Вихреакустический и электромагнитный расходомеры

Цель работы: принцип действия правила установки и устройство расходомеров МЕТРАН 300ПР и Взлёт- ЭМР. выполнить измерение расхода, определить относительную погрешность расходомера.

 

Теоретическая часть

Метран-300ПР- это вихреакустический преобразователь объемного расхода с ультразвуковым детектированием вихрей. Принцип действия преобразователя расхода основан на зависимости

частоты образования вихрей за телом обтекания, установленным в проточной части преобразователя расхода (рис.9-1), от объемного расхода потока. Частота вихреобразования («дорожки Кармана») определяется при помощи ультразвукового луча, имеющего частоту 1МГц (ультразвуковое детектирование вихрей).

Преобразователь представляет собой (рис.8, а) моноблочную конструкцию, состоящую из проточной части и электронного блока. В корпусе проточной части расположены: тело обтекания (ТО) - призма трапецеидального сечения 1, пьезоизлучатели (ПИ) 2, пьезоприемники (ПП) 3 и термодатчик 7. Электронный блок включает в себя генератор 4, фазовый детектор 5, микропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигналов 6, смонтированные на печатной плате. Для контроля работы пребразователя расхода Метран-300ПР на колодке установлены 2 светодиода - зеленый и красный. Зеленый светодиод сигнализирует о нормальной работе преобразователя, при этом частота мигания соответствует частоте следования импульсов выходного сигнала преобразователя. Красный светодиод загорается при возникновении нештатной ситуации: расходе, меньшем 0, 8 Q_min или хаотичном характере процесса вихреобразования, который возможен, в частности, при попадании посторонних предметов на тело обтекания. Тело обтекания 1 установлено на входе жидкости в проточную часть.

 

а) б)

 

Рис 29. Вихреакустический преобразователь расхода Метран-300ПР

а) принципиальная схема; б) внешний вид;

 

При обтекании ТО потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка («дорожка Кармана»), частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна скорости потока, а, следовательно, и расходу. За ТО в корпусе проточной части диаметрально противоположно друг другу установлены стаканчики, в которых собраны ультразвуковой пьезоизлучатель 2 и пьезоприемник 3. Напряжение на выходе фазового детектора 5 по частоте и амплитуде соответствует частоте и интенсивности следования вихрей, которая, в силу пропорциональности скорости потока, является мерой расхода. Для фильтрации случайных составляющих сигнал с фазового детектора подается на микропроцессорный адаптивный фильтр и блок формирования выходных сигналов 6. Для повышения достоверности показаний при обработке сигнала вычисляется дисперсия периода колебаний вихрей.

Для расширения динамического диапазона в область малых расходов, где характеристика преобразователя нелинейная и зависит от температуры теплоносителя, применяется температурная коррекция. Для этого в корпусе проточной части установлен термодатчик, сигнал от которого вводится в программу вычисления расхода. Проточная часть преобразователя изготовлена из нержавеющей стали и обработана по высокому классу чистоты поверхности, что минимизирует образование отложений и тем самым стабилизирует метрологические характеристики. Для проведения периодической поверки по беспроливной (имитационной) методике тело обтекания выполнено съемным. При расходе менее 0, 8 Q_min происходит выключение электронного блока преобразователя расхода. Параметры выходного сигнала:

- для выходного сигнала типа « замкнуто/разомкнуто» - оптопара (ОП) напряжение составляет 30В, ток коммутации не более 32 мА;

- для токоимпульсного выходного сигнала (ТИ) ток нагрузки 7 - 10 мА, сопротивление нагрузки 0-1, 8 к ( при напряжении питания 36 В).

Поверка производится имитационным или проливным методом. При проведении поверки имитационным методом из проточной части извлекается тело обтекания и производится измерение его характерного размера d. Далее преобразователь поверяется с помощью портативного имитатора расхода Метран-550ИР (по импульсным выходным сигналам) непосредственно на месте эксплуатации. МПИ расходомера составляет 4 года.

Принцип действия электромагнитного расходомера основан на зависимости ЭДС индукции, возникающей в потоке электропроводной жидкости, протекающей в магнитном поле, от скорости потока, а значит, и от объемного расхода:

Уравнение НСХ расходомера:

, (9-2)

где Еи –эдс индукции; B - характеристика магнитного поля, магнитная индукция; w =2π f – круговая частота; π =3, 14; D – расстояние между электродами; Gо – объёмный расход жидкости. Если D ≠ const, то появляется дополнительная погрешность.

Межповерочный интервал - 4 года.

 

Рис. 30. Принципиальная схема электромагнитного расходомера

 

Описание лабораторной установки

 

Учебно-исследовательский стенд состоит из тракта циркуляции воды от сборника Е-1 (рис.13) насосом 7 в сосуд постоянного уровня Е-2 и мерника Е-3. Расходомер вихреакустический Метран-300ПР (3) установлен после шарового клапана (4), изменяющего расход воды по команде с клавиатуры SCADA. Электромагнитный расходомер(6) установлен на подаче воды на установку.

Верхний и нижний уровень в мернике Е-3 контролируется с помощью двух уровнемеров (8) типа САУ, сигналы которого запускают и останавливают таймер МК и одновременно открывают сливной клапан (9) мерника.

от друга металлические электроды, выполненные

из не коррозирующего материала. Один из электродов является общим для всей схемы контроля. Он устанавливается в резервуаре так, чтобы рабочая часть электрода находилась в постоянном контакте с жидкостью во всем диапазоне контроля (от нижнего уровня до верхнего включительно). Подключается этот электрод к контакту прибора " общий".

Примечание. При контроле уровня в металлическом резервуаре его корпус может быть использован в качестве общего электрода.

Остальные электроды являются сигнальными. Они располагаются на соответствующих своему назначению уровнях и подключаются к сигнальным входам Вх.1, Вх.2, Вх3 прибора

Рис. 31. Функциональная схема стенда ИИС расхода

 

В состав уровнемера входят:

– входные устройства ОУ1…ОУ3, предназначенные для обработки сигналов

датчиков уровня;

– блок логики, предназначенный для формирования сигналов управления

выходным реле РАБОТА;

– выходные электромагнитные реле ВЕРХ и РАБОТА, предназначенные для

управления исполнительными механизмами;

– светодиодные индикаторы, служащие для отображения информации о состоянии

датчиков, выходных реле и режимах работы прибора;

– блок питания, служащий для обеспечения схемы стабилизированным

напряжением 12 В постоянного тока;

– К1, К4 – коммутаторы электрических сигналов.

 

Требования техники безопасности

При размещении приборов щитового крепления (САУ+М7.Е+Щ1) следует помнить, что на открытых контактах его клеммника в период эксплуатации присутствует напряжение 220В, 50Гц опасное для человеческой жизни. Запрещается доступ во внутреннее пространство пульта управления при включенном питании. Разрешается работа за пультом только в присутствии преподавателя.

Порядок работы

1. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда (рис. 32, 33).

2. Включить ПК, включить программу WiCC (на рабочем столе).

3. Проверить уровень воды в сборном баке Е-1(1).

4. Включить питание стенда (мышь) тумблером «Сеть».

5. Включить насос тумблером «Насос».

6.Заполнить водой напорную емкость 2.

7. Ключом SA1 выбрать режим работы — Р (ручной)

8. Установить шаровой кран 3 на заданный процент открытия, начиная с 30%.

9. Дождаться стабилизации режима течения жидкости через порог бака постоянного уровня 2 и преобразователь расхода 3.

10. Нажатием копки « клапан » закрыть клапан измерительной емкости, при этом мерник начнет заполняться водой. Как только уровень воды достигнет нижнего предела, включится секундомер и начнется отсчет времени заполнения емкости. Нажать кнопки « Старт » и « Расчет ».

11. При достижении верхнего уровня секундомер автоматически остановится.

12. Время заполнения емкости по данным секундомера считать с экрана и записать в табл. 4. и сохранить в памяти ПК.

13. Занести в таблицу значение расхода по данным вычислителя Q_в.

14. Трижды повторить действия согласно п.п. 9-11.

15. Изменить расход воды согласно табл. 4.

16. Для каждого значения расхода выполнить действия пп. 8-12.

 

 

 

Рис.32. Видеограф SCADA системы расхода воды

Таблица 7

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: