Приборостроение

Наиболее популярны следующие приборы.

Приборы с принципом работы на перепаде давления.

Перепад (разность) давлений измеряется дифференциальным манометром, который называют дифманометром-расходомером.

Перепад давлений можно рассчитать по формулам:

где x – коэффициент расхода сужающего устройства; E – поправочный множитель на расширение измеряемой среды (для жидкостной среды E = 1); F – площадь отверстия сужающего устройства;  – удельный вес измеряемой среды в рабочем процессе; g – ускорение свободного падения; = ₁ – ₂ – перепад давления в сужающем устройстве.

На практике применяют упрощенные виды:

в этих формулах: d – диаметр сужающего отверстия, мм;  – искомый перепад давлений, кг/м²;  – удельный вес вещества, кг/ч.

Если выразить диаметр через внутренний диаметр D трубопровода:

где m – модуль сужающего устройства, то:

Часто в вышеприведенных формулах удельный вес  заменяют на плотность среды , с учетом того, что единицы измерения заменяемых  и  те же – кг/м³.

Метод измерений гидравлических параметров на перепаде давлений – самый распространенный из-за ряда достоинств: универсальность, широкая номенклатура сред, большой диапазон измерения температуры и многие другие.

53. Ядерно-магнитный резонанс

Корнеизвлекающие устройства могут быть как механическими, так и электронными, работающие на принципе ЯМР.

Если расходомер работает на перепаде давлений, то датчиком искомого давления является поплавок, который помещен в поток измеряемой среды: на поплавок снизу действует выталкивающая его сила и открывает проходное отверстие. В результате устанавливается перепад давлений. Поскольку этот перепад давлений не зависит от самого расхода, то его перемещение принимается за меру расхода.

Такие расходомеры называют ротаметрами.

Существуют еще электромагнитные, ультразвуковые, ионизационные, тепловые, массовые и другие виды расходомеров, работающие по разным принципам. Среди них особо следует выделить расходомеры с ядерно-магнитным резонансом: малая инерционность, отсутствие других устройств в трубопроводе, линейность шкалы, широкий диапазон (20: 1) измерений.

Однако ядерно-магнитный резонанс требует наличия сильного магнитного поля. Поэтому их невозможно применять для измерения расходов в трубопроводах с малым диапазоном. С этой точки зрения их можно относить к той же группе, что и дифманометры – расходомеры.

Поверх всех расходометров, проводят относительные погрешности, сравнивая и настраивая их с эталонными.

где  = 0,1–1; V – измерительный объем жидкости; V₀ – объем жидкости, соответствующее одному обороту стрелки; h – количество V₀ в объеме V: столько же движется стрелка V₀, отсчитывая Q – количество расхода расходометров; q – потери расхода.

Работа с этими расходомерами требует установки предварительного фильтра.

Из-за разных динамических вязкостей ₁ и ₂ жидкостей, их погрешности по измерению объема ₁ и ₂, связаны между собой как:

где C – постоянная счетчика;  – перепад давления, где

все параметры в скобке безразмерны; d, G – диаметр и вес рабочего органа счетчика;  – кинематическая вязкость жидкости; Cp – теплоемкость жидкости;  – теплопроводность жидкости.

54. Проектирование систем контроля и автоматического регулирования

Системы контроля и автоматического регулирования, конечным результатом которых являются сегодня орбитальные космические станции, межпланетные орбитальные станции, годами находящиеся на расстоянии сотни тысяч километров, являются высшим полетом современной инженерной мысли. Все это всего лишь каких-то 40–50 лет назад было мечтой всего человечества. Чтобы реализовать эти достижения, пришлось разработать, спроектировать более сложные средства, используя уже имеющиеся. В нашей последней заключительной лекции попробуем разобраться с вопросами проектирования средств автоматического регулирования и контроля. Из выше изложенного уже ясно, что основной задачей проектирования является:

1) разработка схемы;

2) обеспечение выбора аппаратуры для технологического контроля при производстве;

3) оформление принятых решений в виде технической документации, соответствующей ГОСТ.

В задачу проектирования входят вопросы, которые должны обеспечить проектные материалы; выяснить, каким методом произвести монтаж САР и контроля промышленным способом; каков ожидаемый эффект от выбранного способа выполнения заказа.

Если за советом и примером обращаться к природе, то увидим: жизнеспособны и долговечны только те материальные, в том числе биологические, системы, которые расходуют наименьшее количество энергии. Другими словами, чем менее энергоемка система, тем она более долговечна и живуча.