Характеристика та класифікація витратомірів перемінного перепаду тиску

В основу витратомірів перемінного перепаду тиску покладено залежність витрат від перепаду тиску, яке утворюється пристроєм, що встановлений у трубопроводі, або самим елементом останнього.

До складу витратомірів входять наступні одиниці: перетворювач витрат, який утворює перепад тиску; диференціальний манометр, що вимірює цей перепад і трубки для з’єднування між собою перетворювача і диференціального манометру. У разі необхідності передати показники витратоміра на значну відстань до вказаних трьох елементів додається вторинний перетворювач, перетворюючий переміщення рухомого елементу дифманометру в електричний або пневматичний сигнал, якій по лінії зв’язку (дроту або трубкам) передається до вторинного вимірювального приладу. У разі коли первинний дифманометр (або вторинний вимірювальний прилад) має інтегратор, то такий прилад вимірює не тільки витрати, а кількість речовини (рідини), яка пройшла через нього.

В залежності від принципу дії перетворювача витрати витратоміри поділяються на шість самостійних груп, в середині яких мають місце конструктивні різновиди перетворювачів:

1. Витратоміри із звужуючим пристроєм – важливіші серед витратомірів перемінного перепаду тиску. Принцип їх дії залежить від витрат перепаду тиску, яке утворюється звужуючим пристроєм, в наслідок якого відбувається перетворення части потенційної енергії потоку в кінетичну. Відомо багато різновидів звужуючих пристроїв. На рис. 2. 1, а, ф, б - наведено стандартні діафрагми, на рис. 1, в – стандартне сопло, на рис. 1, г, д, е – діафрагми для вимірювання забруднюючих речовин – сегментна, ексцентрична й кільцева.

На інших рис. 2. 1 наведено звужуючі пристрої. Які використовуються при малих значеннях чисел Рейнольда (для речовин з великою в’язкістю): так, на рис. 2. 1, ж, з, и – наведено діафрагми – подвійна, з вхідним конусом, з подвійним конусом, а на рис. 2. 1, к, л, м, н – сопла – наполовину круга, чверті круга, комбіновані і циліндричні. На рис. 2. 1, о зображена діафрагма зі змінною площиною отвору, автоматично компенсує вплив зміни тиску і температури речовини. На рис. 2. 1, п, р, с, т приведені витратоміри – трубка Вентурі, сопло Вентурі, труба Далла і соп ло Вентурі з подвійним звуженням. Для них характерна мала втрата тиску.

Рисунок 2. 1 Первинні перетворювачі витратомірів перемінного перепаду тиску: а і б – стандартні діафрагми; в – стандартне сопло; г, д, е – діафрагми відповідно сегментна, ексцентрична і кільцева, для вимірювання забруднюючих речовин

2. Витратоміри з гідравлічним опором принцип дії яких оснований на залежності від витрат перепаду тиску, які утворюються гідравлічним опором. Режим руху в такому опорі необхідно утворити ламінарним, з метою того що перепад тиску був пропорційним витратам. Використовуються витратоміри переважно для вимірювання малих витрат, коли опором є одна або декілька капілярних трубок (рис. 2. 1, у). Для великих витрат використовують опір з шариковою (рис. 2. 1, ф) або іншою будь – якою набивкою.

3. Відцентрові витратоміри улаштовані на основі залежності витрат від перепаду тиску, яке утворюється в закругленому трубопроводі в наслідок дії відцентрової сили в потоці. В якості перетворювачів використовують коліно (рис. 1, х) або (значно рідше) кільцева ділянка труби рис. 2. 1, ц). Частіше їх використовують для вимірювання витрат води і рідше – газу.

4. Витратоміри з напірним пристроєм, в яких утворюється перепад тиску в залежності від витрат в наслідок місцевого переходу кінетичної енергії струменю в потенційну енергії. На рис. 2. 1, ч показаний перетворювач, який складається з трубки Піто і трубки для відбору статичного тиску, а на рис. 2. 1, ш - перетворювач разом з диференціальною трубкою Піто, в якій є отвори для повного і статичного тисків.

5. Витратоміри з напірним підсилювачем мають перетворювач витрати, в якому поєднано напірний і звужуючий пристрої. Перепад тиску в них утворюється як в наслідок місцевого переходу кінетичної енергії струменю в потенційну, так і часткового переходу потенційної енергії в кінетичну. На рис. 2. 1, я (сумісна комбінація діафрагми і труби Піто) і на рис. 1 (комбінація трубки Піто і трубки Вентурі) і на рис. 2. 1, здвоєна трубка Вентурі)

6. Витратоміри ударно – струминні принцип дії оснований на залежності витрат від перепаду тиску, який виникає при вдарі струменю. Ударно – струминні витратоміри застосовуються для вимірювання малих витрат рідини і газу.