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

42 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

69054. Объявление типа документа 134 KB
  Определение типа документа DTD (Document Type Definition) является той основой, на которой создаются документы XML. DTD представляет собой набор правил, определяющий инструкции, которые могут быть переданы анализатору (parser) для обработки им этого документа.
69055. Формирование описания документа с помощью схем 271 KB
  Элемент age может быть проверен на принадлежность его содержимого заданному типу (PCDATA), поэтому содержимое обоих дескрипторов будет считаться правильным, т.е. при использовании DTD нельзя осуществить проверку как на соответствии определенному типу данных...
69056. Объявление атрибутов в схеме XML 187 KB
  Объявление атрибута обеспечивает локальную проверку значений атрибута, а также задание значения по умолчанию или фиксированного значения. Объявление атрибута выполняется с помощью элемента attribute, имеющего следующий формат...
69057. Обработка документов XML. Вспомогательные языки XML. Язык XPath 406 KB
  Язык XML предоставляет многообразные, гибкие и эффективные возможности описания структуры данных. Однако он не обеспечивает средств для навигации в документе и поиска компонент структурированных данных внутри документа, например, для поиска наименований книг по фамилии автора.
69058. Выражения пути в XPath 287 KB
  Одна из важнейших функций XPath – это выбор множеств узлов в документе. Особый вид выражений XPath, называемый выражениями пути (path expressions), позволяет выбирать в документе множество узлов в соответствии заданными критериями.
69059. Вспомогательные языки XML. Обработка документов XML 267.5 KB
  Стандартизованный набор элементов и атрибутов HTML позволяет создавать программы просмотра (Web-браузеры) и графические редакторы документов HTML, пригодные для обработки любого документа HTML.
69060. Языки XSLT. Связывание документов XML с таблицами стилей 300.5 KB
  Наиболее простым способом форматированного вывода документов XML в Web-браузерах является связывание документа XML с внешними таблицами стилей. Для такого связывания в спецификации W3 «Связывание таблиц стилей с документами XML (Associating Style Sheets with XML documents)»...
69061. Создание текстовых узлов в XSLT 212.5 KB
  Символьные данные, содержащиеся в документе, организуются в виде текстовых узлов. Последовательности символов, встречающиеся в документах, в целях экономии никогда не разбиваются на два или более текстовых узла, а текстовые узлы никогда не бывают пустыми.
69062. Форматирование чисел в XSLT 204 KB
  XSLT предоставляет мощные возможности для форматирования строкового представления чисел при помощи функции format-number и элемента xsl:decimal-format. Запись функции имеет следующий вид: строка format-number(число, строка-формата, имя-decimal-format)