что такое расход определение единицы измерения
Измерение расхода
Расход – это продукт или сырье проходящий через поперечное сечение трубопровода в единицу времени.
где α – расчетный коэффициент расхода;
К²t – температурный коэффициент (коэффициент расширения), эта величина выбирается из справочника;
ρ — плотность продукта или сырья;
d20 – диаметр сужающего устройства при температуре t = 20˚С;
∆Р – перепад давления на сужающем устройстве.
Из этих формул видно, что разница между объемным и массовым расходом заключается в подкоренном выражении, т.е. в одном случае под корнем перепад давления ∆Р делится на плотность ρ, а в другом случае эти две величины перемножаются.
Единицы измерения объемного расхода : м3/ч; м3/с.
Единицы измерения массового расхода : кг/ч; кг/с; т/ч; т/с.
При измерении расхода существует такое понятие, как »Количество вещества». Количество вещества – это продукт или сырье, проходящее через поперечное сечение трубопровода за промежуток времени (смену, вахту, час, месяц и т.д.).
Количество вещества измеряется счетчиками, которые устанавливаются:
1. По месту (в трубопроводе);
2. В операторной (вторичный прибор).
Количество вещества – выражают в единицах объема (м3) или массы (кг).
Существует несколько методов измерения расхода:
1. Расходомеры постоянного перепада давления.
2. Расходомеры переменного перепада давления.
3. Электромагнитные расходомеры.
4. Турбинные расходомеры.
5. Акустические расходомеры.
6. Приборы измеряющие расход по эффекту »Кориолисовых сил».
7. Тепловые расходомеры.
8. Вихревые расходомеры.
Метод постоянного перепада давления.
Ротаметр – расходомеры обтекания. Ротаметры устанавливают в вертикальный участок трубопровода. Он представляет собой стеклянную трубку в форме конуса, обращенную широким концом вверх, внутри которой находится поплавок. Наибольшее давление будет в кольцевом зазоре между поплавком и стенками сосуда, а наименьшее сверху.
а) нижнюю коническую часть;
б) среднюю цилиндрическую часть;
в) верхнюю со скошенными бортиками, косые линии предназначены для предания поплавку устойчивости.
В зависимости от пределов измерения поплавок изготовляют из: эбонита, дюралюминия или нержавеющей стали. Шкала нанесена непосредственно на стеклянной трубке.
Преимущества ротаметров:
1. Простота конструкции
2. Возможность измерения малых расходов
3. Значительный диапазон измерения
4. Возможность измерения агрессивных сред
5. Равномерная шкала.
Используются для измерения расхода неагрессивных жидкостей.
Метод переменного перепада давления.
Для того, чтобы создать перепад давлений в трубопроводе, устанавливают сужающее устройство. На нашем предприятии в качестве сужающего устройства применяют диафрагмы. Конструктивно диафрагма представляет из себя диск с отверстием, который вставляется в трубопровод.
Р1 – самое большое давление перед диафрагмой;
Р2, Р3 – промежуток, в котором будет самое маленькое давление;
Р4 – самое большое давление после диафрагмы;
Рn – давление потерь (это и есть перепад давлений между Р и Р4, для которого устанавливается сужающее устройство).
Перепад давления обозначается ∆Р и находится по формуле:
∆Р = Р – Р2
Перед диафрагмой давление измеряемой среды возрастает, а скорость ее перемещения по трубопроводу снижается. После диафрагмы давление измеряемой среды снижается, а скорость ее перемещения возрастает.
Отбор давления производится рядом с сужающим устройством.
Перепад давления ∆Р на сужающем устройстве является мерой расхода. Из формулы определения расхода видно, что они связаны между собой зависимостью через корень квадратный, поэтому на выходе из дифманометра сигнал имеет форму параболы.
Таким образом, если не предусмотреть дополнительного устройства на выходе из дифманометра, то шкала вторичного прибора по всей длине будет неравномерной, но особенно это просматривается в нижней части шкалы.
Для того, чтобы преобразовать нелинейную зависимость в линейную и чтобы шкала была равномерной устанавливают приборы извлечения квадратного корня. Во многих электронных вторичных приборах эти преобразователи устанавливаются программно, т.е. устанавливаются при программировании контроллера.
Существует несколько видов сужающих устройств:
1. Диафрагмы – они подразделяются на стандартные и нестандартные.
Стандартные диафрагмы устанавливаются в трубопроводах таким образом, чтобы скосы были на выходе.
К нестандартным диафрагмам относятся:
Конические диафрагмы применяют для измерения расхода запыленных, загрязненных и очень вязких сред. Их устанавливают в трубопроводе таким образом, чтобы скоси были на входе.
Секторные диафрагмы применяют для измерения сыпучих материалов.
2. Сопло Вентури.
3. Труба Вентури.
4. Дроссель (переменный, постоянный).
Сужающие устройства соединяются с дифманометрами соединительными импульсными проводками, а те в свою очередь преобразуют перепад давления в унифицированный пневматический или электрический сигнал. Этот сигнал передается на вторичный прибор, а затем, если имеется компьютер, на монитор.
Электромагнитные расходомеры.
Электромагнитные расходомеры применяют для измерения расхода электропроводящих жидкостей.
Расходомер представляет собой отрезок трубы из нержавеющей стали, с расположенными снаружи полюсами электромагнита. По оси в трубопроводе расположены токосъемные электроды. Участок трубопровода по обе стороны от электродов покрыт электроизоляцией. Роль проводника в таком расходомере выполняет электропроводная жидкость, перемещающаяся по трубопроводу и пересекающая магнитное поле электромагнита. В жидкости будет наводиться ЭДС (электродвижущая сила, т.е. напряжение) пропорциональная скорости ее движения, т.е. расходу жидкости. Степень агрессивности для таких приборов определяется материалом изоляции трубы и электродов первичного преобразователя.
Турбинные расходомеры.
Турбоквант предназначен для измерения объемного и массового расхода различных жидкостей и газов. Также этот прибор осуществляет суммирование расхода, выдает количество вещества.
Турбинка устанавливается только в горизонтальных трубопроводах. Поток измеряемой среды проходит через турбинку и приводит во вращение ее лопасти. Число оборотов крыльчатки пропорционально расходу. На турбинке установлен преобразователь, который состоит из катушки с магнитным сердечником.
Лопасти крыльчатки выполнены из ферромагнитного сплава (т.е. из не магнитящегося материала). При вращении они поочередно пересекают магнитное поле, которое наводит магнит и в катушке наводится ЭДС в виде импульса, причем число импульсов за один оборот крыльчатки будет равно числу лопастей. Таким образом, частота импульсов пропорциональна расходу. Этот выходной сигнал от турбинки по кабелю поступает на частотомер, т.е. на Турбоквант.
Ультразвуковые расходомеры.
Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на пьезоэлектрическом эффекте, т.е это фактическая скорость распространения ультразвуков в движущейся среде, которая равна геометрической сумме скорости движения среды и скорости звука в этой среде.
Ультразвуковой расходомер представляет собой отрезок трубы, в который установлены излучатель ультразвука и его приемник. Время, за которое сигнал проходит от излучателя к приемнику преобразуется в величину расхода.
Расходомеры по эффекту »Кориолисовых сил».
Принцип работы основан на использовании эффекта Кориолисовых сил.
Конструкция расходомера TRIO-MASS выполнена с использованием двух параллельных труб, что позволяет уменьшить габаритные размеры, увеличить жесткость конструкции и выпускать расходомеры в широком диапазоне диаметров.
Использование в конструкции TRU-MASS однотрубной спирали дает возможность предлагать широкий диапазон вариантов соединения с трубопроводом.
При прохождении массовым потоком трубы, к которой приложены принудительные колебания, Кориолисовы силы вызывают крутящий момент в сечении трубы. Труба расходомера постоянно вибрирует со своей резонансной частотой, которая является функцией массы измерительной системы, составленной из массы трубы и протекающей рабочей жидкости.
Как только резонансная частота колебаний начинает изменяться, как результат изменения плотности рабочей жидкости автоматически производится изменение частоты возбуждения внешним источником вибраций. Это позволяет одновременно с измерениями расхода проводить измерения плотности рабочей жидкости. Встроенный температурный датчик позволяет производить эти измерения с поправкой на температуру.
Тепловые расходомеры.
Принцип действия основан на теплопроводности измеряемого вещества. При постоянной мощности нагревателя количество тепла, забираемое от него потоком, при постоянном расходе будет постоянно.
С увеличением расхода нагрев потока будет уменьшаться, что определяется разностью температур.
Вихревые расходомеры.
Основаны на явлении возникновения вихрей при встрече потока с телом не обтекаемой формы. В результате от его тела (противоположных граней) будут отлетать вихри.
Скорость отрыва вихрей зависит от расхода вещества.
Принцип действия преобразователя основан на ультразвуковом детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости, при обтекании ею призмы, расположенной поперек потока.
Преобразователь состоит из проточной части и электронного блока. В корпусе проточной части расположены тело обтекания – призма трапецеидальной формы (1) и пьезоизлучатели ПИ1 и ПИ2 (2), пьезоприемники ПП1 и ПП2 (3) и термодатчик (7).
Электронный блок включает в себя генератор (4), фазовый детектор (5), микропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигналов (6).
3 thoughts on “ Измерение расхода ”
Для объяснения самой физики принципов измерения очень даже красиво
А может такое быть, что перепад давления есть, а расхода нет??
Измерение расхода с помощью приборов
Измерение расхода в единицах:
Основные методы измерения расхода жидкостей и газов:
Основная суть объемного метода измерения состоит в том, что в единицу времени все отмеренные прибором жидкости/газы суммируются. Скоростной метод позволяет измерить, с какой скоростью движется жидкость по трубопроводу. Зная характеристики жидкости, параметры трубопровода и полученные в результате измерения данные позволяют рассчитать показатели расхода. Дроссельный метод измерения основан на создании искусственного перепада давления внутри трубы до и после прохождения жидкостью датчиков прибора.
Методы измерения расхода и их особенности
Объёмный метод измерения расхода
Суть метода основана на измерении объема вытесненной жидкости в соответствующих камерах, устанавливаемых в водопровод. Замеры исчисляются в количестве циклов вытесненной жидкости. Метод может быть действительным при давлении в трубе до 10 МПа, температуры среды, не превышающей 150 градусов по Цельсию, и диаметре трубопровода в 1,5-30 см.
Метод переменного перепада давления
Данная методика основана на сужении (дросселировании) жидкостного или парового потока внутри трубопровода, которое позволяет увеличить его скорость и одновременно снизить потенциальную его энергию. Это приводит к возникновнию перепада давления в точке дросселирования. Расходометром измеряется перепад давления по отношению к скорости потока и, в конечном итоге, расход.
Метод постоянного перепада давления
Данный метод измерений основан на том, как воспринимается напор в трубопроводе в зависимости от расхода среды в нем. Измерения проводятся посредством помещения в трубопровод чувствительного элемента, который будет перемещаться вместе со средой. Так, к примеру, работают ротаметры.
Электромагнитный метод измерения расхода
В основе данного измерительного метода лежит закон электромагнитной индукции. Измерение зависит от взаимодействия электропроводной жидкости в трубопроводе с магнитным полем.
Оборудование компании «ИННОТЕХ»
Компания «ИННОТЕХ» в ассортименте оборудования, предназначенного для измерения расхода в трубопроводах предлагает потребителям:
Kessler-Ellis Products
Flow Products • Flat Panel Monitors • Industrial Instruments • Operator Interfaces • HMI Software
Под расходом жидкости (газа) понимают количество вещества прошедшее через сечение трубопровода за единицу времени. Более полное определение можно посмотреть в ГОСТ 15528-86. Количество вещества может быть выражено в единицах массы, объема или иных физических единицах. Время (в зависимости от потребностей пользователей) может быть выражено в единицах СИ, англо-американских единицах измерения или внесистемных единица.
В зависимости от типа единиц измерения количества вещества выделяют следующие виды расхода:
массовый (количество вещества измеряется в единицах массы: г, кг, тонна и т.д.);
объемный (количество вещества измеряется в единицах объема: метры кубические, литры и т.д.);
молярный (количества вещества измеряется в молях).
Примечание: Классификация единиц измерения
В настоящее время на практике на территории РФ используют единицы метрических систем измерения: СИ, СГС, МКС и др. В промышленности достаточно широко используют внесистемные единицы измерения. Часть из внесистемных единиц допускается использовать наравне с единицами СИ (например: тонна, литр, минута, час секунда). При изготовлении оборудования на экспорт могут быть использованы единицы измерения традиционных систем мер (в основном это относится к англо-американской системе мер).
Единицы измерения объемного расхода
В системе СИ объемный расход может быть измерен в следующих единицах измерения:
м. куб./сек. – метры кубические в секунду
При использовании внесистемных единиц измерения выбор намного шире:
л/с – литры в секунду
л/м – литры в минуту
л/ч – литры в час
л/сут – литры в сутки
При использовании традиционных систем мер можно использовать следующие единицы объемного расхода:
галлон амер./с – галлон в секунду
галлон амер./ч – галлон в час
Обратите внимание, что традиционные системы мер имеют много нюансов. Например, галлон в Англии и США не одно и то же. 1 Американский галлон = 0,833 Английских галлона = 3,784 л. Для получения более полной информации рекомендуем обратится к Википедии
Единицы измерения массового расхода
Система СИ предполагает измерение массового расхода в следующих единицах измерения:
кг/с – килограмм в секунду
Для практического использования единиц СИ явно недостаточно, по этой причине используют внесистемные единицы:
т/сут – тонны за сутки
т/ч – тонны за час
Для экспортного оборудования могут быть актуальны единицы измерения традиционных систем:
тонна большая /сут – тонна британская большая в сутки
фунт/ч – фунт за час
Расход, виды расходов, единицы его измерения
Расход – это количество продукта, протекающего через поперечное сечение трубопровода в единицу времени.
Различают: массовый и объемный расходы.
Единицы измерения массового расхода:
т/час; т/мин; т/с; кг/час; кг/мин; кг/с; г/час; г/мин; г/с.
Единицы измерения объемного расхода:
м 3 /ч; м 3 /мин; м 3 /с; л/час; л/мин; л/с.
Билет №13
ТИПЫ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Нормальная бескамерная диафрагма (дисковая),
Нормальная камерная диафрагма (кольцевая),
Нормальное сопло.
Нормальное сопло Вентури.
Нормальная труба Вентури.
Билет №14
Дано давление 0,5кгс/см 2. Перевести его в Па, кПа, МПа.
1 кгс/см 2 98066 Па
0,5кгс/см 2. 49033 Па=49,033кПа=0,049033 МПа
Билет №15
В каком случае не допускается применять манометры?
Билет №16,23
Расходомеры переменного перепада давления
Действие этих приборов основано на возникновении перепада давления на установленном внутри трубопровода сужающем устройстве (СУ).
Перепад давления обозначается DP и определяется по формуле:
Перепад давления измеряется дифманометром, зависит от расхода протекающего вещества и может служить мерой расхода.
Эти расходомеры широко распространены в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, т.к. обеспечивают:
1) возможность в широком диапазоне измерять расходы жидкостей, газов и паров при различных температурах и давлениях;
2) относительно высокую точность измерения;
3) регистрацию показаний и передачу их на расстояние;
В комплект расходомера входят:
1) сужающее устройство;
СУ предназначено для создания в трубопроводе переменного перепада давления.
Дифманометр предназначен для измерения этого перепада давления и преобразования его в пневматический или электрический сигнал с выходом на вторичный прибор.
График изменения давления до и после сужающего устройства.
Р1‘ – давление в трубопроводе;
Р1 – давление до диафрагмы;
Р2 – давление после диафрагмы;
Р2‘– давление в самой узкой части струи;
Рп – потеря давления на диафрагме;
Р1 — Р2= DP – перепад давления на диафрагме.
Зависимость между расходом и перепадом давления – квадратичная. Поэтому шкала у дифманометров неравномерная (квадратичная).
(3.2)
где: Q- массовый расход;
Билет №18
Классификация приборов для измерения давления
I. По принципу действия:
II. По роду измеряемой величины:
Билет №22
ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Термометр сопротивления состоит из чувствительного элемента и наружной (защитной) арматуры. В качестве материала для чувствительного элемента используют медь и платину. Эти материалы выбраны потому, что на их сопротивление заметно влияет изменение температуры окружающей среды (большой температурный коэффициент сопротивления), причем это зависимость близка к линейной. Кроме того, медь и платина химически стойки в пределах измеряемых температур.
Чувствительный элемент термометра сопротивления представляет собой тонкую платиновую или медную проволоку, намотанную на каркас из диэлектрика. Концы проволоки припаивают к выводам, которые присоединяют к зажимам головки термометра. Такой Чувствительный элемент помещают в стальную защитную арматуру, снабженную устройством для установки на объекте измерения.
Термометры сопротивления бывают двух типов: платиновые (ТСП) и медные (ТСМ).
Гр. 21 (Rо=46 Ом) Гр. 22 (Rо=100 Ом).
Новые градуировки ТСП:
10, 50, 100 – сопротивление при 0 0 С
Гр. 23 (Rо=53 Ом) → 50 М
Гр. 24 (Rо=100 Ом) → 100 М
Выпускаются термометры сопротивления различной длины; длина монтажной части может быть до 3200 мм. В качестве вторичных приборов в комплекте с термометрами сопротивления применяют автоматические электронные мосты.
Билет №24
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Расход (определение), виды расходов, единицы измерения. Классификация приборов для измерения расхода по принципу действия
Расход – это количество продукта, протекающего через поперечное сечение трубопровода в единицу времени.
Различают: массовый и объемный расходы.
Единицы измерения массового расхода:
т/час; т/мин; т/с; кг/час; кг/мин; кг/с; г/час; г/мин; г/с.
Единицы измерения объемного расхода:
м 3 /ч; м 3 /мин; м 3 /с; л/час; л/мин; л/с.
Классификация приборов для измерения расхода по принципу действия:
1) расходомеры переменного перепада давления
2) расходомеры постоянного перепада давления
3) электромагнитные расходомеры;
4) расходомеры, основанные на других принципах измерения (тахометрические, ультразвуковые, тепловые, вихревые, вихреакустические, массовые).
Билет №13
Расходомеры переменного перепада давления
Действие этих приборов основано на возникновении перепада давления на установленном внутри трубопровода сужающем устройстве (СУ).
Перепад давления обозначается DP и определяется по формуле:
Перепад давления измеряется дифманометром, зависит от расхода протекающего вещества и может служить мерой расхода.
Эти расходомеры широко распространены в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, т.к. обеспечивают:
1) возможность в широком диапазоне измерять расходы жидкостей, газов и паров при различных температурах и давлениях;
2) относительно высокую точность измерения;
3) регистрацию показаний и передачу их на расстояние;
В комплект расходомера входят:
1) сужающее устройство;
СУ предназначено для создания в трубопроводе переменного перепада давления.
Дифманометр предназначен для измерения этого перепада давления и преобразования его в пневматический или электрический сигнал с выходом на вторичный прибор.
График изменения давления до и после сужающего устройства.
Р1‘ – давление в трубопроводе;
Р1 – давление до диафрагмы;
Р2 – давление после диафрагмы;
Р2‘– давление в самой узкой части струи;
Рп – потеря давления на диафрагме;
Р1 — Р2= DP – перепад давления на диафрагме.
Зависимость между расходом и перепадом давления – квадратичная. Поэтому шкала у дифманометров неравномерная (квадратичная).
где: Q- массовый расход;
Уровень (определение), единицы измерения. Классификация приборов для измерения уровня.
Классификация уровнемеров:
Билет №15
Визуальные уровнемеры
| а) б) в) |
Работа этих уровнемеров основана на принципе сообщающихся сосудов. Стеклянная трубка соединяется с сосудом нижним концом (для открытых сосудов) или обоими концами (для сосудов с избыточным давлением и разрежением). Наблюдая за положением уровня в стеклянной трубке, можно судить об изменении уровня в сосуде.
Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах. Их длина не превышает 1,5 м. Если нужно измерить более высокий уровень, то применяют несколько указательных стекол. Их устанавливают так, чтобы верх предыдущего стекла перекрывал низ последующего стекла.
Билет №16
Поплавковые уровнемеры
Поплавок подвешен на гибком тросе, перекинутом через ролики. На другом конце троса укреплен груз для поддержания постоянного натяжения троса. На грузе закреплена стрелка, показывающая на шкале уровень жидкости.
Недостатки этих уровнемеров:
1. перевернутая шкала (с нулём у верхнего края бака);
2. трудность отсчета в начале шкалы у высокого резервуара;
3. возможность коррозии и протравления тонких стенок поплавка, что приводит к его потоплению.
Билет №17
Гидростатические уровнемеры
Рис. Схема измерения уровня по перепаду давления:
а — в открытом резервуаре, б — в закрытом резервуаре;
1 — резервуар, 2 — запорный вентиль, 3 — продувочный вентиль,
4 — уравнительный сосуд, 5 — уравнительный вентиль,
6 — дифманометр
Действие этих уровнемеров основано на определении уровня по перепаду давления между столбами измеряемой жидкости в аппарате и в уравнительном сосуде, уровень в котором постоянен.
Каждому значению уровня в резервуаре соответствует определенный перепад давления, что позволяет по величине перепада, показываемого дифманометром, судить о положении уровня.
В случае измерения уровня в закрытых сосудах, уравнительный сосуд устанавливают на высоте максимального уровня и соединяют с контролируемым сосудом.