8.3.3. Тахометрические расходомеры
Тахометрический расходомер состоит из тахометрического преобразователя расхода и счетного суммирующего механизма [169]. Под тахометрическим преобразователем понимают первичный преобразователь, в котором скорость движения потока среды преобразуется в пропорциональную скорость вращения чувствительного элемента. В зависимости от конструкции чувствительного элемента счетчики подразделяются на турбинные, крыльчатые, шариковые, роторно-шаровые и камерные. К камерным относятся барабанные, с измерительными мехами (мембранами), диафрагмами, а также поршневые, ротационные и др.
В турбинных счетчиках винтообразный или с лопатками вал располагается вдоль потока, а в крыльчатых – перпендикулярно к потоку. У роторно-шаровых расходомеров шар или другое тело вращается вокруг своей оси под воздействием потока. Эти приборы также называют левитирующими, или расходомерами с гидродинамической подвеской ротора.
В качестве примера на рис. 8.16 показана схема тахометрического расходомера, вращающимся узлом которого является турбинка.
Р и с. 8.16. Тахометрический расходомер с цифровым магнитоэлектрическим преобразователем числа оборотов
Турбинка 1 под воздействием напора воды вращается со скоростью =/T в направляющих 2 и 3. На валу турбинки установлены спицы с закрепленными на концах постоянными магнитами 4. При прохождении магнита в районе установки магнитоуправляемого реле 5 контакты реле из нормально разомкнутого состояния переходят в замкнутое. В результате процесса «замыкание-размыкание» приложенное к реле напряжение преобразуется в импульсы, число которых, равное количеству полуоборотов турбинки, подсчитывается счетчиком 6 в виде двоичного кода NV. Счетчик периодически опрашивается и одновременно сбрасывается в нулевое состояние. Период опроса Т0 определяется настройкой генератора считывающих импульсов 7 и зависит от требуемых значений точности и быстродействия. Если Т0=1 сек, то цифровой код скорости жидкости будет равен величине
,
(8.32)
где kv – коэффициент, связывающий скорость вращения турбинки (об./сек), со скоростью движения жидкости (м/сек).
Достоинства механических первичных преобразователей – дешевизна, отсутствие влияния внешних электромагнитных помех, простота монтажа. Недостатками большинства тахометрических преобразователей являются: низкая точность (от 1% и выше), наличие перемещающихся и вращающихся деталей; высокая чувствительность к механическим примесям в измеряемой среде. Промышленностью выпускается широкая номенклатура механических счетчиков для измерения расхода газа, пара, холодной и горячей воды: ВСГ, ВСГд, ВСХ, ВСТ, ВХСН, различающихся способом установки, размерами трубопроводов (dу=15…250 мм), диапазоном температур измеряемого носителя, точностью и разрешающей способностью. Для АСКУЭ используются механические преобразователи, сопряженные с датчиками, выдающими нормированный электрический сигнал Iс={4...20} мА или цифровой код Nс, пропорциональный измеряемому параметру. К ним относятся, например, счетчики воды ВСХНд, ВСТН с герконовыми датчиками, имеющими магнитоуправляемые контакты. На рис. 8.15 показан вариант установки цифрового магнитоэлектрического преобразователя в тахометрическом расходомере.