41913

СЧЕТЧИКИ И РАСХОДОМЕРЫ ВОДЫ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Изучить устройство принцип действия и применение расходомеров и счетчиков Задачи: Изучить устройство принцип действия схемы установки учет передачу данных счетчиков горячей и холодной воды с ультразвуковым преобразователем; Изучить устройство принцип действия схемы...

Русский

2013-10-26

1.08 MB

41 чел.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Международный государственный экологический
университет им. А.Д. Сахарова

Факультет мониторинга окружающей среды

Кафедра Энергоэффективные технологии

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«СЧЕТЧИКИ И РАСХОДОМЕРЫ ВОДЫ».

Выполнила студентка

Группы 408 ФМОС

                                 Назарчук Кристина

Минск 2011

Цель: изучить устройство, принцип действия и применение расходомеров и счетчиков

Задачи:

  1.  Изучить устройство, принцип действия, схемы установки, учет, передачу данных счетчиков горячей и холодной воды с ультразвуковым преобразователем;
  2.  Изучить устройство, принцип действия, схемы установки, учет, передачу данных счетчиков горячей и холодной воды с электромагнитным преобразователем;
  3.  Изучить устройство, принцип действия, схемы установки, учет, передачу данных счетчиков горячей и холодной воды с механическим преобразователем.

Введение

Назначение приборов для расхода и количества жидкости, газа и пара.

Значение счетчиков и, особенно расходомеров жидкости, газа    и пара очень велико. Раньше основное применение имели счетчики воды и газа преимущественно в коммунальном хозяйстве городов. Но с развитием промышленности все большее значение приобрели расходомеры жидкости, газа и пара.

Расходомеры необходимы прежде всего для управления производством. Без них нельзя обеспечить оптимальный режим технологических процессов в энергетике, металлургии, в химической, нефтяной, целлюлозно-бумажной и многих других отраслях промышленности. Эти приборы требуются также для автоматизации производства и достижения при этом максимальной его эффективности.

 Счетчики жидкости и газа необходимы для учета массы или
объема нефти, газа и других веществ, транспортируемых по  трубам и потребляемых различными объектами. Без этих измерений
очень трудно контролировать утечки и исключать потери ценных
продуктов. Снижение погрешности измерений хотя бы на 1 %
может обеспечить многомиллионный экономический эффект.

Исходная терминология и единицы измерения.

Расход — это количество вещества, протекающее через данное сечение в единицу времени.

Прибор, измеряющий расход вещества, называется расходомером, а массу или объем вещества — счетчиком количества или просто счетчиком (ГОСТ 15528—86). Прибор, который одновременно измеряет расход и количество вещества, называется расходомером со счетчиком. Устройство, непосредственно воспринимающее измеряемый расход (например, диафрагма, сопло, напорная трубка) и преобразующее его в другую величину (например, в перепад давления), которая удобна для измерения, называется преобразователем расхода.

Количество вещества измеряется или в единицах массы (килограммах, тоннах, граммах), или в единицах объема (кубических метрах и кубических сантиметрах). Соответственно расход измеряют в единицах массы, деленных на единицу времени (килограммах в секунду, килограммах в час и т. д.) или в единицах объема, также деленных на единицу времени (кубических метрах в секунду, кубических метрах в час и т. д.).

С помощью единиц объема можно правильно определять количество вещества (особенно газа), если известны его давление и температура. В связи с этим результаты измерения объемного расхода газа обычно приводят к стандартным (или как их принято называть нормальным) условиям, т. е. к температуре 293 К и давлению 101 325 Па.

Современные требования к приборам для измерения расхода и количества.

В настоящее время к расходомерам и счетчикам предъявляется много требований, удовлетворить которые совместно достаточно сложно и не всегда возможно.

Имеются две группы требований. К первой группе относятся индивидуальные требования, предъявляемые к приборам для измерения расхода и количества: высокая точность, надежность, независимость результатов измерения от изменения плотности вещества, быстродействие и значительный диапазон измерения. Ко второй группе относятся требования, которые характеризуют всю группу расходомеров и счетчиков: необходимость измерения расхода и количества очень разнообразной номенклатуры вещества о отличающимися свойствами, различных значений расхода от очень малых до чрезвычайно больших и при различных давлениях и температурах.

Классификация счетчиков и расходомеров.

Существующие расходомеры и счетчики количества можно условно разделить на приведенные ниже группы.

А. Приборы, основанные на гидродинамических методах:

1) переменного перепада давления,    

2) переменного уровня,

3) обтекания,

4) вихревые,

5) парциальные.

Б. Приборы с непрерывно движущимся телом:

1) тахометрические,

2) силовые (и в том числе вибрационные),

3) с автоколеблющимся телом.

В. Приборы, основанные на различных физических явлениях.

Г. Приборы, основанные на особых методах:

1) меточные,

2) корреляционные,

3) концентрационные.

Из числа приборов первой группы следует отметить широко распространенные расходомеры переменного перепада давления с сужающими устройствами и сравнительно новые, но весьма перспективные вихревые расходомеры.

Во вторую группу входят многочисленные турбинные, шариковые и камерные (роторные, с овальными шестернями и другие) счетчики количества и частично расходомеры. Приборы силовые и с автоколеблющимся телом пока еще имеют ограниченное применение.

Из приборов третьей группы наибольшее распространение получили электромагнитные. Реже встречаются тепловые и акустические приборы.

Расходомеры оптические, ядерно-магнитные и ионизационные применяются сравнительно редко.

Меточные и концентрационные расходомеры, относящиеся к четвертой группе, служат для разовых измерений, например при проверке промышленных расходомеров на месте их установки. Корреляционные приборы перспективны для измерения расхода двухфазных веществ.

В промышленности применяются главным образом, расходомеры с сужающими устройствами. Для их градуировки и поверки не требуются образцовые расходомерные установки, которые необходимы почти для всех остальных.

Ультразвуковые счетчики и расходомеры.

Ультразвуковые расходомеры используют принцип измерения скорости распространения звуковых колебаний в движущемся потоке в зависимости от скорости потока жидкости. На рис. 1 показан разрез ультразвукового расходомера.

Рисунок 1. Конструктивная схема ультразвукового расходомера: 1 - корпус с присоединительными фланцами; 2 - сужение сечения для потока в средней части корпуса; 3 - первое отверстие в корпусе, где размещается генератор ультразвука по течению потока жидкости; 4 - второе отверстие в корпусе, где размещается генератор ультразвука против течения потока; 5 - устройство, генерирующее звук и регистрирующее расход жидкости

В корпусе 1 по обе стороны участка сужения потока 2 имеются отверстия, в которые вставлены датчики 3 и 4 ультразвуковых колебаний. Датчик 3 направляет звуковые волны по потоку, а датчик 4 направляет звуковые волны против движения потока жидкости. Изменение энергии ультразвуковых волн от датчиков 3 и 4 зависит от расхода жидкости по суженному участку 2 корпуса 1 и передается на регистрирующее устройство 5. На рис. 2 показаны части теплосчетчика ТСК7 с ультразвуковым водосчетчиком 2WR фирмы «Теплоком».

Рисунок 2. Части теплосчетчика с ультразвуковым водосчетчиком: 1 - корпус ультразвукового водосчетчика  с фланцами для присоединения к трубопроводам сети теплоснабжения; 2 - устройство генерации ультразвука и регистрации расхода жидкости; 3 - термопары сопротивления; 4 - вычислитель с автономным электропитанием от батарей.

К фланцам корпуса 1 присоединяются трубопроводы сети теплоснабжения. На корпусе 1 крепится устройство 2, выполняющее роль звукового генератора и регистратора измеряемого расхода в сети теплоснабжения горячей воды. Термометры сопротивления устанавливают в подающий и обратный трубопроводы для измерения температуры воды Тwг1 и Тwг2. Ультразвуковой расходомер  и термометры сопротивления 3 соединяются проводами с вычислителем 4, который имеет автономное электропитание (на батарейках). Это создает полную энергонезависимость теплосчетчика, надежность и безопасность в работе.

Ультразвуковые расходомеры нашли широкое применение для измерений расходов воды без нарушения герметичности трубопроводов - контактный метод снятия замеров на поверхности трубопроводов с толщиной стенки до 25 мм и диаметрами от 10 до 300 мм. На рис. 3 представлены габариты переносного ультразвукового контактного измерителя расходов.

Рисунок 3.  Переносной ультразвуковой расходомер: 1 - кейс с измерительными и показывающими приборами, батареями электропитания; 2 - измеряющие контакты, устанавливаемые на поверхности трубопровода; 3 - рейка с направляющими для перемещения контактов 2

Измерительные и показывающие приборы, автономное энергопитание располагаются в кейсе 1, а на трубу накладываются контакты 2, располагаемые на рейке 3. Контакты 2 могут перемещаться по направляющим рейки 3 и закрепляться в требуемом месте замеров на поверхности трубопровода. В комплекте прибора имеется два соединительных кабеля длиной 5 м каждый. Возможные скорости воды в замеряемых трубопроводах от 0 до 15 м/с. Температуры измеряемой жидкости от - 40 °С до +150 °С.

Электромагнитные счетчики и расходомеры.

На рис. 4 представлена принципиальная схема электромагнитного расходомера.

Рисунок 4. Принципиальная схема электромагнитного метода измерения расходов воды: 1 - трубопровод, по которому проходит поток токопроводящей жидкости (воды); 2 - электромагнит; 3 - электроды на поверхности трубы; 4 - соединительные провода от электродов к регистрирующему устройству; 5 - регистрирующее устройство расхода воды.

Принцип измерения расхода жидкости в электромагнитных счетчиках заключается в следующем: трубопровод 1 с движущейся в нем токопроводящей жидкостью (например, водой) помещается в магнитное поле, создаваемое постоянными или переменными магнитами 2. Перемещаемая по трубопроводу 1 жидкость играет роль проводника, перемещающегося в магнитном поле, создаваемом магнитом 2. В жидкости как в проводнике возбуждается электрический ток, величина которого пропорциональна средней скорости потока, а, следовательно, и расходу измеряемой жидкости. Возбуждаемый в потоке жидкости электрический ток воспринимается электродами 3 и по соединительным проводам 4 передается на регистрирующее устройство 5.

Расходомер предназначен для измерения объемного расхода и объема электропроводных жидкостей, питьевой воды, жидких пищевых продуктов (далее жидкостей); массового расхода и массы воды; контроля расхода жидкостей в системах автоматического регулирования объектов промышленного назначения.

Расходомер может использоваться в составе теплосчетчиков для коммерческого учёта количества теплоты и теплоносителя, потребляемой жилыми и общественными зданиями, промышленными предприятиями.

В данной лабораторной работе был изучен расходомер-счетчик РСМ-05.03С.

Расходомер РСМ-05.03С осуществляет автоматическое измерение:

  1.  среднего объёмного расхода, [м3/ч];
  2.  среднего массового расхода, [т/ч];
  3.  температуры потока, [°С];
  4.  времени наработки,[ч];
  5.  суммарного объёма жидкости протекшего за время наработки, [м3];
  6.  суммарной массы жидкости протекшей за время наработки, [т].

Принцип действия расходомера основан на явлении электромагнитной индукции (см. Рис.5).

B

D

v

E

Рис. 4.1

Принципдействия и устройство ППР

При движении электропроводной жидкости в магнитном поле, создаваемом электромагнитной системой ППР, между электродами возникает ЭДС (Е):

,   (1)

где B – индукция магнитного поля, создаваемого электромагнитной системой ППР;v – средняя скорость потока жидкости;D – расстояние между электродами.

Для данного типоразмера расходомера B и D являются постоянными величинами, поэтому ЭДС Е зависит только от средней скорости потока жидкости. Наводимая ЭДС передаётся в ППМ, где вычисляется объёмный расход жидкости.

В состав расходомера входят ППМ (преобразователь промежуточный микропроцессорный), ППР (первичный преобразователь расхода) и ТС (термопреобразователь сопротивления).

-ППМ функционально состоит из блоков аналоговой и цифровой обработки сигнала и блока питания.

-ППР представляет собой отрезок трубопровода из немагнитного материала (см. рис. Рис. 5), внутренняя поверхность которого футерована диэлектриком (фторопластом). В диаметрально противоположных стенках трубопровода установлены два электрода, контактирующие с измеряемой средой и предназначенные для съёма ЭДС индукции (Е). Благодаря такой конструкции ППР расходомер вносит минимальное гидравлическое сопротивление в поток жидкости. Магнитная система ППР состоит из двух последовательно включённых катушек возбуждения и магнитопровода. ЭДС индукции усиливается в блоке аналоговой обработки ППМ, преобразуется в цифровую форму и поступает затем в блок цифровой обработки сигнала. Блок аналоговой обработки сигнала также формирует ток, поступающий на катушки возбуждения магнитной системы ППР.

Виды монтажа:

Измерение температуры жидкости (t) осуществляется путём измерения падения напряжения на ТС (u) при протекании через него тока, задаваемого источником тока ППМ. Измеренное напряжение поступает в блок аналоговой обработки ППМ и далее после преобразования его в цифровую форму также поступает в блок цифровой обработки сигнала.

Измеренные и преобразованные значения выводятся на устройство индикации. Значения объёмного расхода или температуры жидкости также передаются и в блок аналоговой обработки сигнала, где осуществляется преобразование одного из этих параметров в унифицированный сигнал постоянного тока. Преобразование объёмного расхода и объёма жидкости в импульсный сигнал, а также формирование посылок последовательных интерфейсов RS 232C и RS 485 осуществляется в блоке цифровой обработки сигнала.

- ТС - Термопары сопротивления используют в комплекте приборов счетчика для измерения температур поступающей Тwг1 и возвратной Тwг2 воды сети теплоснабжения. Принцип измерения температуры среды, в которую помещен чувствительный элемент термометра сопротивления, основан на способности различных материалов изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Нарис.6 показанаконструктивнаясхематермометрасопротивления.

Рисунок 6. Конструктивная схема (а) и внешний вид (б) термометра сопротивления: 1 - чувствительный элемент из платиновой или медной проволоки, в форме спирали, располагающейся на керамическом стержне; 2 - пористый керамический цилиндр; 3 - керамический порошок; 4 - защитная наружная трубка из нержавеющей стали; 5 - токопередающие выводы; 6 - наружная защитная трубка из нержавеющей стали; 7 - головка термометра со съемной крышкой; 8 - клеммы для присоединения выводного провода; 9 - провод к фиксирующему прибору; 10 - втулка с резьбой для установки в трубопровод, имеющий патрубки с внутренней резьбой

В качестве чувствительного элемента 1 служит намотанная на керамический стержень тонкая платиновая или медная проволока. Особо точные термометры делают с использованием платиновой проволоки, но эти приборы дороги. Наибольшее распространение получили термометры сопротивления с использованием медной проволоки, хотя она обладает сравнительно небольшим удельным омическим сопротивлением - 0,17·10-7 Ом/м. Величина омического сопротивления влияет на габариты термометров сопротивления. Чем меньше удельное омическое сопротивление проволоки в чувствительном элементе 1, тем большая требуется длина проволоки его и соответственно большие габариты прибора.

Чувствительный элемент 1 помещен в пористый керамический цилиндр 2, заполненный керамическим порошком 3, заключенный в наружную защитную трубку-чехол 4 из нержавеющей стали.

К верхним концам спирали чувствительного элемента 1 припаяны выводы 5, которые заключены в трубку 6 из нержавеющей стали. Трубка 6 и выводы 5 входят в головку 7 прибора, где выводы 5 заканчиваются клеммами 8, к которым присоединяется соединительный кабель 9 от фиксирующего измерения температуры прибора.

Термометр сопротивления закрепляется на резьбовой втулке 10 в патрубке с внутренней резьбой, приваренном к поверхности трубы, в которой замеряется температура жидкости. В потоке измеряемой жидкости располагается защитная трубка 4 с заключенным в ней чувствительным измеряющим элементом 1. После герметизации установки термометра в патрубке на трубе у головки 7 открывается крышка и производится крепление к клеммам 8 соединительного провода 9 к фиксирующему изменения температуры жидкости прибору.

Схема электрических соединений расходомера.

Схема электрических соединений расходомера

+

ППР

Сигн.

1

3

2

ТСП

ППР

возб.

1

3

2

4

1

2

1

3

2

4

6

5

ППР

вых.

ток

1

2

RS 232

RS 485

TXD

GND

RTS

CTS

Ключ

A

RXD

B

Платацифровой

обработки

+

f

+

N

Платааналоговой

обработки

ТС

Управление работой расходомера  РСМ-05.03С

Управление работой расходомера осуществляется 4 кнопками: кнопкой "влево" ; кнопкой "вправо" ; кнопкой «вниз» , расположенными на передней панели ППМ и кнопкой "Служебная" , расположенной на плате цифровой обработки.

О состоянии расходомера можно судить по двум светодиодам зелёного и красного цвета, расположенных на передней панели ППМ. Мигание зелёного светодиода с частотой примерно 1 раз в секунду свидетельствует о нормальной работе расходомера. Отсутствие мигания зелёного светодиода свидетельствует о сбое в работе микропроцессора ППМ. Свечение красного светодиода свидетельствует о возникновении ошибок в работе расходомера

Счетчики с механическим преобразователем (тахометрические).

Тахометрическими называют расходомеры и счетчики, основанные на принципах использования зависимости скорости движения тела (вращательного, колебательного и др.), помещенного в поток воды, от ее расхода. Наибольшее применение для измерения расходов холодной и горячей воды получили счетчики с вращением крыльчатки или турбинки. На рис. 5, а показана принципиальная схема крыльчатого водомера, а на рис. 7, б - его внешний вид.

Рисунок 7. Крыльчатый счетчик расхода воды: а - принципиальная схема; б - внешний вид; 1 - корпус; 2 - крыльчатка; 3 - магнитная муфта; 4 - счетный механизм; 5 - стрелочные индикаторы; 6 - цифровые индикаторы расхода воды; 7 - патрубки с резьбой для присоединения к трубопроводом.

Принцип действия заключается в том, что проходящий по корпусу 1 расход воды Gw вызывает вращение крыльчатки 2. Крутящий момент крыльчатки 2 зависит от расхода воды через корпус 1 и передается посредством магнитной муфты 3 на счетный механизм 4, снабженный стрелочными индикаторами 5 и цифровым показателем расхода 6. Трубопроводы присоединяются на муфтах к патрубкам с резьбой 7.

Положительными достоинствами тахометрических счетчиков воды являются простота конструкции и сравнительно малая стоимость. В условиях эксплуатации они показывают достаточную точность измерений при обеспечении необходимой, чистоты измеряемых потоков жидкости. Расходомеры по принципу вращения крыльчатки или турбины нашли широкое применение и при измерении расходов газа.

Варианты установки:

- H (горизонтальная);

- V1 (вертикальная);

- V2 (вертикальная)


В данной лабораторной работе были изучены счетчики воды крыльчатые марки "Струмень-Гран" типа СВХ-15, СВГ-15 (рис. 8).

Номинальный расход воды Qn= 1,5 м3/ч;

Номинальный диаметр D=15мм;

Температура: холодной воды - до 40°С , горячей воды - до 90°С;

Максимальное давление Р=1,6 Мпа.

Межповерочный интервал - 5 лет.

Счётчики воды «Струмень-Гран» предназначены для коммерческого учёта расхода холодной и горячей воды.

Счётчики воды «Струмень-Гран» имеют следующие исполнения:

  1.  СВХ-15П, СВГ-15П - корпус выполнен из композиционных материалов;
  2.  СВХ-15И, СВГ-15И - с герконовым датчиком для дистанционного съёма информации.
  3.  СВХ - 15M, СВГ- 15M - с защитой от действия статического магнитного поля напряженностью не более 400 кА/м.

Корпус счётчиков воды изготовлен из латуни с качественной обработкой поверхности. Детали счётчиков, соприкасающиеся с водой, изготовлены из материалов, не снижающих качества воды и стойких к её воздействию. Конструкция механизма крыльчатки обеспечивает работоспособность счётчика при измерении объёма воды с большим количеством механических примесей.

Счётчики воды «Струмень-Гран» рекомендуются для установки в жилых и производственных помещениях, офисах, коттеджах и других объектах коммунального хозяйства.

Выводы:в данной лабораторной работе были изучены расходомеры и счетчики марок РСМ-05.03С и СВХ-15, СВГ-15. Изучены устройство, принцип действия, схемы установки, учет, передачу данных счетчиков горячей и холодной воды с ультразвуковым, электромагнитным и механическим преобразователем.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46723. История развития рекламы в России 27.54 KB
  Формы рекламы такие как этикетка. Золотой век фото рекламы в Р. относят новый вид фоторекламы это брошюры буклеты каталоги с использованием фотоснимков.
46724. Организационные структуры предприятий 27.73 KB
  Большую часть организационных структур механического бюрократического типа можно разделить на две категории: функциональные и дивизиональные структуры см. Этот вид структуры результат департаментации разделения управления на элементы отделы каждый из которых имеет свою определенную задачу в управлении то есть выполняет определенную функцию. Выделяют 4 принципа деления структуры предприятия: 1 функциональный исходя из функций образуют финансовое подразделение производственные подразделения отдел маркетинга и т.
46726. Литература 18 века 28 KB
  С последовательностью и разносторонностью ученого Радищев рассмотрел и подверг уничтожающей критике в Путешествии всю самодержавнокрепостническую общественную систему несущую народу горе. С присуще ему аналитической глубиной Радищев осветил связь таких явлений как падение нравственности народа и разврат верхов нижние заражаются от верхних а от них язва разврата достает и до деревень как взаимная зависимость самодержавия и церкви. Наблюдая вакханалию угнетения крестьянства видя моральную деградацию верхов Радищев находил...
46729. Exclamatory sentences 28 KB
  The main distinctive feature of this communicative type of sentence is a specific intonation; structurally it is variable
46730. Основні правила наголошування в українській мові. Засоби милозвучності української мови 28 KB
  Основні правила наголошування в українській мові. Система наголошування в українській мові досить складна проте є певні основні правила: Віддієслівні іменники середнього роду на ання у яких більше двох складів мають наголос як правило на суфіксі. Українській мові властиве уникання як збігу голосних так і збігу приголосних.
46731. ХАРАКТЕРИСТИКА КРИЗИСА НОВОРОЖДЕННОСТИ 28 KB
  ХАРАКТЕРИСТИКА КРИЗИСА НОВОРОЖДЕННОСТИ Первый критический период развития ребенка – период новорожденности. С одной стороны это полная биологическая беспомощность ребенка он не в состоянии удовлетворить ни одной жизненной потребности без взрослого. В противоречии между максимальной социальностью и минимальными средствами общения заложена основа всего развития ребенка в младенческом возрасте. Основное новообразование – возникновение индивидуальной психической жизни ребенка.