобы определить, сколько жидкости протекало за определенный промежуток времени, требуется отметить показания счетчика в начале и в конце учетного периода. Разность показаний равна расходу жидкости за период измерения.

Счетчики количества, в зависимости от способов измерения, разделяются на объемные и скоростные. Объемные счетчики измеряют количество протекающей жидкости по объему; скоростные — ее количество по скорости движения потока. Те и другие показывают общее количество жидкости, которое протекло через прибор за время его работы.

2.1.2. Объемные счетчики с овальными шестернями

Объемные счетчики жидкости с овальными шестернями предназначены для измерения вязких и маловязких жидкостей (мазута, масел, бензина, керосина и др.).

Принцип действия счетчика заключается в следующем. В измерительной камере 2 (рис. 1) расположены две овальные шестерни 3 и 4, находящиеся в непрерывном зацеплении между собой и обкатывающие друг друга. Протекающая через измерительную камеру жидкость вращает шестерни.

3

Рис. 1. Схема работы счетчика количества жидкости с овальными шестернями

а — первое (исходное) положение; в — второе положение (через 1 / 8 оборота); в

— третье положение (через 1 / 4 оборота)

Со стороны входа жидкости в камеру имеет место напор давления, а со стороны выхода вследствие расхода жидкости потребител я м и — значительное понижение его.

Разность (перепад) давлений в трубопроводе до и после счетчика является той силой, которая вращает шестерни.

В различные периоды вращения ведущей служит поочередно то шестерня 3, то шестерня 4.

Каждая из шестерен за половину своего оборота отсекает и вытесняет объем жидкости 5, равный 1/4, а за полный оборот — 1/2 общего объема измерительной камеры. Обе шестерни за один оборот вытесняют количество жидкости, равное объему измерительной камеры.

Вращение шестерен посредством магнитной муфты и передаточного механизма передается стрелочному указателю и счетному механизму. Перечисленные детали счетчика вмонтированы в корпус 1. При монтаже счетчиков необходимо выполнять следующие требования:

проверять, чтобы направление потока жидкости через счетчик соответствовало направлению стрелки, нанесенной на корпус прибора;

счетчик должен быть установлен таким образом, чтобы оси вращения овальных шестерен располагались горизонтально, а круговая шкала вертикально; при этом нулевая отметка шкалы должна находиться вверху;

4

на трубопроводе перед механическим фильтром прибора надо установить воздухоохладитель; фильтр предназначен для очистки измеряемой жидкости от твердых частиц, а воздухоотделитель — для удаления из жидкости растворенных в ней газов и паров.

В условиях непрерывной работы счетчика на случай его ревизии необходима установка двух фильтров, один из которых размещается на обводном трубопроводе и является резервным.

2.1.3. Объемные дисковые счетчики

Принцип действия дискового счетчика заключается в следующем. Измеряемая жидкость через входной патрубок и сетчатый фильтр 7 поступает в измерительную камеру 2 (рис. 2). В измерительной камере находится диск 3 , разделяющий камеру на две части: верхнюю и нижнюю. Входные и выходные отверстия измерительной камеры счетчика разделены вертикальной перегородкой 6 .

Рис. 2. Устройство дискового объемного счетчика 1 — разъемный корпус; 2 — измерительная камера; 3 — дисковый

поршень; 4 — передаточный механизм; 5 — два полушария; 5 — радиальная перегородка; 7 — сетка фильтров; 8 — поводок приводного валика; 9 — ось счетного механизма; 10 — регулировочный винт; 11 — ось дискового поршня

Под давлением протекающей жидкости диск, установленный на шаровой опоре 5 , совершает колебательные, перекатывающие движения. При этом ось 11 диска перекатывается вокруг

5

направляющего конуса и вращает поводок 8 , закрепленный на валике передаточного и счетного механизма 4 .

За каждое колебание диска через счетчик вытесняется количество жидкости, равное объему измерительной камеры. Дисковый счетчик весьма чувствителен к механическим твердым частицам в измеряемой жидкости, наличие которых ведет к быстрому износу его шаровой опоры. Поэтому при установке счетчика необходимо предусматривать надежную фильтрацию протекающей через него жидкости.

Дисковые счетчики устанавливаются только на горизонтальных участках трубопровода.

2.1.4. Скоростные счетчики

Скоростные счетчики количества жидкости выпускаются двух типов: с крыльчатой вертикальной и со спиральной горизонтальной вертушками. Работа их основана на действии потока жидкости на вертушку: чем больше расход протекающей жидкости, тем выше скорость потока и тем с большим числом оборотов вращается вертушка прибора.

Вращение вертушки механически передается на счетчик, отградуированный в кубических метрах воды.

Счетчики с вертикальной вертушкой предназначены для измерения малых расходов, а с горизонтальной — для измерения больших расходов жидкости.

Скоростные счетчики по сравнению с объемными имеют ряд существенных недостатков, главные из которых:

-пониженная точность измерений; -значительные погрешности при измерении жидкостей с

повышенной вязкостью.

В силу этих недостатков скоростные счетчики применяются главным образом как водомеры.

К монтажу скоростных счетчиков водомеров предъявляются следующие требования:

1) водомеры с крыльчатой вертикальной вертушкой могут устанавливаться только на горизонтальных участках трубопровода, а

6

с горизонтальной вертушкой — на горизонтальных, вертикальных и наклонных участках трубопровода;

2)при установке счетчиков с горизонтальной вертушкой необходимо обеспечить прямолинейный участок трубопровода перед счетчиком длиной 8—10 диаметров трубопровода и после счетчика — не менее 5 диаметров трубопровода;

3)при установке водомеров калибром до 80 мм до водомера и после него надо установить запорные вентили, а также обводную линию (байпас) — это обеспечит возможность выключения водомера и снятия или разборки его на месте при ремонте;

4)водомер следует устанавливать в трубопроводе таким образом, чтобы струевыпрямитель его располагался навстречу потоку. Направление стрелки, нанесенной на корпус прибора, должно совпадать с направлением потока измеряемой жидкости;

5)участок трубопровода, в котором устанавливается счетчик, должен быть при работе полностью заполнен жидкостью, иначе прибор будет давать неправильные показания;

6)в случае установки водомера для измерения засоренной жидкости перед прибором следует установить дополнительный металлический фильтр.

2.2. Расходомеры переменного перепада

Расходомерами переменного перепада измеряют расход различных веществ: жидкостей, газов, водяного пара. Эта группа приборов является очень распространенной.

Принцип действия расходомера переменного перепада заключается в том, что при протекании какого - либо вещества через сужение в трубопроводе скорость потока в этом сужении возрастает, так как поток вещества неразрывный. При этом увеличивается кинетическая энергия потока в сужении за счет уменьшения потенциальной энергии, т. е. статического давления среды в трубопроводе. Поэтому после сужения давление будет несколько ниже, чем до него. Разница давлений до сужающего устройства и после него называется перепадом давления. Чем больше будет протекать жидкости или газа через сужающее устройство, тем

7

больше будет перепад давления. Перепад давления изменяется в зависимости от расхода протекающего в трубопроводе вещества, поэтому является мерой расхода.

Сужение струи начинается до диафрагмы (рис. 3).

Рис. 3. Схема измерения расхода методом переменного перепада давления

По выходе из диафрагмы на некотором расстоянии от нее сечение струи достигает наименьшей величины, после чего струя снова начинает расширяться, пока не достигнет полного сечения трубопровода.

Присоединив U-образный манометр 2 к трубопроводу 5, по направлению потока до диафрагмы (сужающего устройства) через трубку 1, а после диафрагмы через трубку 3 можно измерить перепад давления. Зная перепад давления, можно определить расход жидкости или газа по формуле

м3/ч, (1)

где Q — расход в м3/ч;

∆h — перепад давления в мм рт. ст.;

— удельный вес газа или жидкости в кг/м3; F — сечение диафрагмы в м2;

8