Прокопенко В.В., Закладний О.М., Кульбачний П.В. Енергетичний аудит з прикладами та ілюстраціями: Навчальний посібник
Подождите немного. Документ загружается.
зволоження.
Для
вимірювання
відносної
вологості
(непря
мого)
використовують:
•
вологий
термометр;
•
електроопір
або
електропровідність;
•
елонгаЦІЮ;
•
ємнісний
опір;
•
інфрачервоне
випромінювання;
•
акустичні
вимірювання.
Обладнання
для
вимірювання
відносної
вологості
наявне
у
багатьох
постачальникш;
його
встановлення
є
досить
простим.
Однак
цей
процес
необхідно
ретельно
відтворювати
та
задокументовувати
у
будь-якому
конт
ракті,
оскільки
калібрування
давачш
вологості.
є
дуже
важливим.
Вологість
повітря
найчастіше
визначають
шляхом
поршняння
показів
двох
термометрів,
розташованих
поряд
(рис.
11.37)
Один
з
них
сухий
1,
а
у
іншого
2
кулька
змочена
(наприклад,
марлевим
гнотом
4,
опущеним
в
по
судину
з
водою.
Чим
суХіше
повітря,
тим
інтенсивніше
випаровується
вода,
тим
більше
знижується
температура
мокрого
термометра
і
зростає
різниця
показів
обох
приладІВ.
За
цим
перепадом
в
табличках
або
за
діаграмою
(вони
додаються
до
приладу)
визначають
відносну
воло
гість
повітря,
тобто
відношення
фактичної
вологовміст
кості
повітря
до
гранично
можливої
за
даної
температури.
Для
усунення
можливого
впливу
руху
повітря
і
дії
сонячних
променів
термометри
захищають
екранами,
а
Їх
кульки
вкладаються
в
гільзи,
через
які
за
допомогою
пружинного
механізму
просмоктується
з
певною
швидкіс
тю
повітря.
Такий
аспіраційний
прилад
називається
псих
рометром
Ассмана,
а
вищеописаний
простий
(рис.
11.37) -
психрометром
Августа.
378
Складніше
вимірювати
температуру
і
вологість,
усе
редині
повітропроводів
-
доводиться
екранувати
термо
метри,
які
вводяться
всередину
і
враховувати
швидкість
руху
потоку.
11.6.
ВИМІРЮВАННЯ
ПАРАМЕТРІВ
ГАЗУ
11.6.1.
Визначення
складу
газів
Газоаналізатори
.
Прилади
цього
класу
застосовуються
для
аналІЗУ
процесів
горіння,
моніторингу
викидів,
оцінювання
ефек
тивності
роботи
котлів
або
топок.
Існує
багато
модифікацій
приладів.
Як
правило,
вони
визначають:
•
температурні
режими;
•
вміст
газів
у
продуктах
спалювання
(оксиди
азоту,
діоксид
сірки,
кисень,
окисли
вyrлецю,
горючі
сполуки
тощо);
•
тиск;
•
задимленість;
·
ккд
горіння;
•
наДJШШОК
ПОВІТРЯ.
Аналізатор
процесу
горіння
ENERAC
(модель
2000)
Цей
прилад
дає
можливість
вимірювати
два
тем-
. , . . .
пературні
режими,
ВМІСТ
п
яти
РІЗНИХ
газІВ,
тиск
І
за-
димленість.
Прилад
розраховує
ККД
горіння,
надлишки
повітря
і
вуглекислого
газу, а
також
всі
параметри
викидів.
Аналізатор
процесу
горіння
ENERAC 2000
має
можливість
зберігати,
роздруковувати
отриману
інфор
мацію
і
на
ії
основі
будувати
графіки.
Через
порт
RS-232
або
лініями
телефонного
зв'язку
(якщо
комп'ютер
знахо-
379
диться на
відстані)
прилад
можна
зв'язати
з
різними
ком
п'ютерами.
У
пам'яті
приладу
зберігається
інформація
про
15
видів
палива
і
понад
1
ОО
діагностувальних
і
допоміжних
повідомлень.
Прилад
може
працювати
від
своїх
акумуля
торів,
що
підзаряджаються,
і
від
мережі
змінного
струму.
Прилад
призначений
для:
•
контролю,
що
допомагає
вести
статистику
або
здійснювати
контроль
витрат;
•
моніторингу
стану
викидів
на
предмет
їх
відповідності
ви
могам
щодо
охорони
довкілля;
•
допомоги
операторові
для
досягнення
найвищої
ефектив
ності
роботи
експлуатованого котла
або
топки.
Основний
принцип
роботи
приладу
полягає
в
на
ступному:
В
процесі
роботи
зонд
вставляється
через
техно
логічний
отвір в
газохід
працюючого
котла
для
взяття
проби.
Невеликий
компресор,
розташований'
всередині
приладу
засмоктує
невеликі
порції
топкового
газу
в
прилад
для
їх
аналізу.
Зразок
пізу
послідовно
проходить
через
наступні
секції
приладу:
зонд,
водовіддільник
і
відділення,
де
розташовані
чутливі
елементи
(далі
сенсори).
Розташовані
в
приладі
чутливі
елементи
здійсню
ють
аналізування
складових
топкового
газу,
його
темпе
ратуру,
після
чого
в
приладі
відбуваються
необхідні
об
числення
і
дані
аналізу
виводяться
на
дисплей.
Результати
такого
аналізу
можуть
бути
також
роздруковані,
збережені
або
ж
передані
на
інший
комп'ютер
за
допомогою
прямого
зв'язку
через
кабель
або
лініями
телефонного
зв'язку.
Після
отримання
результатів
аналізу
оператор
має
можливість
провести
необхідне
регулювання
устаткування
котла,
rpYH-
туючись
на
отриманих
даних,
для
оптимізації
його
роботи.
Розглянемо
схему
газового
тракту
приладу
деталь-
НІше.
380
Зонд
складається
з
жаростійкої
трубки,
аЛЮМІНІЄ
вого
утримувача
і
дротів
термопари.
Жаростійка
трубка
-
єдина
частина,
яку
вводять
в
отвір
для
взяття
проби.
Ця
трубка
може
витримати
температуру
дО
2000F (1093
ас
).
Стандартна
довжина
трубки
33,02см.
Усередині
трубки
розташований
дріт
термопари
в
жаростійкому
оплетенні.
Через
цей
дріт
до
приладу
надходить
інформація
про
температуру
в
точці
забору
проби.
Трубка
зонда
повинна
бути
вставлена
в
отвір
для
взяття
проби,
кінець
трубки
повинен
бути
розташованим
якомога
ближче
до
центру
тракту,
причому
місце
забору
проби
повинно
бути
розміщене
не
менш
ніж
на
30см
нижче
будь-яких
заслінок
для
того,
щоб
уникнути
помилок
під
час
вимірювання.
Утримувач
зонда
виготовлений
з
алюмінієвої
прут-
кової
заготовки
і
має
дві
функції.
Він
призначений
для
утримування
зонда
в
руці
і
для
затискання
паперового
фільтру
під
час
вимірювання
задимленості
(рис.
11.38.)
Триметровим
оплетеним
латексним
шлангом
топ
кові
гази
подаються
від
зонда
до
водовіддільника.
На
кож
них
додаткових
3
м
довжини
шланга
тривалість
вимірю
вання
зростає
приблизно
на
1
О
сек.
Відображена
на
дисплеї
приладу
температура
в
точ
ці
забору
проби
є
різницею
між
температурою
на
кінці
зонда
і
температурою
роз'єму
дроту
плюс
температура
навколишНЬОГО
середовища,
яка
вимірюється
окремо.
Водовіддільник
складається
з
прозорого
пластмасо
вого
циліндра
з
фільтром
одноразового
використання.
Пластмасовий
циліндр
поділений
на
дві
частини.
381
).(t(::ЦВ.
l'озтА1ІІУвAJlЮ[
ффm
Рис.
11.38.
Схема
газового
тракту
ENERAC 2000
Нижня
частина
призначена
для
збирання
конден
сату,
який
скупчується
в
шлангу.
За
нормальних
умов
ро
боти
потрібно
не
менш
двох
годин
для
заповнення
ниж
нього
відділення.
У
нижній
частині
водовіддільника
розташована
невелика
пробка
для
зливання
води.
Воду
слід
зливати
після
кожного
користування
приладом.
Верхнє
відділення
водовіддільника
може
бути
або
порожнім,
або
заповненим
дессикантом.
Дессикант
слу
жить
для
видалення
вологи,
яка
МІСТИТЬСЯ
в
топкових
382
газах,
щоб
запобігти
скупченню
конденсату
на
поверхні
сенсорів.
Під
час
користування
приладом
колір
дессиканта
поступово
змінюється.
Коли
колір
стане
світло-рожевим,
дессикант
слід
замінити
Топкові
гази,
які
поступають
до
водовіддільника,
проходять
через
скловолокновий
фільтр
одноразового
ви
користання.
Функцією
фільтру
є
вловлювання
частинок
сажі та
леткої
золи,
які
можуть
надходити
разом
з
газами.
Заміну
цього
фільтру
слід
проводити
тоді,
коли
він
по
мітно
змінить
колір.
(У
приладі,
яким
вимірюють
зміст
802
фільтр
має
зеленуватий
відтінок).
Водовіддільник
і
фільтр
розраховані
на
кілька
годин
безперервної
роботи
без
обслуговування.
Якщо
волога
і
летючі
частинки
видаляються
з
топкових
газів
за
допомо
гою
якихось
додаткових
засобів,
то
зі
встановленими
на
приладі
фільтрами
можна
працювати
протягом
досить
тривалого
часу.
Після
проходження
через
фільтр
топкові
гази
по-
ступають
у
прилад,
де
розташовані
хімічні
елементи.
Всі
вони
знаходяться
в
спеціальному
пластмасовому
відділен
ні,
щоб
доступ
до
них
був
зручним.
Спочатку
гази
прохо
дять
через
сенсор,
який
визначає
вміст
оксиду
вуглецю,
потім
через
сенсор
для
встановлення
вмісту
кисню.
Після
цього
гази
надходять
до
невеликої
порожнини
всередині
відділення,
призначеної
для
зниження
коливань
тиску,
викликаних
роботою
компресора.
У
відділенні
є
невеликі
отвори,
через
які
газ
надходить
до
датчика
тиску,
і
далі
на
сенсори
NOx
і
СО2.
Потім
компресор
перекачує
гази
в те
відділення,
де
розташований
сенсор
для
вимірювання
вмісту
продуктів
згорання,
після
чого
гази
викидаються
в
атмосферу
через
отвір,
розташований
на
лицьовій
панелі
приладу.
Розглянемо
відділення
хімічних
елементів
(сенсорів).
383
Для
ВИМІрювання
температури
в
прилаДІ
викорис-
. .
товуються
два
темпераТУРНІ
даваЧІ.
Першим
температурним
давачем
є
термопарний
спай.
Він
розташований
на
кінці
зонда
і
вимірює
тем
пературу
в
точці
забору
проби.
З
ЙОГО
допомогою
можна
також
вимірювати
температуру
навколишнього
середо
вища.
У
датчику
використовується
термопарний
спай,
діапазон
вимірювання
температури
якого
від
О
до
2000F
(-'17,8
0
С
...
+1093
0
С).
Давач
температури
навколишнього
середовища
є
інтегрованим
датчиком
контурного
типу.
Він
розта
шований
усередині
1/4"
штекера
зонда.
Призначення
цього
давача
-
вимірювати
температуру
всередині
приміщення.
Давач
тиску
розташований
всередині
приладу
знаходиться
з
правого
боку
відділення
сенсорів.
Він
є
високочутливим
датчиком
на
основі
п'
єзоопору
з
діапазоном
вимірювання
від
+ 1
О
до
-40
дюймів
водяного
стовпа
(+254
...
-1016мм.
вод.
ст.).
Трубка
зонда
використо
вується
для
проходження
газу,
тиск
якого
висвітлюється
на
дисплеї.
З
цієї
причини
під
час
вимірювання
тиску
робота
компресора
припиняється,
щоб
створюваний
ним
тиск H~
впливав
на
точність
вимірювання
тиску
в
димовому
траКТІ.
Вихідний
отвір
на
приладі
також
повинен
бути
заглу
шеним,
щоб
запобігти
можливим
присмоктуванням
по
вІТРЯ.
Сенсор
оксиду
вуглецю.
Цей
давач
є
герметичним
електрохімічним
елементом.
Він
складається
з
трьох
пла
тинових
електродів
і
електроліту.
Окис
вуглецю
дифундує
через
крихітний
отвір
на
передній
частині
давача
і
вступає
в
реакцію
з
киснем,
який
міститься
всередині
елементу
для
утворення
вуглекислого
газу.
В
результаті
цієї
реакції
в
елементі
виникає
електричний
струм,
значення
якого
про
порційне
вмісту
газу.
Термін
експлуатації
цього
елементу
два
роки.
Існує
можливість
повного
насичення
сенсора,
384
Я:КЩО
.
концентрація
газу
сягає
10000
РРМ.
Це
не
зашко
ДИТЬ,
але
потрібен
деякий
час
для
того,
щоб
сенсор
став
знову
працездатний.
Сенсор
кисню.
Цей
давач
-
двоелектродний
електро
хімічний
елемент.
у
ньому
розміщені
срібний
катод
і
свинцевий
анод.
Кисень
дифундує
через
крихітний
отвір
і
вступає
в
реакцію
зі
свинцем.
В
результаті
цієї
реакції
в
елементі
виникає
електричний
струм.
Програма
приладу
лінеаризує
цей
струм,
який
залежить
від
кількості
кисню.
Елемент
залишатиметься
працездатним,
ПОКИ
в
ньому
наявний
свинець,
повне
споживання
якого
відбудеться
приблизно
через
рік
після
початку
роботи.
Шляхом
відімк
нення
елементу
на
час,
коли
прилад
не
використовується,
можна
збільшити
термін
його
служби
на
шість
місяців.
Сенсор
NOX
Давач
-
це
електрохімічний
елемент,
подібний
до
того,
який
використовується
для
визначення
вмісту
оксиду
вуглецю.
Істотною
відмінністю
є
те,
що
для
нормальної
роботи
давача
необхідна
постійна
напруга
зміщення.
Ця
напруга
поступає
в
давач
навіть
тоді,
коли
прилад
вимкнено.
Це
зумовлює
постійне
споживання
енер
гії
і
приблизно
через
1
О
місяців
може
призвести
до
повного
розрядження
акумуляторів.
У
першу
чергу
давач
реагує
на
оксид
азоту
(NO).
Окрім
цього
він
має
невелику
чутливість
до
N0
2
.
Сенсор
діоксиду
сірки.
Сенсор
-
це
електрохімічний
елемент
подібний
до
того,
який
використовується
для
визначення
вмісту
оксиду
вуглецю.
Термін
його
дії
складає
приблизно
два
роки.
Сенсор
'Родуктів
згоряння.
Сенсор
напівпровідни
кового
типу.
Иого
робота
заснована
на
принципі
мо
лекулярної
абсорбції
поверхні
датчика.
Молекули
продук
тів
згоряння
пристають
до
поверхні
сенсора
і
змінюють
його
електричний
опір.
Зміна
опору
залежить
від
кон
центрації
газу.
Програма
приладу
лінеаризує
інформацію
385
про
вміст
продуктів
згоряння.
Для
такого
типу
сенсорів
характерна
більша
чутливість
у
порівнянні
з
сенсорами
каталітичного
типу
за
вимірювання
низьких
концентрацій
газу.
Такі
сенсори
можуть
працювати
протягом
багатьох
років
доти,
поки
вони
не
будуть
пошкоджені
внаслідок
неправильної
експлуатації
або
отруєння
каталізатора.
Для
якісної
роботи
сенсора
продуктів
згоряння
потрібна
най
менша
кількість
кисню.
Оскільки
топкові
гази
містять
дуже
малу
кількість
кисню
або
взагалі
його не
мають,
необхідно
забезпечити
наявність
невеликої
кількості
повіт
ря
на
поверхні
датчика.
За
результатами
вимірювань
прилад
здіЙСНІОЄ
на
ступні
розрахунки.
Розрахунок
ККД.
У
пам'яті
приладу
ENERAC
зна
ходиться
бібліотека
математичних
функцій,
які
він
вико
ристовує
для
виконання
всіх
необхідних
розрахунків.
Ці
функції
використовуються
для
ліанеризування
значень
ви
хідних
параметрів
термопари,
сенсора
кисню
та
сенсора
продуктів
неповного
згоряння
й
підрахування
ККД
горіння,
вмісту
СО
2
і
надлишку
повітря.
Для
підрахунку
ККД
горіння
в
приладі
викорис
товується
методика
розрахунку,
яка
базується
на
вимі
рюванні
всіх
механізмів
втрати
тепла.
Більшість
втрат
відбуваються
в
шахті
котла.
У
випадку,
коли
як
паливо
використовують
вугілля,
частина
втрат
тепла
може
бути
визначена
через
кількість
продуктів
неповного
згоряння
в
зольних
відходах.
Втрати
тепла
в
шахті
котла
поділяються
на
три
категорії.
•
Тепло,
яке
виноситься
з
сухими
топковими
газами
(водень,
двоокис
вуглецю,
кисень).
•
Втрати
тепла
з
водяними
випаровуваннями,
ЯКІ
утворюються
в
процесі
горіння.
У
свою
чергу,
ці
втрати
ПОДІЛЯЮТЬСЯ
ще
на
дві
групи:
тепло,
яке
386
втрачається
в
п~оцес~
перетворення
водяної
пари
при
темпера~РІ.
КИПІ~НЯ
води;
додаткові
втрати
тепла
пр~
ПІДІГРІваННІ
пари до
температури
топ
кових
гаЗІВ.
•
Втра~и
тепла,
викликані
неповним
згорянням
палива.
АналІ?атор
процесу
горіння
ENERAC
вимірює
всі
три.
катеГОрl1
втрат.
Якщо
як
паливо
використовується
ВУГІлля,
в
прилад
можна
ввести
значення
частки
продуктів
неповного
згоряння,
які
містяться
в
золі
(у
відсотках),
що
дозволяє
ТОЧНІше
визначати
значення
ККД
горіння
.
.
Для
високоефективних
котлів
(з
температурою
в
траКТІ
нижчою
за
температуру
конденсації
водяних
випа
pO~YBaHЬ)
прилад
може
розраховувати
невеликі
втрати
теп
ла
І
точно
розраховувати
ККД
горіння.
.
Технічні
дані
газоаналізатора
ENERAC
2000
наве
деНІ
в
табл.
11.10.
Таблиця
1110.
Технічні
Е
.
даНІ
газоаналІзатора
NERAC2000
.види
палива
15
видів
палива.
Можливість
програмування
Нового
виду
палива
Повідомлення
1
ОО
діагностувальних
і
допоміжних
Параметри
що
вимірюються
повідомлень
Температура
зовнішнього
-30 ...
120
0
С
середовища
•
роздільна
1
ос
спроможність
•
точність
1,5
0
С
.
Температура
в
точці
-17,8 ... 1100
ас
.
вимірюванНя
.'
•
роздільна
1
ас
спроможність
..
точність
3
ас
Кисень
0 ... 25%
•
роздільна
0,1 %
спроможність
•
точність
0,2%
387
"-
Окисли
азоту
(NOx)
•
роздільна
спроможність
•
точність
Окис
вуглецю
(СО)
•
роздільна
спроможність
•
точність
Двоокис
сірки
(СО)
·
роздільна
спроможність
•
точність
Газоподібні
продукти
неповного
згоряння
•
роздільна
спроможність
•
точність
Тиск
•
роздільна
спроможність
•
точність
Параметри
що
розраховуються
ККД
горіння
•
роздільна
спроможність
·
ТОЧНІсть
Двоокис
вуглецю
(СО
2
)
·
роздільна
спроможність
·
точність
Надлишкове
повітря
•
роздільна
спроможність
•
точність
Дисплей
ПродовжеЮ-lЯ
табл.
11.10.
0
...
2000
РРМ
2РММ
5%
0
...
2000
РРМ
2РММ
5%
0
...
2000
РРМ
2РММ
5%
0 ... 2,5 %
0,01 %
10%
-40,0 ... 10,0
дюйм.
вод.
ст.
(-1016 ... 254
мм.
вод.ст)
0,1
дюйм
вод.
ст.
5%
0
...
100 %
0,1
%
2%
0
..
.40 %
0,1
%
5%
0 ... 1000 %
1%
10%
24
розрядний
рідкокристалічний
дисплей
з
підсвічуванням
і
регулюванням
кута
зору
388
Зберігання
інформації
Вихід/Лінії
зв'язку
Довжина
Зовнішній
діамет
Живлення
Подовження
табл.
11.10.
99
комірок
пам'яті
з
автономним
живленням
RS232
(стандартна),
вбудований
модем
1200
бод
460х330х150
мм, алюмінієвий
Жа
остійким,
з
алюмінієвою
чкою
330
мм
3/8
-
акумулятори,
які
автоматично
підзаряжаються,
як
тільки
прилад
вмикається
в
мережу
змінного
струму.
-
мережа
змінного
струму
120
...
220
В
50/60
Гц
lА
Розрахунок
надлишку
повітря
і
вмісту
СО
2
.
Вміст
. .
двоокису
вуглецю
1
надлишок
ПОВ1ТРЯ
розраховуються
приладом
на
основі
значень
концентрації
кисню
і
типу
використовуваного
палива.
Оскільки
в
приладі
ENERAC
відсутній
сенсор
СО
2
,
значення
вмісту
СО
2
,
яке
висвічується
дисплеєм,
дійсне
лише
за
вимірювання
в
системах
горіння.
Вимірювання
задимленості.
Ступінь
задимленості
вимірюється
шляхом
порівняння
кольору
спеціального
фільтруючого
паперу
з
різними
відтінками
сірого
кольору
настандартній
таблиці
зразків.
Таблиця
входить
до
комп
лекту
приладу.
Для
вимірювання
задимленості
викорис
товуйте
тільки
ті
паперові
фільтри,
які
постачаються
разом
з
приладом,
ОСК1ЛЬКИ
вони
створюють
необхідний
опір
потоку
газів
і
мають
потрібний
колір.
11.6.2.
Визначення
тривалості
роботи
В
розрахунках
заходів
з
енергозбереження
часто
мають
на
увазі
дещо
більше,
ніж
точний
підрахунок
часу,
протягом
якого
працював
певний
механізм
в
обладнанні
389
або
"на"
який
потім
помножують
одноразове
вимірювання
потужності.
Двигуни
зі
сталим
навантаженням
-
приклад
обладнання,
для
якого
не
виникає
потреби
у
постійному
вимірюванні
потужності
за
допомогою
повністю
оснаще
ного
RМS
обладнання
для
встановлення
енергоспожи
вання.
Для
запису
тривалості
роботи
обладнання
та
у
деяких
випадках
-
інформації
про
час
використання
існу
ють
автономні
незалежні
вимірювальні
прилади,
які
жив
ляться
від
батарей.
Це
обладнання
доступне
за
ціною,
його
найкраще
використовувати
для
підрахунків
заощаджень.
11.7.
ВИМІРЮВАННЯ
ПАРАМЕТРІВ
РІДИНИ,
ПАРИ,
ГАЗУ
ТА
СПОЖИВАННЯ
ТЕПЛОВОЇ
ЕНЕРГІЇ
11.7.1.
Типи
витратомірів
Під
час
вибору
витратоміра
для
окремих
проектів
необхідно
враховувати
тип
рідин~
для
вимірювання,
сту
пінь
гі
чистоти,
найменші
швидкості
цієї
рідини
та
наявні
грошові
ресурси
для
придбання
і
встановлення
витрато
міра.
Розглянемо
найпоширеніші
типи
пристроїв
для
вимі
рювання
витрати
рідини,
які
використовують
як
окремо,
T~K
і
в
поєднанні
з
вимірюванням
температур
для
кіль
КІСНОГО
визначення
теплової
енергії
за
витратою
рідини.
Зазвичай,
давачі
витрат
поділяють
за
чотирма
ти
пами
вимірювачів:
•
вимірювачі
перепаду
тиску
(діафрагма,
сопло
Вен
турі,
трубки
Піто);
•
прилади
внесення
місцевого
опору
(витратоміри:
роторний,
дозатор,
турбінний,
шестеренчастий,
щитковий,
вихровий);
390
•
витраТОМІРИ,
що
не
вносять
опору
до
середовища,
в
якому
здійснюють
вимірювання
(наприклад,
ульт
развуковий
та
магнітний
вимірювачі).
На
рис.
11.
39
наведено класифікацію
існуючих
вит
раТОМІРІВ.
Застосування
нових
вдосконалених
мікропроцесорів
збільшує
продуктивність
та
функціональність
сучасних
витратомірів,
які
характеризуються
підвищеною
точністю
цифрового
зв'язку
та
цілого
ряду
діагностичних
перс
пектив,
можливості
самостійних
перевірки
та
регулю
вання.
Koнт8!crнi
І
Гідроцкна:м:ічні
(сююві)
І
І
І
Безконт8!crнi
І
І
І
Швидкісні
І
з
мітками
І
Теrпroві
І
.
....
Статичні
1
-1
J
ТруБКИ
Піто
ЖГ--
З
-гan:ь-мш-·
-IOtIIt-еле-ш-нто-м---'1
-{~=================~
Індукційні
І
УmтразВyюJві
І
-{
Часовоiшtyльсні
..
t
Частотні
jl{
Змiшroro
rrepenaдy
=ку
І-{
-с:
BКXDPOBl
І
Н.
Соnnal
ч~==============:
4-ідроДЮl!OOЧЮ!Х
кoJIIIБаны
Н
Соnna
Вентурі
І
Н.
ТруБКИ
Вентурі
І
,-j
Частоnюiшtyльсні
Н
Ді8фрamи
І
{
Доrareршсью
ч
з
діафрarмoю
"Гіпфто"
І
-1
Фазні
Динамічні
1
іЬ
І
ВюраШйні
(з
резонатором)
Постіноro
rrepernдV
=!::V
І
l
Т
ахоштркчні
Об'~юroї
дії
І
~
Турбінні
І
-1
ПОРIШreві
І
Роторні.
r.u.yюoві
І
{
Ротз.цііі:ні
(r;:y.пa.ЧКИЮ)вї)
І
{
Ротз.цііі:ні
nOРIШreві
І
{
Мембранні
І
Рис.
11.39.
Класифікація
витратомірів
391
І
І
І
І
Діафрагмові
витр'атоміри
Головною
перевагою
діафрагми
є
11
ЗНОСОСТ1ика
конструкція
і
простота
встановлення.
Її
діапазон
вимірю
вань
обмежений
в
порівнянні
з
іншими
типами
вимірю
вачів
і
становить
3:
1
або
4:
1.
Діапазон
вимірювань
може
бути
розширений
застосуванням
трьох
дифманометрів
приблизно
до
30:
1.
Перший,
основний
дифманометр
працює
за
витрати
100%-7-30%;
другий
-
30%-7-10%;
третій-
10%-7-3%.
Діафрагма
також
піддається
ерозії,
яка
обумов
лена
двофазною
природою
потоку
пари
або
наявністю
абразивних
домішок
у
рідині.
Ерозія
викликає
зміну
коефіцієнта
витрати
і
з
часом
може
призвести
до
втрати
точності.
Серйозним
проблемам
можна
запобігти,
якщо
регулярно
проводити
огляд
діафрагми
і,
за
необхідності,
гі
повторне
калібрування.
Вимірювачі
з
регульованим
перерізом
отвору
діафрагми
(витратоміри
Гілфло).
У
порівнянні
з
наведеними
вище
вимірювачі
з
ре-
.
гульованим
перерізом
менш
чутливі
до
конфігурації
трубо
проводу
до
і
після
(за
потоком)
місця
встановлення.
Ви
робники
обмежують
довжину
ділянки
до
місця
встанов
лення
шістьма
діаметрами
трубопроводу
і
після
-
трьома.
Головними
перевагами
цього
типу
вимірювачів
є
широкий
діапазон
вимірювань
і
можливість
встановлення
як
вертикально,
так
і
горизонтально.
Не
менш
важливі
скорочена
довжина
вимірювальних
ділянок
вище
і
нижче
за
установку.
Недоліком,
є
висока
вартість,
яка
обмежує
застосу
вання
таких
вимірювачів.
Соплові
вимірювачі
Нормативними
документами
щодо
вимірювання
витрат
газів
і
рідин
стандартними
звужувальними
прист-
392
рояМи
розрізняють
власне
сопло
і
сопло
Вентурі.
Власне
сопло
~
ц-е
пристрій
з
отвором,
що
плавно
звужується
на
вході
і
має циліндричну
частину
на
виході.
Сопло
Вентурі
має
замість
висвердленого
отвору
діафрагми
короткий
циліндр
з
вхідним
конусним
розтрубом.
Встановлення
сопла
вимагає
обмеженого
простору,
що
дозволяє
закріпити
його
між
наявними
фланцями.
Так
само,
як
і
у
випадку
діафрагми,
сопло
є
лише
первинним
елементом,
що
створює
перепад
тиску,
Для
визначення
витрати
необхідний
ще
прилад
вимірювання
перепаду
тиску
разом
з
передавальними
і
показуючими
пристроями.
Головною
перевагою
сопел
у
порівнянні
з
діафраг
мами
є
те,
що
вони
стабільніші
в
умовах
високих
темпе
ратур
і
великих
швидкостей.
Крім
того,
вони
менш
схильні
до
ерозії
і
пошкоджень,
викликаних
гідравлічними
уда
рами.
За
рівних
інших
умов
сопла
забезпечують
вимі
рювання
великої
витрати
і
мають
вищу
точність.
Труба
Вентурі
Труба
Вентурі
складається
з
циліндричного
пат
рубка,
вхідного
конуса,
циліндричної
горловини
і
дифу
зора.
Від
сопла
Вентурі
вона
відрізняється
наявністю
дифузора.
Труба
Вентурі
характеризується
найменшими
втра
тами
тиску
серед
звужуючих
пристроїв
(втрати
тиску
зростають
в
наступній
послідовності:
труба
Вентурі,
сопло
Вентурі,
сопло,
діафрагма).
Трубка
Піто
На
відміну
від
інших
вимірників,
які
створюють
звуження
потоку
і
вимірюють
одержаний
внаслідок
цього
перепад
тиску,
трубка
Піто
визначає
різницю
між
ста
тичним
і
повним
тисками
рухомої
рідини.
Звичайно
вона
393
складається
з
трубки
з
одним
чи
кількома
отворами,
ске
рованими
зустрічно
до
потоку,
для
визначення
повного
тиску
та
з
одним
чи
кількома
отворами,
скерованими
до
стінки
трубопроводу
або
вниз
за
течією,
для
вимірювання
статичного
тиску.
Трубка
Піто
чутлива
до
кута
атаки
і,
як
наслідок,
до
завихрень
тому
її
рекомендують
встановлювати
так,
щоб
довжина
ділянки
трубопроводу
до
вимірювача
складала
приблизно
50
діаметрів
труби
для
досягнення
усталеного
стану
потоку.
Якщо
цю
умову
виконати
неможливо,
слід
передбачити
використання
струмонапрямлювача.
Перевагою
трубки
Піто
є
те,
що
вона
створює
дуже
малий
опір
потоку,
проте
діапазон
вимірювань
може
бути
обмежений
значенням
4:
1.
Якщо
трубка
Піто
застосовується
для
вимірювання
потоку
пари,
слід
переконатися,
що
найнижчі
отвори
не
заблоковані
водою.
Цього
можна
досягти,
якщо
розташу
вати
вимірювач
так,
щоб
трубопровід,
у
якому
він
зна
ходиться,
був
злегка
нахилений
за
напрямом
потоку.
При
цьому
будь-який
конденсат,
що
утворюється,
збирати
меться
поза
елементом
Піто.
Щиткові
вимірювачі
Щитковий
вимірник
с
варіантом
вимірника
потоку,
що
базується
на вимірюванні
різниці
тисків.
.
Щиток
розт~шований
в
рухомому
потоці,
на
нього
ДІЄ
сила,
що
визначається
за
виразом:
pV
2
F=cS
--
щ
2
де
с
-
коефіцієнт
гальмування;
Sщ
-
площа
щитка;
р
-
густина
речовини;
V -
швидкість
потоку.
394
Витрата
(об'ємна)
речовини
зв'язана
з
силою
F
залежністю
Q =
S~2F
/
сSщР
,
де
S -
площа
поперечного
перерізу
трубопроводу.
Отже,
сила
тиску,
що
діє
на
щиток,
пропорційна
витраті.
Вона
може
бути
за
допомогою
тензометричного
давача
легко
перетворена
в
електричний
сигнал.
На
покази
вимірника
впливають
різноманітні
конят
рукції,
розташовані
вище
і
нижче
нього
в
течії
потоку
такі
, ,
як
коліна,
трійники,
вентилі
тощо.
Тому щодо
розташу
вання
вимірників
є
певні
вимоги
і
обмеження, про
які
буде
c~a~aHO
детальніше
під
час
опису
діафрагмових
витрато
МІРІВ.
Основною
перевагою
цього
виду
вимірювачів
є
те,
що
вони
не
мають
відборів
тиску
і
мають
прямий
елект
ричний
вихід.
В
минулому
вони
успішно
використову
вались
для
двофазних
потоків,
хоч
загалом
досвід
їх
використання
недостатній.
Рекомендується
отримувати
ка
лібрувальні
дані
від
виробника
разом
з
докладними
даними
про
будь-які
спеціальні
обмеження
для
конкретних
вимірювачів.
Вихрові
вимірювачі
Вихровий
вимірник
грунтується
на
явищі
утворення
завихрень
нижче
за
течією,
коли
рухомий
потік
обходить
погано
обтічне
тіло.
Найпоширенішими
формами
погано
обтічних
тіл,
які
використовують
в
таких
вимірника,
є
три
кутна
чи
прямокутна.
Утворені
вихори
зриваються
послі
довно
з
кожної
сторони
погано
обтічного
тіла
з
частотою,
пропорційною
швидкості
потоку,
поділеній
на
ширину
погано
обтічного
тіла:
395
v
f=k·
d'
де
f -
частота
утворення
вихорів;
k -
коефіцієнт
(не
залежить
від
числа
Рейнольдса
у
відносно
широкому
діапазоні);
V -
швидкість
потоку;
d -
ширина
погано
обтічного
тіла.
Частота
у.творюваних
вихорів
реєструється
найчас
тіше
за
допомогою
п'єзоелектричного
елемента,розташо
ваного
на
осі
погано
обтічного
тіла.
Під
час
відривання
вихору
в
погано обтічному
тілі
утворюється
підіймальна
сила,
яка
викликає
малі
осьові
зміщення.
Кожне
таке
. .
ЗМІщення
стискує
елемент,
1
викликає
появу
електричного
імпульсу.
Інші
способи
використовують
явище
модуляції
ультразвуку
вихорами
або
фіксують
невеликі
хвилі
тиску,
. .
що
супроводжують
ВІдривання
ВИХОРІВ.
у
вихрових
вимірниках
може
бути
досягнутий
діапазон
вимірювань
(з
похибкою
± 1 %
від
вимірюваної
витрати)
до
1:
10.
Вихрові
витратоміри
фірми
"Данфосс"
мають
діапазон
вимірювання
1 :20.
В
принципі
діапазон
обмежений
стабільністю
утворення
вихорів
за
низьких
чисел
РеЙнольдса.
Крім
того,
зі
збільшенням
ширини
по
гано
обтічного
тіла
частота
утворення
вихорів
знижується
до
такого
рівня,
що
стає
надто
малою
для
надійної
реєстрації.
Довжина
прямолінійної
ділянки
потоку
вище
і
ниж
че
місця
встановлення
вимірника
повинна
бути
такою
ж,
як
для
діафрагмового
вимірника
з
таким
самим
значенням
номінальної
витрати.
Застосування
вихрових
вимірників
не
має
нагромад
женого
впродовж
багатьох
років
досвіду
застосування
для
різних
речовин
і
умов, як це
має
місце
для
діафрагмових
вимірників.
Проте
як
самостійний
клас
вимірників
вони
396
м~ють
цілий
рід
істотних
переваг:
лінійність
вихідної
ха
]j>~к.теристики,
безпосередній
електричний
вихід
і
широке
~()lIQ·МОЖЛИВИХ
застосувань.
Вони
мають
надійну
конст
рукцію,
причому
в
потоці
перебуває
лише
погано
обтічне
тіцо;
Однак,
ці
витратоміри
можуть
бути
чутливими
до
завихрень
потоку
вище
місця
встановлення
і
до
ерозії.
До
того
.'
ж
встановлювати
їх
слід
дуже
ретельно,
дотри
муючись
інструкцій
виробника.
Турбінні
витратоміри
Основним
елементом
турбінних
витратомірів
є
роз
ташована
в
трубі
турбіна.
За
умови
мінімізації
опору
в
підшипниках
та
добре
запроектованих
лопатях
вимірю
ваний
потік
буде,
створювати
обертовий
момент
на
тур
біні,
який
обертатиме
ії
ротор
зі
швидкістю,
пропорційною
витраТІ
речовини.
Цей
тип
вимірювача
має
приблизно
лінійну
харак
теристику,
проте
за
малих
значень
витрати
стає
ВІДЧУТНИМ
ефект
гальмування
в
підшипниках,
що
може
призвести
до
відхилень
характеристики
вимірювача
від
лінійної.
Цей
недолік
можна
легко
подолати,
якщо
ввести
в
систему
калібрувальну
характеристику,
яка
перетворить
первинний
імпульсний
сигнал
у значення
витрати.
На
турбінний
вимірювач
впливають
як
завихрення,
так
і
інші
збурення
потоку,
місця
установки
вимірювача,
як
згадувалось
вище.
Тому
в
більшості
випадків
реко
мендується
встановлювати
стабілізатори
потоку.
Як
правило,
в
паспортах
на
витратоміри
цього
типу
виробники
обумовлють
мінімальну
довжину
прямоліній
них
ділянок
до
і
після
витратоміра:
5Ду
ІДу;
3Ду
і
ІДу.
Дані
паспортів
підтверджені
органами
Держстандарту.
Турбінні
витратоміри
характеризуються
мінімальними
вимогами
до
довжини
вимірювальних
ділянок.
Слід
також
звернути
особливу
увагу
на
зношеність
підшипників,
що
397