Potrošnja pregrijane pare mjeri se sljedećom metodom. Mjerenje potrošnje pare. Avanture inžinjera instrumentacije ili vrtložni mjerači protoka kao prava alternativa restrikcijskim uređajima. Rješavanje problema mjerenja protoka vlažne pare

Preciznost mjerenja protoka pare ovisi o brojnim faktorima. Jedan od njih je stepen suvoće. Ovaj pokazatelj se često zanemaruje pri odabiru mjernih instrumenata i potpuno uzalud. Činjenica je da je zasićena vlažna para u suštini dvofazni medij, što uzrokuje niz problema u mjerenju njenog masenog protoka i toplinske energije. Danas ćemo shvatiti kako riješiti ove probleme.

Svojstva vodene pare

Za početak, hajde da definiramo terminologiju i saznamo koje su karakteristike mokre pare.

Zasićena para je vodena para koja je u termodinamičkoj ravnoteži sa vodom, čiji su pritisak i temperatura međusobno povezani i smešteni na krivulji zasićenja (slika 1), koja određuje tačku ključanja vode pri datom pritisku.

Pregrijana para je vodena para zagrijana na temperaturu iznad tačke ključanja vode pri datom pritisku, dobijena, na primjer, od zasićene pare dodatnim zagrijavanjem.

Suha zasićena para(Sl. 1) je bezbojni prozirni gas, homogen je, tj. homogeno okruženje. U određenoj mjeri, ovo je apstrakcija, jer ga je teško dobiti: u prirodi se nalazi samo u geotermalnim izvorima, a zasićena para koju proizvode parni kotlovi nije suha - tipične vrijednosti suhoće za moderne kotlove su 0,95- 0,97. Najčešće je stepen suhoće još niži. Osim toga, suha zasićena para je metastabilna: kada toplina dolazi izvana, lako se pregrije, a kada se toplina oslobodi, postaje vlažno zasićena:

Slika 1. Linija zasićenja vodenom parom

Vlažna zasićena para (slika 2) je mehanička mješavina suhe zasićene pare sa suspendiranom finom tekućinom koja je u termodinamičkoj i kinetičkoj ravnoteži s parom. Fluktuacije u gustini gasne faze i prisustvo stranih čestica, uključujući i one koje nose električna naboja - jone, dovode do pojave kondenzacionih centara koji su homogene prirode. Kako se vlažnost zasićene pare povećava, na primjer, zbog gubitaka topline ili povećanog pritiska, sitne kapljice vode postaju centri kondenzacije i postepeno rastu u veličini, a zasićena para postaje heterogena, tj. dvofazni medij (mješavina pare i kondenzata) u obliku magle. Zasićena para, koja predstavlja gasnu fazu mešavine pare i kondenzata, prilikom kretanja prenosi deo svoje kinetičke i toplotne energije u tečnu fazu. Gasna faza toka u svojoj zapremini nosi kapljice tečne faze, ali je brzina tečne faze toka znatno manja od brzine njene parne faze. Vlažna zasićena para može formirati interfejs, na primer pod uticajem gravitacije. Struktura dvofaznog toka tokom kondenzacije pare u horizontalnim i vertikalnim cevovodima menja se u zavisnosti od odnosa udela gasne i tečne faze (slika 3):

Slika 2. PV dijagram vodene pare

Slika 3. Struktura dvofaznog toka u horizontalnom cjevovodu

Priroda strujanja tečne faze zavisi od odnosa sila trenja i gravitacije, a u horizontalno lociranom cevovodu (slika 4) pri velikoj brzini pare tok kondenzata može ostati filmski, kao u vertikalnom cijev; pri srednjoj brzini može poprimiti spiralni oblik (slika 5) , a pri niskom filmskom strujanju se uočava samo na gornjoj unutrašnjoj površini cjevovoda, a na donja površina.

Dakle, u opštem slučaju, strujanje mešavine pare i kondenzata pri kretanju se sastoji od tri komponente: suve zasićene pare, tečnosti u obliku kapi u jezgru toka i tečnosti u obliku filma ili mlaza na zidovima cjevovoda. Svaka od ovih faza ima svoju brzinu i temperaturu, a kada se smjesa pare i kondenzata kreće, dolazi do relativnog klizanja faza. U radu su prikazani matematički modeli dvofaznog strujanja u parovodu vlažne zasićene pare.

Slika 4. Struktura dvofaznog toka u vertikalnom cjevovodu

Slika 5. Spiralno kretanje kondenzata.

Problemi mjerenja protoka

Mjerenje masenog protoka i toplinske energije vlažne zasićene pare postavlja sljedeće izazove:
1. Gasna i tečna faza vlažne zasićene pare kreću se različitim brzinama i zauzimaju promjenjivu ekvivalentnu površinu presjek cjevovod;
2. Gustoća zasićene pare raste kako se povećava njena vlažnost, a zavisnost gustine vlažne pare od pritiska na različitim stepenima suvoće je dvosmislena;
3. Specifična entalpija zasićene pare opada kako se njena vlažnost povećava.
4. Određivanje stepena suhoće vlažne zasićene pare u toku je teško.

Istovremeno, povećanje stepena suhoće vlažne zasićene pare moguće je na dva načina: poznatim metodama: “gnječenje” pare (smanjenje pritiska i, shodno tome, temperature vlažne pare) pomoću redukcionog ventila i odvajanje tečne faze pomoću separatora pare i hvatača kondenzata. Moderni separatori pare omogućavaju skoro 100% sušenje mokre pare.

Merenje protoka dvofaznih medija – izuzetno težak zadatak, koja još nije izašla iz istraživačkih laboratorija. Ovo posebno važi za mešavinu pare i vode.

Većina mjerača protoka pare su brzi, tj. izmjerite brzinu protoka pare. To uključuje promjenjive diferencijalne mjerače protoka zasnovane na uređajima sa otvorom, vrtložni, ultrazvučni, tahometar, korelacijski i mlazni mjerači protoka. Coriolisovi i termalni mjerači protoka su odvojeni, direktno mjereći masu medija koji teče.

Pogledajmo kako se različite vrste mjerača protoka nose sa svojim zadatkom kada rade s vlažnom parom.

Merači protoka sa varijabilnim diferencijalnim pritiskom

Ako u cjevovodu postoji dvofazni medij pare i vode, mjerenje protoka rashladne tekućine pomoću uređaja s promjenjivim pritiskom sa standardiziranom preciznošću nije osigurano. U ovom slučaju, „moglo bi se govoriti o izmjerenoj brzini protoka parne faze (zasićene pare) mokre parne struje pri nepoznatoj vrijednosti stepena suvoće“.

Stoga će korištenje takvih mjerača protoka za mjerenje protoka vlažne pare dovesti do nepouzdanih očitavanja.

U radu je izvršena procjena rezultirajuće metodološke greške (do 12% pri pritisku do 1 MPa i stepenu suhoće 0,8) pri mjerenju vlažne pare promjenjivim mjeračima diferencijalnog protoka na bazi otvornih uređaja.

Ultrazvučni mjerači protoka

Ultrazvučni mjerači protoka, koji se uspješno koriste u mjerenju protoka tekućina i plinova, još uvijek nisu našli široku primjenu u mjerenju protoka pare, unatoč činjenici da su neki od njihovih tipova komercijalno dostupni ili su najavljeni od strane proizvođača. Problem je u tome što ultrazvučni mjerači protoka koji implementiraju Doplerov princip mjerenja, zasnovan na pomaku frekvencije ultrazvučnog snopa, nisu pogodni za mjerenje pregrijane i suhe zasićene pare zbog nedostatka nehomogenosti u protoku neophodnih za reflektiranje zraka, a kada mjereći brzinu protoka vlažne pare, vrlo su očitavanja podcijenjena zbog razlika u brzinama plinovite i tečne faze. Ultrazvučni mjerači protoka vremensko-pulsnog tipa, naprotiv, nisu primjenjivi za mokru paru zbog refleksije, raspršivanja i prelamanja ultrazvučnog snopa na kapljicama vode.

Vrtložni mjerači protoka

Osim toga, dvofazni tok, koji se ulijeće u blef tijelo, formira cijeli spektar frekvencija vrtloga povezanih i sa brzinom gasne faze i sa brzinama tekuće faze (kapljičasti oblik jezgre toka i filma ili mlaza područje blizu zida) vlažne zasićene pare. U ovom slučaju, amplituda vrtložnog signala tekuće faze može biti vrlo značajna i, ako elektronsko kolo ne uključuje digitalno filtriranje signala pomoću spektralna analiza i poseban algoritam za identifikaciju "pravog" signala povezanog s gasnom fazom protoka, što je tipično za pojednostavljene modele mjerača protoka, tada će doći do snažnog potcjenjivanja očitavanja protoka. Najbolji modeli vrtložnih mjerača protoka imaju DSP (digitalna obrada signala) i SSP (spektralna obrada signala zasnovana na brzoj Fourier-ovoj transformaciji) sisteme, koji ne samo da mogu povećati omjer signal-šum, istaći „pravi“ vorteks signal, već i eliminirati utjecaj vibracija cjevovoda i električnih smetnji

Unatoč činjenici da su vrtložni mjerači protoka dizajnirani za mjerenje protoka jednofaznog medija, rad pokazuje da se mogu koristiti za mjerenje protoka dvofaznih medija, uključujući paru sa kapljicama vode, uz određenu degradaciju metroloških karakteristika.

Mokra zasićena para sa stepenom suvoće preko 0,9, prema eksperimentalnim studijama EMCO i Spirax Sarco, može se smatrati homogenom zbog „rezerve“ u tačnosti PhD i VLM merača protoka (±0,8-1,0%), očitavanja mase protok i toplotna snaga će biti u granicama greške.

Sa stepenom suhoće od 0,7-0,9, relativna greška u mjerenju masenog protoka ovih mjerača protoka može doseći deset posto ili više.

Druge studije, na primjer, daju optimističniji rezultat - greška u mjerenju masenog protoka vlažne pare sa Venturi mlaznicama na specijalnoj instalaciji za kalibraciju mjerača protoka pare je unutar ±3,0% za zasićenu paru sa stepenom suhoće preko 0,84 .

Kako bi se izbjeglo blokiranje kondenzata senzornog elementa vrtložnog mjerača protoka, kao što je senzorsko krilo, neki proizvođači preporučuju da senzor bude orijentisan tako da os senzornog elementa bude paralelna sa interfejsom para/kondenzat.

Druge vrste mjerača protoka

U principu, samo mjerači masenog protoka Coriolisovog tipa mogli bi mjeriti dvofazne medije, ali istraživanja pokazuju da greške mjerenja Coriolisovih mjerača protoka u velikoj mjeri zavise od omjera faznih frakcija, a „pokušaji da se razvije univerzalni mjerač protoka za višefazne medije će vjerovatno dovesti u ćorsokak.” Istovremeno, Coriolisovi mjerači protoka se intenzivno razvijaju i možda će uskoro biti postignut uspjeh, ali za sada na tržištu nema takvih industrijskih mjernih instrumenata.

Najrasprostranjeniji instrumenti za mjerenje protoka tvari koje teku kroz cjevovode mogu se podijeliti u sljedeće grupe:

1. Mjerači protoka s promjenjivim diferencijalnim pritiskom.

2. Merači protoka konstantnog diferencijalnog pritiska.

3. Elektromagnetni mjerači protoka.

4. Brojači.

5. Ostalo.

Merači protoka sa varijabilnim diferencijalnim pritiskom.

Mjerači protoka varijabilnog diferencijalnog tlaka temelje se na ovisnosti o protoku diferencijalnog tlaka koji stvara uređaj instaliran u cjevovodu ili sam drugi element.

Mjerač protoka uključuje: pretvarač protoka koji stvara razliku tlaka; diferencijalni manometar koji mjeri ovu razliku i spojne (pulsne) cijevi između pretvarača i diferencijalnog manometra. Ako je potrebno očitavanje mjerača protoka prenijeti na znatnu udaljenost, na navedena tri elementa dodaje se sekundarni pretvarač koji pretvara kretanje pokretnog elementa mjerača diferencijalnog tlaka u električni i pneumatski signal koji se prenosi preko komunikacijsku liniju do sekundarnog mjernog uređaja. Ako primarni diferencijalni manometar (ili sekundarni mjerni uređaj) ima integrator, tada takav uređaj mjeri ne samo brzinu protoka, već i količinu propuštene tvari.

Ovisno o principu rada pretvarača protoka, ovi mjerači protoka su podijeljeni u šest nezavisnih grupa:

1. Mjerači protoka sa uređajima za ograničavanje.

2. Mjerači protoka sa hidrauličkim otporom.

3. Centrifugalni mjerači protoka.

4. Mjerači protoka sa uređajem za pritisak.

5. Mjerači protoka sa pojačivačem pritiska.

6. Mlazni mjerači protoka.

Pogledajmo pobliže mjerače protoka s uređajem za ograničavanje, jer se oni najčešće koriste kao glavni industrijski uređaji za mjerenje protoka tekućine, plina i pare, uključujući i u našem poduzeću. Oni se zasnivaju na zavisnosti pada pritiska o brzini protoka koju stvara uređaj za ograničavanje, usled čega se deo pretvara potencijalna energija protok u kinetički.

Postoji mnogo vrsta uređaja za stezanje. Dakle, na slici 1, a i b su prikazane standardne dijafragme, na sl. 1, c – standardna mlaznica, na sl. 1, d, e, f - dijafragme za mjerenje kontaminiranih materija - segmentne, ekscentrične i prstenaste. U narednih sedam pozicija na sl. Slika 1 prikazuje uređaje za ograničavanje koji se koriste pri niskim Reynoldsovim brojevima (za supstance visokog viskoziteta); pa, na sl. 1, g, h i prikazane su dijafragme - dvostruke, sa ulaznim konusom, sa duplim konusom, a na sl. 1, j, l, m, n - mlaznice-polukružne, četvrtine kruga, kombinovane i cilindrične. Na sl. 1, o prikazuje dijafragmu s promjenjivom površinom otvaranja, koja automatski kompenzira utjecaj promjena tlaka i temperature tvari. Na sl. 1, n, p, s, t prikazane su cijevi mjerača protoka - Venturi cijev, Venturi mlaznica, Dallova cijev i Venturi mlaznica sa dvostrukim suženjem. Karakteriše ih vrlo mali gubitak pritiska.

Slika 1.

Razlika tlaka prije i poslije uređaja za ograničavanje mjeri se pomoću diferencijalnog manometra. Kao primjer, razmotrite princip rada uređaja 13DD11 i Sapphire-22DD.

Slika 2.

Princip rada pretvarača diferencijalnog pritiska 13DD11 zasniva se na pneumatskoj kompenzaciji snage. Dijagram uređaja je prikazan na sl. 2. Pritisak se dovodi u pozitivne 2 i negativne 6 šupljine pretvarača, koje čine prirubnice 1, 7 i membrane 3.5. Izmjerena razlika tlaka djeluje na membrane zavarene na osnovu 4. Unutrašnja šupljina između membrana je ispunjena silikonskom tekućinom. Pod uticajem membranskog pritiska, poluga 8 se zakreće pod malim uglom u odnosu na oslonac - elastičnu membranu izlaza 9. Ventil 11 se kreće u odnosu na mlaznicu 12, napajan komprimovanim vazduhom. U ovom slučaju, signal u liniji mlaznice kontroliše pritisak u pojačalu 13 i u negativnom mehu povratne informacije 14. Potonji stvara moment na poluzi 8, kompenzujući moment koji proizlazi iz razlike pritisaka. Signal koji ulazi u mijeh 14, proporcionalan izmjerenoj razlici tlaka, istovremeno se šalje na izlazni vod pretvarača. Opruga korektora nule 10 omogućava vam da postavite početnu vrijednost izlaznog signala na 0,02 MPa. Pretvarač se podešava na zadatu granicu mjerenja pomicanjem mijeha 14 duž poluge 8. Na sličan način su dizajnirani mjerni pneumatski pretvarači drugih modifikacija.

Slika 3.

Pretvarači diferencijalnog pritiska Sapphire-22DD (slika 3) ima dve komore: pozitivnu 7 i negativnu 13, u koje se dovodi pritisak. Izmjerena razlika tlaka djeluje na membrane 6, zavarene po obodu do osnove 9. Prirubnice su zaptivene zaptivkama 8. Unutrašnja šupljina 4, ograničena membranama i mjeračem naprezanja 3, ispunjena je silikonskom tekućinom. Pod uticajem razlike pritisaka, membrana pomera šipku 11, koja prenosi silu kroz šipku 12 na polugu merača naprezanja 3. To izaziva otklon membrane merača naprezanja 3 i odgovarajući električni signal koji se prenosi na elektronski uređaj 1 kroz zapečaćeni terminal 2.

Merači protoka konstantnog diferencijalnog pritiska.

Princip njihovog rada zasniva se na percepciji dinamičkog pritiska kontrolisanog medija, u zavisnosti od brzine protoka, od strane osetljivog elementa (na primer, plovka) koji se nalazi u toku. Kao rezultat protoka, senzorski element se pomiče, a količina kretanja služi kao mjera protoka.

Uređaji koji rade na ovom principu su rotametri (slika 4).

Slika 4.

Protok kontrolirane tvari ulazi u cijev odozdo prema gore i nosi plovak zajedno sa sobom, pomičući ga prema gore do visine H. Istovremeno se povećava razmak između nje i zida konične cijevi, kao rezultat brzina tečnosti (gasa) se smanjuje, a pritisak iznad plovka raste.

Na plovak djeluje sila odozdo prema gore:

G1=P1·S ⇒ R1=G1/S

i od vrha do dna

G2=P2·S+q ⇒ P2=G2/S-q/S,

gdje je P1, P2 – pritisak tvari na plovak odozdo i odozgo;

S—površina plutanja;

q je težina plovka.

Kada je plovak u ravnoteži G1=G2, dakle:

P1 - P2=q/S,

pošto je q/S=const, to znači:

P1 - P2=konst,

Stoga se takvi uređaji nazivaju mjerači protoka konstantnog diferencijalnog tlaka.

U ovom slučaju, zapreminski protok se može izračunati pomoću formule:

gdje je Fc površina poprečnog presjeka konične cijevi na visini h, m2; F-površina gornje krajnje površine plovka, m2; p-gustina mjerenog medija, kg m3; c – koeficijent u zavisnosti od veličine i dizajna plovka.

Rotametri sa staklenom cijevi koriste se samo za vizualna očitavanja protoka i nemaju uređaje za prijenos signala na daljinu.

Rotametar se ne smije ugraditi u cjevovode koji su izloženi jakim vibracijama.

Dužina pravog dijela cjevovoda prije rotametra mora biti najmanje 10 Du, a poslije rotametra najmanje 5 Du.

Slika 5.

Fluoroplastični pneumatski rotametar tipa RPF

Rotametri tipa RPF dizajnirani su za mjerenje volumetrijskog protoka glatko varirajućih homogenih tokova čistih i lagano kontaminiranih agresivnih tekućina s dispergiranim nemagnetnim inkluzijama stranih čestica neutralnih do fluoroplastičnih i pretvaranje brzine protoka u jedinstveni pneumatski signal.

RPF se sastoji od rotometrijskog i pneumatskog dijela (pneumatske glave).

Tijelo rotometrijskog dijela 1 (sl. 5) je pravotočna cijev sa prstenovima 6 zavarenim na krajevima.

Unutar kućišta se nalaze: plovak 2 koji se kreće pod dejstvom merenog protoka, čvrsto povezan sa duplim magnetima 7, merni konus 4, vođice 3, 12.

Tijelo rotometrijskog dijela je obloženo fluoroplastikom-4, a vodilice 3, 12, plovak 2 i mjerni konus 4 izrađeni su od fluoroplasta-4.

Pneumatska glava je dizajnirana da daje lokalna očitavanja i predstavlja okruglo kućište 20, u kojem se nalaze: servo pogon 16, pneumatski relej 13, manometri 18, strelica 9, pokretni mehanizam 10, skala lokalnih očitavanja i ulaz i izlazne armature.

Servo pogon 16 je metalna čašica 15 u kojoj se nalazi sklop meha 17. Meh 17 odvaja unutrašnju šupljinu servo pogona od spoljašnje sredine i zajedno sa oprugom 24 služi kao elastični element.

Donji kraj mijeha je zalemljen na pokretno dno na koje je čvrsto spojen štap 14. Na suprotnom kraju šipke 14 pričvršćena je mlaznica 25 i mehanički relej 8.

Tokom rada, mehanički relej osigurava da je mlaznica zatvorena poklopcem kada se protok povećava, a mlaznica se otvara kada se protok smanjuje.

Mehanički relej (slika 6) sastoji se od nosača 1 pričvršćenog na blok 3, zatvarača 2 koji je postavljen zajedno sa magnetom za praćenje 5 na jezgra u nosaču 4. Konzola 4 je pričvršćena vijcima na blok 3. Podešavanje položaja mehanički relej u odnosu na mlaznicu izvodi se pomicanjem mehaničkog releja duž ose servo šipke.

Slika 6.

Mehanizam za kretanje 10 je okretno povezan sa mehaničkim relejem 8 pomoću šipke 11, pretvara vertikalno kretanje šipke 14 u rotaciono kretanje strelice 9.

Svi dijelovi zračne glave zaštićeni su poklopcem od utjecaja okoline (prašina, prskanje) i mehaničkih oštećenja.

Princip rada rotametra zasniva se na percepciji plovka koji se kreće u mernom konusu 4 dinamičkog pritiska koji prolazi od dna ka vrhu merenog protoka (slika 6).

Kada se plovak podigne, prolazni razmak između mjerne površine stošca i ruba plovka se povećava, a pad tlaka preko plovka se smanjuje.

Kada pad tlaka postane jednak težini plovka po jedinici površine poprečnog presjeka, dolazi do ravnoteže. U ovom slučaju, svaka brzina protoka mjerene tekućine pri određenoj gustoći i kinematičkom viskozitetu odgovara strogo definiranoj poziciji plovka.

Princip magnetopneumatskog pretvarača koristi svojstvo senzora magneta za praćenje 6, mehaničko kretanje dvostruki magneti 7, čvrsto spojeni na plovak, i pretvaranje ovog kretanja u izlazni pneumatski signal (slika 7).

Pomicanje plovka prema gore uzrokuje promjenu položaja magneta za praćenje 6 i prigušivača 5 koji je čvrsto povezan s njim. U tom slučaju se razmak između mlaznice i amortizera smanjuje, komandni tlak se povećava, povećavajući tlak na izlazu pneumatski relej 4 (slika 7).

Signal pojačane snage ulazi u unutrašnju šupljinu stakla 15 (slika 5). Pod uticajem ovog signala, elastični element (meh 17-opruga 24) servo pogona 16 je komprimovan, šipka 14, čvrsto povezana sa donjim krajem meha 17, mlaznica 25, mehanički relej 8, montiran na štapu 14, kreće se prema gore.

Pomicanje šipke 14 se događa sve dok magnet za praćenje 5 sa prigušivačem ne zauzme svoj prvobitni položaj u odnosu na dvostruke magnete 7.

Slika 7.

Kada se plovak pomiče prema dolje, mijenja se položaj magneta za praćenje 5 i ventila koji je s njim povezan, dok se razmak između ventila i mlaznice 25 povećava, čime se smanjuje komandni tlak i tlak na izlazu pneumatskog releja. Višak vazduha iz šupljine čaše 15 (slika 4) odvodi se u atmosferu preko pneumatskog relejnog ventila. Pošto je pritisak u staklu 15 opao, štap 14 se pod dejstvom elastičnog elementa (meh-opruge) na mestu sa mehaničkim relejem 8 pomera prema dole (prema kretanju plovka) sve dok magnet za praćenje 5 sa amortizer zauzima svoj prvobitni položaj u odnosu na dva magneta.

Pneumatski relej je dizajniran da pojača izlazni pneumatski signal u smislu snage.

Princip rada VIR mjerača protoka zasniva se na rotometrijskoj metodi mjerenja, odnosno mjera protoka u njemu je vertikalno kretanje plovka pod utjecajem strujanja tekućine koja teče oko njega. Kretanje plovka pretvara se u električni signal.

Slika 8.

Šematski električni dijagram VIR-a sa dijagramom povezivanja na pretvarač (KSD) prikazan je na Sl. 8.

VIR je rotometrijski par (mjerni konus, plutajuća jezgra), koji reagira na promjene u protoku mjerene tekućine, preko diferencijalnog transformatora T1, koji pretvara kretanje plutajućeg jezgra u napon naizmjenična struja. Pretvarač (KSD) je dizajniran da napaja primarni namotaj transformatora senzora T1 i pretvara napon naizmjenične struje induciran u sekundarnom namotaju senzorskog diferencijalnog transformatora T1 u očitavanja na skali instrumenta koja odgovaraju protoku tekućine koja teče.

Promjena napona na sekundarnom namotu diferencijalnog transformatora T2, uzrokovana pomicanjem jezgre s plovkom u senzoru, pojačava se i prenosi na reverzibilni motor.

Pokretno jezgro diferencijalnog transformatora T2 je element negativne povratne sprege koji kompenzuje promjenu napona na ulazu transformatora T2. Jezgro se kreće kroz greben kada se reverzibilni RD motor rotira. Istovremeno, rotacija reverzibilnog motora se prenosi na pokazivač instrumenta.

Rotametarski senzor (slika 9) sastoji se od kućišta 1, rotometrijske cijevi 2, namotaja diferencijalnog transformatora 3, plivajućeg jezgra 4 i priključne kutije 5.

Kućište je cilindar sa poklopcima 9, unutar kojeg prolazi rotometrijska cijev, a na njegovu bočnu površinu zavarena je priključna kutija sa poklopcem 6 koja je pričvršćena sa šest vijaka. Kućište sadrži zavojnicu diferencijalnog transformatora punjenu smjesom 10 (VIXINT K-18).

Rotametrijska cijev je cijev od nehrđajućeg čelika, na čijim krajevima su zavarene prirubnice 7 koje se koriste za montažu senzora na proizvodnu liniju. Unutar rotometrijske cijevi nalazi se fluoroplastična cijev 8 sa unutrašnjim mjernim konusom.

Slika 9.

Zavojnica diferencijalnog transformatora je namotana direktno na rotometrijsku cijev, krajevi namotaja zavojnice su spojeni na prolazne stezaljke priključne kutije.

Jezgro plovka sastoji se od posebno dizajniranog plovka od fluoroplastike-4 i jezgra od električnog čelika smještenog unutar plovka.

Zavojnica diferencijalnog transformatora s plutajućim jezgrom čini diferencijalni transformator senzora, čiji primarni namotaj napaja pretvarač, a napon inducirani u sekundarnom namotu se dovodi u pretvarač.

Elektromagnetni mjerači protoka.

Elektromagnetni mjerači protoka zasnovani su na interakciji pokretne električno provodljive tekućine s magnetskim poljem, podliježući zakonu elektromagnetne indukcije.

Glavne primjene su elektromagnetni mjerači protoka u kojima se EMF inducirana u tekućini mjeri kada ona prelazi magnetsko polje. Da bi se to uradilo (Sl. 10), dvije elektrode 3 i 5 se umetnu u dio 2 cjevovoda napravljenog od nemagnetnog materijala, obložene iznutra neprovodljivom izolacijom i postavljene između polova 1 i 4 magneta ili elektromagneta. u smjeru okomitom i na smjer kretanja tekućine i na smjer linija magnetskog polja. Razlika potencijala E na elektrodama 3 i 5 određena je jednadžbom:

gdje je – B – magnetna indukcija; D – rastojanje između krajeva elektroda, jednako unutrašnjem prečniku cevovoda; v i Q0 su prosječna brzina i zapreminski protok tečnosti.

Slika 10.

Dakle, izmjerena razlika potencijala E je direktno proporcionalna zapreminskom protoku Q0. Da bi se uzeli u obzir ivični efekti uzrokovani nehomogenošću magnetnog polja i ranžirnim efektom cijevi, jednačina se množi sa korekcijskim faktorima km i ki, koji su obično vrlo blizu jedinice.

Prednosti elektromagnetnih mjerača protoka: neovisnost očitavanja od viskoziteta i gustine tvari koja se mjeri, mogućnost upotrebe u cijevima bilo kojeg promjera, bez gubitka tlaka, linearnost skale, potreba za kraćim dužinama ravnih dijelova cijevi, velika brzina , sposobnost mjerenja agresivnih, abrazivnih i viskoznih tekućina. Ali elektromagnetski mjerači protoka nisu primjenjivi za mjerenje protoka plina i pare, kao ni dielektričnih tekućina, kao što su alkoholi i naftni derivati. Pogodni su za mjerenje protoka tekućina sa specifičnom električnom provodljivošću od najmanje 10-3 S/m.

Counters.

Prema principu rada, svi mjerači tekućine i plina podijeljeni su na brze i volumetrijske.

Mjerači brzine dizajnirani su na način da tekućina koja teče kroz komoru uređaja rotira okretnu ploču ili impeler, ugaona brzinašto je proporcionalno brzini protoka, a samim tim i brzini protoka.

Merači zapremine. Tečnost (ili gas) koja ulazi u uređaj meri se u odvojenim, jednakim zapreminskim dozama, koje se zatim zbrajaju.

Brzi brojač sa šrafom.

Za mjerenje velikih količina vode koristi se brzi mjerač s šrafom.

Slika 11.

Protok tečnosti 4 sl. 11, ulazeći u uređaj, izravnava se strujnim ispravljačem 3 i pada na lopatice okretne ploče 2, koja je izrađena u obliku višenastavnog propelera sa velikim nagibom lopatice. Rotacija gramofona se prenosi preko pužnog para i prijenosnog mehanizma 4 do uređaja za brojanje. Za podešavanje uređaja, jedna od radijalnih lopatica ispravljača protoka je rotirajuća, tako da promjenom brzine protoka možete ubrzati ili usporiti brzinu okretne ploče.

Brzi brojač sa vertikalnim impelerom.

Ovaj mjerač se koristi za mjerenje relativno malih protoka vode i dostupan je za nominalne protoke od 1 do 6,3 m3/h sa kalibrima od 15 do 40 mm.

Slika 12.

Ovisno o raspodjeli protoka vode koja ulazi u impeler, postoje dvije modifikacije brojila - jednomlazni i višemlazni.

Slika 12 prikazuje dizajn brojača sa jednim mlazom. Tečnost se dovodi do radnog kola tangencijalno na krug opisan srednjim radijusom lopatica.

Prednost višemlaznih mjerača je relativno malo opterećenje na oslonu i osovinu radnog kola, ali nedostatak je složeniji dizajn od jednomlaznih mjerača i mogućnost začepljenja otvora za dovod mlaza. Gramofoni i impeleri pultova izrađeni su od celuloida, plastike i tvrde gume.

Brojilo se postavlja na linearnom dijelu cjevovoda, a na udaljenosti od 8-10 D ispred njega (D-prečnik cjevovoda) ne bi smjeli biti uređaji koji narušavaju protok (koljena, T, ventili itd. .). U slučajevima kada se ipak očekuje izobličenje protoka, ispred brojila se postavljaju dodatni ispravljači protoka.

Brojila sa horizontalnim impelerom mogu se ugraditi na horizontalne, nagnute i vertikalne cevovode, dok se brojila sa vertikalnim impelerom mogu ugraditi samo na horizontalne cevovode.

Merač zapremine tečnosti sa ovalnim zupčanicima.

Rad ovog merača zasniva se na pomeranju određenih zapremina tečnosti iz merne komore uređaja ovalnim zupčanicima koji su zupčani i rotiraju pod uticajem razlike pritisaka na ulaznim i izlaznim cevima uređaja.

Slika 13.

Dijagram takvog brojača je prikazan na slici 13. U prvom početnom položaju (slika 13, a) površina r zupčanika 2 je pod pritiskom nadolazeće tečnosti, a jednaka površina r je pod pritiskom odlazeću tečnost. Manje unosa. Ova razlika pritiska stvara obrtni moment koji rotira zupčanik 2 u smjeru kazaljke na satu. U ovom slučaju, tekućina iz šupljine 1 i šupljine koja se nalazi ispod zupčanika 3 se istiskuje u izlaznu cijev. Moment zupčanika 3 je nula, pošto su površine a1g1 i g1b1 jednake i pod istim ulaznim pritiskom. Dakle, zupčanik je sa 2 pogona, a zupčanik sa 3 pogona.

U srednjem položaju (sl. 13, b), zupčanik 2 se okreće u istom smjeru, ali će mu okretni moment biti manji nego u položaju a, zbog protuprotivnog momenta stvorenog pritiskom na površinu dg (d-tačka kontakta zupčanika). Površina a1b1 zupčanika 3 je pod ulaznim pritiskom, a površina b1 b1 je pod izlaznim pritiskom. Zupčanik doživljava obrtni moment u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. U ovom položaju se pokreću oba zupčanika.

U drugom početnom položaju (sl. 13, c), zupčanik 3 je pod uticajem najvećeg obrtnog momenta i on je pogonski, dok je obrtni moment zupčanika 2 nula, on je pogonski.

Međutim, ukupan obrtni moment oba zupčanika za bilo koju poziciju ostaje konstantan.

Tokom punog okretanja zupčanika (jedan ciklus brojača), šupljine 1 i 4 se dva puta pune i dva puta prazne. Zapremina četiri doze tekućine istisnute iz ovih šupljina čini mjerni volumen brojača.

Što je veći protok tekućine kroz mjerač, to se zupčanici brže okreću. Premještanje izmjerenih zapremina. Prijenos od ovalnih zupčanika do mehanizma za brojanje vrši se putem magnetne spojnice, koja radi na sljedeći način. Pogonski magnet je fiksiran na kraju ovalnog zupčanika 3, a gonjeni je na osi, spajajući spojnicu sa menjačem 5. Komora u kojoj se nalaze ovalni zupčanici odvojena je od menjača 5 i mehanizma za brojanje 6. nemagnetnom pregradom. Rotirajući, pogonsko vratilo jača pogonjeno.

Stanje pare je određeno njenim pritiskom, temperaturom i specifičnom težinom. Pritisak pare zatvorene u posudu je sila kojom ona pritiska na jediničnu površinu zida posude. Mjeri se u tehničkim atmosferama (skraćeno kao at); Jedna tehnička atmosfera jednaka je pritisku od 1 kilograma po kvadratnom centimetru (kg/cm2),

Količina pritiska pare na zidovima kotla određuje se pomoću manometra. Ako, na primjer, onaj ugrađen na parni kotao pokazuje pritisak od 5 atm, onda to znači da svaki kvadratni centimetar površine zidova kotla doživljava pritisak iznutra jednak 5 kg.

Ako se gasovi ili pare ispumpaju iz hermetički zatvorene posude, pritisak u njoj će biti manji od spoljašnjeg pritiska. Razlika između ovih pritisaka naziva se razrjeđivanje (vakuum). Na primjer, ako je vanjski tlak 1 atm, a u posudi 0,3 atm, tada će vakuum u njemu biti jednak 1-0,3 = 0,7 atm. Ponekad se razrjeđivanje ne mjeri dijelovima atmosfere, već visinom stupca tekućine, obično žive. Izračunato je da pritisak od 1 tehničke atmosfere, odnosno 1 kilogram po 1 kvadratnom centimetru, stvara stub žive visine 736 mm. Ako se vakuum mjeri visinom pTyfra stuba, onda je u našem primjeru očito jednak: 0,7X736=515,2 mm.

Vakum se određuje pomoću vakuum mjerača, koji ga pokazuju u dijelovima atmosfere, ili visinom živinog stupa u milimetrima.

Temperatura je stepen zagrevanja tela (para, vode, gvožđa, kamena, itd.). Određuje se termometrom. Kao što znate, nula stepeni Celzijusa odgovara temperaturi topljenja leda, a 100 stepeni odgovara tački ključanja vode pri normalnom atmosferskom pritisku. Stepeni Celzijusa su označeni sa °C. Na primjer, temperatura od 30 stepeni Celzijusa je prikazana na sljedeći način: 30°C.

Specifična težina pare je težina jednog kubnog metra (m3) pare. Ako se zna, na primjer, da 5 m3 pare teži 12,2 kg, onda je specifična težina ove pare 12,2: 5 = 2,44 kg po kubnom metru (kg/m3). Stoga je specifična težina pare jednaka njenoj ukupnoj težini (u kg) podijeljenoj s njenom ukupnom zapreminom (u m3).

Specifična zapremina pare je zapremina jednog kilograma pare, odnosno specifična zapremina pare jednaka je njenoj ukupnoj zapremini (u m3) podeljenoj sa njenom ukupnom težinom (u kg).

Što je veći pritisak pod kojim se voda nalazi, to je veća temperatura njenog ključanja (zasićenja), stoga svaki pritisak ima svoju tačku ključanja. Dakle, ako manometar instaliran na parnom kotlu pokazuje pritisak od, na primjer, 5 atm, tada je tačka ključanja vode (i temperatura pare) u ovom kotlu 158°C. Ako se pritisak podigne tako da manometar pokazuje 10 atm, tada raste i temperatura pare i iznosiće 183°C.

Pogledajmo sada kako se proizvodi para.

Pretpostavimo da stakleni cilindar ispod klipa sadrži jod. Klip čvrsto pristaje uz zidove cilindra, ali se u isto vrijeme može slobodno kretati u njemu (1,/). Pretpostavimo i da je za mjerenje temperature vode i pare u cilindru termometar umetnut u klip.

Zagrejaćemo cilindar i istovremeno posmatrati šta se dešava sa vodom u njemu. Prvo ćemo primijetiti da temperatura vode raste, njen volumen se lagano povećava i klip u cilindru počinje polako da se kreće prema gore. Konačno, temperatura vode raste dovoljno da voda proključa (1,//). Mjehurići pare, koji na silu izlete iz vode, odnijet će njene čestice u obliku prskanja, zbog čega će prostor iznad kipuće vode biti ispunjen mješavinom čestica pare i vode. Ova mješavina se naziva vlažna zasićena para ili jednostavno mokra para (I, III).

Kako nastavimo s ključanjem, primijetit ćemo da je u cilindru sve manje vode, a sve više vlažne pare. Pošto je zapremina pare mnogo veća od zapremine vode; iz kojeg je došao, onda kako se voda pretvara u paru, unutrašnji volumen cilindra će se značajno povećati, a klip će brzo ići gore.

Konačno, doći će trenutak kada se i posljednja čestica vode u cilindru pretvori u paru. Takva para se naziva suva zasićena (1,/K), ili jednostavno suva. Temperatura pare i vode tokom ključanja (temperatura zasićenja) ostaje konstantna i jednaka temperaturi na kojoj je voda počela da ključa.

Ako se zagrijavanje cilindra nastavi, temperatura pare će se povećati, a istovremeno će se povećati njen volumen. Takva para se naziva pregrijana (1,V).

Ako se zagrijavanje cilindra zaustavi, para će početi oslobađati toplinu okruženje, dok će se njegova temperatura smanjiti. Kada postane jednaka temperaturi zasićenja, para će se ponovo pretvoriti u suhu zasićenu. Tada će se postepeno pretvoriti u tečnost, pa će para postati vlažna. Ovaj proces se odvija na konstantnoj temperaturi jednakoj temperaturi! kipedia. Kada; zadnji bit!čestica| Para će se pretvoriti u vodu i voda će prestati da ključa. Tada će doći do daljeg smanjenja temperature na temperaturu okoline.

Iz navedenog se mogu izvući sljedeći zaključci.

Prvo, para može biti mokra, suha i pregrijana. Stanje suhe pare je vrlo nestabilno i čak i uz najmanje zagrijavanje* ili hlađenje postaje pregrijano ili vlažno. praktičnim uslovima para može biti samo mokra ili pregrijana.

Drugo, posmatrajući ključanje vode u njemu kroz stijenke staklenog cilindra, možete primijetiti da na početku ključanja, kada u cilindru još ima puno vode, para ima gustu mliječnobijelu boju. Kako voda proključa, kada je u pari ima sve manje, gustoća ove boje se smanjuje; para postaje transparentnija. Konačno, kada se posljednja čestica vode pretvori u paru, postaje prozirna. Shodno tome, sama vodena para je prozirna, a bijelu boju joj daju čestice vode koje sadrži. U mokroj pari može biti čestica vode različite količine. Stoga, da biste u potpunosti razumjeli mokru paru, morate znati ne samo njen pritisak, već i stepen suhoće. Ova vrijednost pokazuje; kolika količina suhe pare u frakcijama kilograma sadrži jedan kilogram vlažne pare. Na primjer, ako se jedan kilogram vlažne pare sastoji od 0,8 kg suhe pare i 0,2 kg vode, tada je stupanj suhoće takve pare 0,8. Stepen suhoće mokre pare proizvedene u parnim kotlovima je 0,96-0,97.

Treće, u eksperimentu se opterećenje na klipu nije promijenilo, što znači da je tlak pregrijane pare (kao i blagoslovljene suhe pare) ostao nepromijenjen tokom eksperimenta, ali se njegova temperatura povećavala kako se zagrijava. Shodno tome, pri istom pritisku, temperatura pregrijane pare može biti različita. Stoga, da bi se okarakterisala takva para, ne navodi se samo njen pritisak, već i njena temperatura.

Dakle, da biste okarakterisali mokru paru, morate znati njen pritisak i stepen suhoće, a da biste okarakterizirali pregrijanu paru, morate znati njen pritisak i temperaturu.

Prije svega, pregrijana para je počela da se stvara tek nakon što u cilindru nije ostalo vode, dakle, kada je bilo. vode, možete dobiti samo mokru paru. YU

Stoga u parnim kotlovima para može biti samo mokra. Ako je potrebno dobiti pregrijanu paru, tada se mokra para odvodi iz kotla u posebne uređaje - pregrijače pare, čime se odvaja od vode. U pregrijačima para se dodatno zagrijava, nakon čega postaje pregrijana.

Iako je za dobijanje pregrijane pare potreban uređaj za pregrijavanje, što otežava instalaciju kotla, ali zbog prednosti koje pregrijana para ima u odnosu na mokru; češće se koristi u brodskim instalacijama. Glavne prednosti ovih su sljedeće.

1. Kada se pregrijana para ohladi, ne dolazi do kondenzacije. Ovo svojstvo pregrijane pare je veoma važno. Bez obzira na to koliko su dobro izolovane cevi kroz koje teče para od kotla do mašine i parni cilindar ove mašine, one i dalje provode toplotu, pa se para, u dodiru sa njihovim zidovima, hladi. Ako je para pregrijana, tada je hlađenje povezano samo sa smanjenjem njene temperature i specifične zapremine. Ako je para mokra, dolazi do kondenzacije, tj. dio pare se pretvara u vodu. Formiranje vode u parovodu, a posebno u cilindru parne mašine je štetno i može dovesti do velike nezgode.

2. Pregrijana para daje toplinu lošije od mokre pare, pa se, kada dođe u kontakt sa hladnim zidovima cevovoda, cilindara itd., hladi manje od mokre pare. Općenito, pri radu s pregrijanom parom postiže se ušteda u potrošnji goriva od 10-15%.

G. I. Sychev
Šef odjeljenja za mjerenje protoka
Spirax-Sarco Engineering LLC

Svojstva vodene pare
Problemi mjerenja protoka

Ultrazvučni mjerači protoka
Vrtložni mjerači protoka
Druge vrste mjerača protoka

Svojstva vodene pare

Za početak, hajde da definiramo terminologiju i saznamo koje su karakteristike mokre pare.

Pregrijana para je vodena para zagrijana na temperaturu iznad tačke ključanja vode pri datom pritisku, dobijena, na primjer, od zasićene pare dodatnim zagrijavanjem.

Suva zasićena para (slika 1) je bezbojni prozirni gas koji je homogen, tj. homogeno okruženje. U određenoj mjeri, ovo je apstrakcija, jer ga je teško dobiti: u prirodi se nalazi samo u geotermalnim izvorima, a zasićena para koju proizvode parni kotlovi nije suha - tipične vrijednosti suhoće za moderne kotlove su 0,95- 0,97. Najčešće je stepen suhoće još niži. Osim toga, suha zasićena para je metastabilna: kada toplina uđe izvana, lako se pregrije, a kada se toplina oslobodi, postaje vlažno zasićena.

Slika 1. Linija zasićenja vodenom parom

Slika 2. PV dijagram vodene pare

Slika 3. Struktura dvofaznog toka u horizontalnom cjevovodu

Priroda strujanja tečne faze zavisi od odnosa sila trenja i gravitacije, a u horizontalno lociranom cevovodu (slika 4) pri velikoj brzini pare tok kondenzata može ostati filmski, kao u vertikalnom cijev; pri srednjoj brzini može poprimiti spiralni oblik (sl. 5) , a pri niskom filmskom strujanju se uočava samo na gornjoj unutrašnjoj površini cjevovoda, a na donjoj površini kontinuirano strujanje, „mlaz“, se formira.

Dakle, u opštem slučaju, strujanje mešavine pare i kondenzata pri kretanju se sastoji od tri komponente: suve zasićene pare, tečnosti u obliku kapi u jezgru toka i tečnosti u obliku filma ili mlaza na zidovima cjevovoda. Svaka od ovih faza ima svoju brzinu i temperaturu, a kada se mješavina pare i kondenzata kreće, dolazi do relativnog klizanja faze. U radu su prikazani matematički modeli dvofaznog strujanja u parovodu vlažne zasićene pare.

Slika 4. Struktura dvofaznog toka u vertikalnom cjevovodu

Slika 5. Spiralno kretanje kondenzata.

Problemi mjerenja protoka

Mjerenje masenog protoka i toplinske energije vlažne zasićene pare postavlja sljedeće izazove:
1. Gasne i tekuće faze vlažne zasićene pare kreću se različitim brzinama i zauzimaju promjenjivu ekvivalentnu površinu poprečnog presjeka cjevovoda;
2. Gustoća zasićene pare raste kako se povećava njena vlažnost, a zavisnost gustine vlažne pare od pritiska na različitim stepenima suvoće je dvosmislena;
3. Specifična entalpija zasićene pare opada kako se njena vlažnost povećava.
4. Određivanje stepena suhoće vlažne zasićene pare u toku je teško.

Istovremeno, povećanje stepena suhoće vlažne zasićene pare moguće je na dva dobro poznata načina: „gnječenje“ pare (smanjenje pritiska i, shodno tome, temperature vlažne pare) pomoću reduktora pritiska i odvajanje tečnu fazu pomoću separatora pare i hvatača kondenzata. Moderni separatori pare omogućavaju skoro 100% sušenje mokre pare.
Mjerenje protoka dvofaznih medija je izuzetno složen zadatak koji još nije otišao dalje od istraživačkih laboratorija. Ovo se posebno odnosi na mješavine vode i pare.
Većina mjerača protoka pare su brzi, tj. izmjerite brzinu protoka pare. To uključuje promjenjive diferencijalne mjerače protoka zasnovane na uređajima sa otvorom, vrtložni, ultrazvučni, tahometar, korelacijski i mlazni mjerači protoka. Coriolisovi i termalni mjerači protoka su odvojeni, direktno mjereći masu medija koji teče.
Pogledajmo kako se različite vrste mjerača protoka nose sa svojim zadatkom kada rade s vlažnom parom.

Merači protoka sa varijabilnim diferencijalnim pritiskom

Promjenjivi mjerači protoka diferencijalnog tlaka zasnovani na otvorima (dijafragme, mlaznice, Venturijeve cijevi i drugi lokalni hidraulički otpori) su i dalje glavno sredstvo za mjerenje protoka pare. Međutim, u skladu sa pododjeljkom 6.2 GOST R 8.586.1-2005 "Mjerenje protoka i količine tečnosti i gasova metodom diferencijalnog pritiska": U skladu sa uslovima za korišćenje standardnih restriktivnih uređaja, kontrolisani "medij mora biti jednostruki". faza i homogena po fizičkim svojstvima”:
Ako u cjevovodu postoji dvofazni medij pare i vode, mjerenje protoka rashladne tekućine pomoću uređaja s promjenjivim pritiskom sa standardiziranom preciznošću nije osigurano. U ovom slučaju, „moglo bi se govoriti o izmjerenoj brzini protoka parne faze (zasićene pare) strujanja mokre pare pri nepoznatoj vrijednosti stepena suvoće“.
Stoga će korištenje takvih mjerača protoka za mjerenje protoka vlažne pare dovesti do nepouzdanih očitavanja.
U radu je izvršena procjena rezultirajuće metodološke greške (do 12% pri pritisku do 1 MPa i stepenu suhoće 0,8) pri mjerenju vlažne pare promjenjivim mjeračima diferencijalnog protoka na bazi otvornih uređaja.

Ultrazvučni mjerači protoka

Ultrazvučni mjerači protoka, koji se uspješno koriste u mjerenju protoka tekućina i plinova, još uvijek nisu našli široku primjenu u mjerenju protoka pare, uprkos činjenici da se pojedine vrste komercijalno proizvode ili su najavljene od strane proizvođača. Problem je u tome što ultrazvučni mjerači protoka koji implementiraju Doplerov princip mjerenja, zasnovan na pomaku frekvencije ultrazvučnog snopa, nisu pogodni za mjerenje pregrijane i suhe zasićene pare zbog nedostatka nehomogenosti u protoku neophodnih za reflektiranje zraka, a kada mjereći brzinu protoka vlažne pare, vrlo su očitavanja podcijenjena zbog razlika u brzinama plinovite i tečne faze. Ultrazvučni mjerači protoka vremensko-pulsnog tipa, naprotiv, nisu primjenjivi za mokru paru zbog refleksije, raspršivanja i prelamanja ultrazvučnog snopa na kapljicama vode.

Vrtložni mjerači protoka

Vrtložni mjerači protoka različitih proizvođača se različito ponašaju pri mjerenju mokre pare. Ovo je određeno kako dizajnom primarnog pretvarača protoka, principom detekcije vrtloga, elektronskim kolom, tako i karakteristikama softvera. Utjecaj kondenzata na rad osjetljivog elementa je fundamentalan. U nekim projektima „ozbiljni problemi nastaju prilikom mjerenja protoka zasićene pare kada u cjevovodu postoje i plinovita i tečna faza. Voda se koncentrira duž zidova cijevi i ometa normalno funkcioniranje senzora tlaka postavljenih u ravnini sa zidom cijevi." U drugim izvedbama, kondenzacija može preplaviti senzor i potpuno blokirati mjerenje protoka. Ali za neke mjerače protoka to praktično nema utjecaja na očitanja.
Osim toga, dvofazni tok, koji se ulijeće u blef tijelo, formira cijeli spektar frekvencija vrtloga povezanih i sa brzinom gasne faze i sa brzinama tekuće faze (kapljičasti oblik jezgre toka i filma ili mlaza područje blizu zida) vlažne zasićene pare. U ovom slučaju, amplituda vrtložnog signala tekuće faze može biti vrlo značajna i, ako elektronsko kolo ne uključuje digitalno filtriranje signala pomoću spektralne analize i posebnog algoritma za identifikaciju "pravog" signala povezanog s plinom faza protoka, što je tipično za pojednostavljene modele mjerača protoka, zatim ozbiljno podcjenjivanje očitavanja potrošnje. Najbolji modeli vrtložnih mjerača protoka imaju DSP (digitalna obrada signala) i SSP (spektralna obrada signala zasnovana na brzoj Fourier-ovoj transformaciji) sisteme, koji ne samo da mogu povećati omjer signal-šum, istaći „pravi“ vorteks signal, već i eliminirati utjecaj vibracija cjevovoda i električnih smetnji
Unatoč činjenici da su vrtložni mjerači protoka dizajnirani za mjerenje protoka jednofaznog medija, rad pokazuje da se mogu koristiti za mjerenje protoka dvofaznih medija, uključujući paru sa kapljicama vode, uz određenu degradaciju metroloških karakteristika.
Mokra zasićena para sa stepenom suvoće preko 0,9, prema eksperimentalnim studijama EMCO i Spirax Sarco, može se smatrati homogenom zbog „rezerve“ u tačnosti PhD i VLM merača protoka (±0,8-1,0%), očitavanja mase protok i toplotna snaga će biti unutar grešaka normalizovanih u .
Sa stepenom suhoće od 0,7-0,9, relativna greška u mjerenju masenog protoka ovih mjerača protoka može doseći deset posto ili više.
Druge studije, na primjer, daju optimističniji rezultat - greška u mjerenju masenog protoka vlažne pare pomoću Venturi mlaznica na specijalnoj instalaciji za kalibraciju mjerača protoka pare je unutar ±3,0% za zasićenu paru sa stepenom suhoće preko 0,84 .
Kako bi se izbjeglo blokiranje kondenzata senzornog elementa vrtložnog mjerača protoka, kao što je senzorsko krilo, neki proizvođači preporučuju da senzor bude orijentisan tako da os senzornog elementa bude paralelna sa interfejsom para/kondenzat.

Druge vrste mjerača protoka

Mjerači protoka s promjenjivim diferencijalom/promjenjivom površinom, mjerači protoka sa prigušivačem na oprugu i ciljani mjerači protoka varijabilne površine ne dozvoljavaju mjerenje dvofaznog medija zbog mogućeg erozivnog habanja protočnog dijela tokom kretanja kondenzata.
U principu, samo mjerači masenog protoka Coriolisovog tipa mogli bi mjeriti dvofazne medije, ali istraživanja pokazuju da greške mjerenja Coriolisovih mjerača protoka u velikoj mjeri zavise od omjera faznih frakcija, a „pokušaji da se razvije univerzalni mjerač protoka za višefazne medije će vjerovatno dovesti u ćorsokak.” Istovremeno, Coriolisovi mjerači protoka se intenzivno razvijaju i možda će uskoro biti postignut uspjeh, ali za sada na tržištu nema takvih industrijskih mjernih instrumenata.

Nastavlja se.

književnost:
1. Rainer Hohenhaus. Koliko su korisna mjerenja pare u području vlažne pare? // METRA Energie-Messtechnik GmbH, novembar 2002.
2. Vodič dobre prakse Smanjenje troškova potrošnje energije mjerenjem pare. // Ref. GPG018, Kraljičin štampač i kontroler HMSO, 2005
3. Kovalenko A.V. Matematički model dvofazno strujanje mokre pare u parovodima.
4. Tong L. Prenos toplote tokom ključanja i dvofaznog strujanja - M.: Mir, 1969.
5. Prijenos topline u dvofaznom toku. Ed. D. Butterworth i G. Hewitt.// M.: Energy, 1980.
6. Lomshakov A.S. Ispitivanje parnog kotla. Sankt Peterburg, 1913.
7. Jesse L. Yoder. Korištenje mjerača za mjerenje protoka pare // Plant Engineering, - april 1998.
8. GOST R 8.586.1-2005. Merenje protoka i količine tečnosti i gasova metodom diferencijalnog pritiska.
9. Koval N.I., Sharoukhova V.P. O problemima mjerenja zasićene pare.// UTSMS, Uljanovsk
10. Kuznjecov Yu.N., Pevzner V.N., Tolkachev V.N. Mjerenje zasićene pare pomoću uređaja za sužavanje // Termoenergetika. - 1080.- br. 6.
11. Robinshtein Yu.V. O komercijalnom mjerenju pare u sistemima za opskrbu parom. // Materijali 12. naučno-praktične konferencije: Poboljšanje mjerenja protoka tekućine, plina i pare, - Sankt Peterburg: Borey-Art, 2002.
12. Abarinov, E.G., K.S. Sarelo. Metodološke greške u mjerenju energije vlažne pare pomoću mjerača topline za suhu zasićenu paru // Mjerna tehnika. - 2002. - br. 3.
13. Bobrovnik V.M. Beskontaktni mjerači protoka "Dnepr-7" za mjerenje tečnosti, pare i naftnog gasa. //Komercijalno računovodstvo energetskih resursa. Materijali 16. međunarodne naučno-praktične konferencije, Sankt Peterburg: Borey-Art, 2002.
14. DigitalFlow™ XGS868 Predajnik protoka pare. N4271 Panametrics, Inc., 4/02.
15. Bogush M.V. Razvoj vorteks mjerenja protoka u Rusiji.
16. Knjiga tehničkih podataka III, Poglavlje 12, Dvofazni obrasci protoka, Wolverine Tube, Inc. 2007
17. P-683 “Pravila za obračun toplotne energije i rashladne tečnosti”, M.:, MPEI, 1995.
18. A. Amini i I. Owen. Upotreba venturijevih mlaznica kritičnog protoka sa zasićenom vlažnom parom. //Flow Meas. lnstrum., Vol. 6, br. 1, 1995
19. Kravchenko V.N., Rikken M. Mjerenja protoka pomoću Coriolisovih mjerača protoka u slučaju dvofaznog protoka // Komercijalno računovodstvo energetskih nosača. XXIV Međunarodna naučna i praktična konferencija, Sankt Peterburg: Borey-Art, 2006.
20. Richard Thorn. Flow Measurement. CRC Press doo, 1999

Toplotna energija je sistem za merenje toplote koji je izmišljen i korišćen pre dva veka. Osnovno pravilo za rad s ovom vrijednošću je da se toplinska energija čuva i ne može jednostavno nestati, već se može transformirati u drugu vrstu energije.

Postoji nekoliko opšteprihvaćenih jedinica toplotne energije. Uglavnom se koriste u industrijskim sektorima kao npr. Najčešći su opisani u nastavku:

Svaka mjerna jedinica uključena u SI sistem ima svrhu u određivanju ukupne količine jedne ili druge vrste energije, kao što su toplina ili električna energija. Vrijeme i količina mjerenja ne utječu na ove vrijednosti, zbog čega se mogu koristiti i za potrošenu i za već potrošenu energiju. Osim toga, svaki prijenos i prijem, kao i gubici, također se računaju u takvim količinama.

Gdje se koriste mjerne jedinice toplotne energije?

Energetske jedinice pretvorene u toplinu

Za ilustrativne svrhe, u nastavku su poređenja različitih popularnih SI indeksa s toplinskom energijom:

1 GJ je jednak 0,24 Gcal, što je u električnom ekvivalentu jednako 3400 miliona kW na sat. U ekvivalentu toplotne energije, 1 GJ = 0,44 tone pare;
Istovremeno, 1 Gcal = 4,1868 GJ = 16,000 miliona kW na sat = 1,9 tona pare;
1 tona pare je 2,3 GJ = 0,6 Gcal = 8200 kW na sat.

IN u ovom primjeru Zadata vrijednost pare se uzima kao isparavanje vode pri dostizanju 100°C.

Za izračunavanje količine topline koristi se sljedeći princip: za dobivanje podataka o količini topline koristi se za zagrijavanje tekućine, nakon čega se masa vode množi s temperaturom klijanja. Ako se u SI masa tekućine mjeri u kilogramima, a temperaturne razlike u stepenima Celzijusa, tada će rezultat takvih proračuna biti količina topline u kilokalorijama.

Ako postoji potreba za prijenosom toplinske energije od jednog fizičko tijelo drugi, a želite saznati moguće gubitke, tada biste trebali pomnožiti masu topline koju je primila tvar s temperaturom povećanja, a zatim saznati proizvod rezultirajuće vrijednosti sa "specifičnom toplinom" tvari.