Тахометрические расходомеры -крыльчатые и турбинные расходомеры Электромагнитные расходомеры

В = в контуре (см. рис. 13.6, а) провод А — электрод — жидкость — электрод — провод Б — вход измерительного прибора ИП. В соответствии с законом электромагнитной индукции
(13.5)
где S — площадь проекции контура, пронизываемого магнитным полем, на плоскость, проходящую через ось трубы и линию электродов.
Сравнением (13.4) и (13.5) легко установить, что Е и Е_т сдвинуты по фазе на 90°, кроме того, Е_т от расхода не зависит и существует даже при G₀ = 0. Обе эти особенности используются для уменьшения влияния Е_т на показания прибора. Значение Е_т можно уменьшить, располагая провода A и Б (см. рис. 13.6, а) в одной плоскости, параллельной силовым линиям магнитного поля. Обычно для ослабления влияния Е_т используется схема, представленная на рис. 13.7. В этой схеме от одного из электродов отходят два провода, симметрично охватывающих трубопровод с обеих сторон и замыкающихся на резистор R. Измерительный прибор подключается к движку этого резистора и второму электроду. При нулевом расходе перемещением движка резистора необходимо добиться минимального сигнала на входе измерительного прибора.
Оба описанных приема не устраняют трансформаторную ЭДС полностью. В современных расходомерах для ее полного устранения используется сдвиг по фазе на 90° между Е и Е_т. В этом случае измерительная схема содержит два канала, один из которых предназначен для измерения полезного сигнала, второй—для компенсации трансформаторной ЭДС. С помощью фазочувствительных детекторов по первому каналу пропускается только информативный сигнал, который затем измеряется показывающим или регистрирующим прибором. По второму каналу проходит только сигнал, пропорциональный Е_т, который затем по цепи отрицательной обратной связи поступает на вход схемы и компенсирует трансформаторную ЭДС.
Большинство перечисленных преобразователей расхода имеют внешнее магнитное поле. Они выпускаются на диаметры условного прохода 2,5; 5; 10; 15; 25; 32; 40; 50; 80; 100; 150; 200; 300 мм для жидкостей с температурой от —40 до 180 °С и давлением до 4 МПа. Расходомеры работают в диапазоне скоростей потока 0,1... 10 м/с, некоторые из расходомеров являются двунаправленными, т.е. могут измерять расход реверсных потоков. Предел основной относительной погрешности общепромышленных преобразователей лежит в диапазоне ±(0,5...1) %.
Для питания электромагнитов преобразователей используется ток переменный или однополупериодный с частотой 5...7 Гц. В некоторых расходомерах на обмотки магнитов подается ток двойной частоты 75 и 6,25 Гц . Один из вариантов устранения ЭДС поляризации, возникающей при питании электромагнита однополярным пульсирующим током, создающим магнитный поток с индукцией В, иллюстрирует схема на рис. 13.8. В момент t₁ в обмотку подается импульс тока, который прекращается в момент t₃ В момент t₀ на электродах остается ЭДС поляризации, поскольку этот процесс является более инерционным. Значение этого напряжения и напряжения, соответствующего моменту t₂, фиксируется микропроцессором. Разность этих сигналов представляет собой информативный сигнал, пропорциональный G₀. При питании элек­тромагнита низкочастотными импульсами тока разной полярности ЭДС поляризации для моментов, аналогичных t₀ вычитаются.

Рис. 13.8. Выходной сигнал (меандр) электромагнитного преобразователя

Для измерения расходов в трубопроводах диаметром более 300 мм используется метод измерения ло­кальной скорости потока (методы «площадь—скорость» и «площадь— скорость—градиент»). В преобразо­вателях «площадь—скорость» электромагнит с помощью штанги вводится в поток на расстояние 0,242 радиуса от стенки трубопровода.

В этой точке при осесимметричном потоке в фиксированном диапазоне расходов локальная скорость потока с небольшой погрешностью равна средней по сечению, т.е. выходной сигнал преобразователя определяется средней скоростью и, следовательно, по (13.4) будет связан с объемным расходом. Сигнал преобразователей типа «площадь—скорость—градиент» меньше зависит от несимметрии профиля скоростей.
Схема преобразователя РМ-5-БЗ дана на рис. 13.9. В этих преобразователях используются три измерителя скорости ИС, включающих локальные преобразователи скорости ПС и измерительные блоки ИБ, образующие измерительный блок ППС. Преобразователи скорости располагаются равномерно по окружности, причем все они ориентированы по радиусу канала. Микропроцессорная обработка сигналов трех преобразователей в измерительно-вычислительном блоке ИВБ-1П обеспечивает измерение объемного расхода в трубопроводах диаметром до 5000 мм с относительной погрешностью ±(1,5.. .2) % (РМ-5-БЗ), при использовании одного преобразователя (РМ-5-Б1) погрешность возрастает до ±(2...3) %.

Рис. 13.9. Структурная схема электромагнитного расходомера РМ-5-БЗ
Погружение ПС в трубопровод производится с помощью шлюзовых камер, что позволяет производить их замену и извлечение без опустошения трубопровода. Шлюзовая камера отсекается от трубопровода с помощью шарового крана, имеющего проходное отверстие для штанги преобразователя. При давлениях до 2 МПа три резиновых кольца на штанге преобразователя обеспечивают ее герметичный ввод при выполнении следующей последовательности операций: ввод штанги в шлюз при закрытом шаровом кране; ручное открытие шарового крана; погружение штанги преобразователя в трубопровод. Для удержания штанги при открытии шарового крана и подаче в шлюз давления, а также для ее погружения в трубопровод используется специальное приспособление.