8. Вихревые расходомеры

Рис. 10

В настоящее время разработаны и имеют весьма широкие пер­спективы применения вихревые расходомеры, принцип действия ко­торых основан на зависимости от расхода частоты колебаний давления среды, возникающих в по­токе в процессе вихреобразования. Измерительный преобразова­тель вихревого расходомера (рис. 10) представляет собой завихритель 1, вмонтированный в тру­бопровод, с помощью которого поток, завихряется (закручивает­ся) и поступает в патрубок 2. На выходе из патрубка в расширяю­щейся области 4 установлен элек­троакустический преобразователь 3, воспринимающий и преобразу­ющий вихревые колебания потока в электрический сигнал, который далее приводится к нормализован­ному виду, отвечающему требованиям ГСП. Завихрения потока формируются таким образом, что внутрен­няя область вихря — ядро, поступая в патрубок 2, совершает толь­ко вращательное движение. На выходе же из патрубка в расши­ряющуюся область 4 ядро теряет устойчивость и начинает асимметрично вращаться вокруг оси патрубка.

9. Акустические расходомеры

Д ля измерения расходов загрязненных, агрессивных и быстро-кристаллизующихся жидкостей и пульп, а также потоков, в которых возможны большие изменения (пульсации) расходов и даже изме­нения направления движения, когда не могут быть применены дру­гие виды расходомеров, используются расходомеры акустические, чаще всего ультразвуковые. Преимуществами акустических расхо­домеров также являются бесконтактность измерений, отсутствие движущихся частей в потоке, отсутствие потерь давления в трубо­проводах и др. Принцип действия акустических расходомеров основан на зави­симости акустического эффекта в потоке от расхода вещества. Из­вестно несколько методов использования звуковых (ультразвуко­вых) колебаний для измерения расходов жидкостей и газов. Один из них, так называемый фазовый, основан на том, что при распро­странении звуковой волны в движущейся среде время ее прохожде­ния от источника до приемника определяется не только скоростью распространения звука в данной среде, но и скоростью движения самой среды. Если звуковая волна направлена по движению пото­ка, скорости их складываются, если против потока, — вычитаются. Разность времени прохождения звука по направлению потоками против него пропорциональна скорости потока, а следовательно, расходу протекающей жидкости.

Рис. 11

Акустический расходомер,работаю­щий по двухканальной фазовой схеме (рис. 11), состоит из ультразвуко­вого генератора УЗГ, являющегося ис­точником питания; излучающих пьезо-преобразователей ИП1 и ИП2; прием­ных пьезопреобразователей ПП1 и ПП2; фазовращающего устройства ФУ для устранения путем асимметрии ка­налов преобразователей возникающих фазовых сдвигов;' электронного усили­теля Ус и измерительного прибора ИП, который градуируется в единицах рас­хода. В качестве пьезоэлементов в пре­образователях чаще всего применяются пластины из титаната бария, могут так­же использоваться пьезоэлементы из кварца, титанато-циркониевой керами­ки, а также магнитострикционные. Импульсы ультразвука посылаются под углом к оси трубопровода так, что их направление в одном канале совпа­дает с направлением потока, а в другом направлено против потока. При отсутствии движения жидкости время передачи импульса t (в с) на расстояние d. В последнее время получают распространение ультразвуковые расходомеры, в которых используется эффект Допплера, заключающийся в том, что ультра­звуковые волны, генерируемые излучателями, отражаются от взвешенных частиц, завихрений, пузырьков газа и т. п. в потоке измеряемой среды и воспринимают­ся приемниками отраженных излучений. Разность между частотами излучаемых и отраженных акустических волн позволяет определить скорость потока. Измерительный преобразователь таких расходомеров представляет собой устройство, состоящее из двух пьезокристаллов, один из которых является гене­ратором ультразвуковых колебаний, излучаемых под утлом к потоку измеряемой среды, а второй — приемником отраженных колебаний. Излучаемый и отражен­ный сигналы сравниваются с помощью специальных электронных устройств. В настоящее время акустические расходомеры интенсивно раз­рабатываются, и в ближайшее время, очевидно, предстоит их широ­кое применение в различных отраслях пищевой промышленности.