Расходомеры постоянного перепада давления

Самыми распространенными приборами этого типа являются ротаметры. Они обладает линейной шкалой измерений и охватывают большой диапазон измерений.

Подаваемый снизу поток жидкости или газа поднимает поплавок, располагаемый внутри конусной трубки. При его подъеме увеличивается расстояние между ним и внутренней поверхностью трубки, что приводит к уменьшению скорости потока в кольцевом сечении, а следовательно, к изменению перепада давлений. Перемещение поплавка происходит до тех пор, пока перепад давлений не станет равным весу поплавка, отнесенному к его поперечному сечению.

Рис. 4.3.1

Таким образом, каждому расходу вещества соответствует определенное положение поплавка.

В состоянии равновесия:

,

где m – масса поплавка, ( – его объем; – плотность материала; – плотность среды).

Тогда:

(4.3.1)

Скорость истечения измеряемой среды в кольцевом зазоре:

(4.3.2)

или с учетом (4.3.1):

(4.3.3)

Объемный расход измеряемой среды:

,

где – коэффициент расхода, величина которого зависит от трения среды о стенки трубки и поплавка, а также от завихрений потока.

Так как величины под корнем практически постоянны, то можно записать:

,

т.е. зависимость линейна, поэтому шкала прибора равномерна.

Градуировка ротаметров осуществляется, как правило, экспериментально.

Конструктивно ротаметр выполняется в виде стеклянной трубки, зажатой между двумя фланцами, с помощью которых ротаметр устанавливается в трубопроводе. Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляются на давление до 0, 6 МПа, свыше – с металлической трубкой. Последние снабжены электрической или пневматической системой передачи показаний на расстояние. Измерительная часть ротаметра с дифференциально-трансформаторной передачей выполнена из металлического корпуса (Х18Н9Т) с диафрагмой, внутри которой перемещается поплавок. В верхней части штока размещается сердечник внутри разделительной трубки, снаружи которой находится катушка преобразователя.

В приборе с пневматической системой дистанционной передачи показаний на штоке поплавка закреплены два цилиндрических постоянных магнита, соединенные одноименными полюсами.

Снаружи трубку, выполненную из немагнитного материала охватывает вилка с двумя плоским магнитами. Перемещение поплавка через магнитную муфту передается рычагу, с которым связана заслонка пневмосистемы. Уравновешивание системы осуществляется с помощью сильфона обратной связи. Измерение давления в пневмосистеме является мерой измерения расхода. Допустимое давление в системе до 6, 3 МПа. Погрешность ± 2, 5–3 %. Дистанционность передачи показаний до 250 м.