Измерение массового расхода

Во многих случаях вместо объемного расхода или скорости жидкости необходимо знать массовый расход. Если известна плотность несжимаемой жидкости, то массовый расход рассчитывается непосредственно по объемному расходу с учетом, если необходимо, температуры, давления и вязкости. На практике, однако, плотность часто неизвестна.

Многие попытки определить массовый расход на основе измерения сил и ускорений потерпели неудачу. Один принцип, однако, получил промышленное применение - это измерение массового расхода на основе гиростатического метода и влияния силы Кориолиса.

Во вращающейся системе на массу, движущуюся вдоль радиуса, действует сила, называемая силой Кориолиса. Направление этой силы перпендикулярно оси вращения и направлению движения массы, а ее величина пропорциональна скорости вращения и радиальной скорости массы. Массовые расходомеры, основанные на измерении силы Кориолиса, дают хорошие результаты, не требуя компенсации давления и температуры.

В прямолинейном участке трубопровода с помощью электромагнита возбуждаются колебания, резонансные собственной частоте трубы или частоте какой-либо ее гармоники. На входе и выходе трубопровода симметрично по отношению к электромагниту размещены приемники для определения фазы колебаний трубы. Когда трубопровод пуст, фазы колебаний совпадают. На любой элемент жидкости, текущей по трубе будет действовать боковое ускорение. Из-за инерции этого элемента колебания на входе будут затухать. По мере прохождения элемента жидкости по трубе, он передает ей накопленную энергию, и ее колебания на выходном конце усиливаются. Фазы сигналов, измеренных на входе и выходе участка трубопровода, будут различаться; разность фаз прямо пропорциональна массовому расходу. Датчики расхода, построенные в соответствии с принципом Кориолиса, очень мало влияют на потери давления в трубопроводах.

Расходомер Кориолиса можно также использовать для измерения плотности жидкости. Для этого определяется собственная частота колебаний заполненного участка трубопровода, которая обратно пропорциональна плотности жидкости.

Расходомеры Кориолиса — непростые устройства и требуют сложных согласующих и обрабатывающих схем. Одно и то же устройство может применяться для измерения и расхода, и плотности. Кроме того, массовые расходомеры Кориолиса не требуют сглаживающих участков труб и обладают высокой точностью (0.5 % от измеряемой величины). Однако эти расходомеры чувствительны к вибрациям и имеют ограничения по способам их установки. Кроме того, они довольно дороги.

Измерительные преобразователи уровня.

Самый простой преобразователь уровня – поплавковый, для преобразования перемещения поплавка в электрический сигнал можно применить потенциометр. Основным недостатком поплавкового метода является наличие механических подвижных элементов.

Рис.2.25.

Гидростатический преобразователь уровня измеряет давление жидкости вблизи дна емкости и вычисляет уровень, используя информацию о плотности жидкости.

Весовой преобразователь уровня взвешивает емкость с продуктом, при известных значениях плотности продукта и геометрии емкости вычисляет уровень.

Ультразвуковой преобразователь уровня измеряет время прохождения акустического сигнала до поверхности раздела сред, при известной скорости распространения сигнала вычисляется расстояние.

Емкостный преобразователь уровня

Судить об изменении уровня жидкости можно измеряя емкость конденсатора частично погруженного в емкость с жидкостью. Диэлектрические проницаемости воздуха и жидкости отличаются, следовательно при изменении уровня жидкости будет меняется и емкость конденсатора.

Рис.2.26.