69192

Измерение расхода жидкости, газа и пара

Лекция

Физика

В соответствии с применяемыми методами измерений расхода и количества вещества измерительные приборы применяемые на АЭС разделяют на следующие группы: расходомеры постоянного перепада давления ротаметрические ; расходомеры переменного перепада давления; крыльчатые...

Русский

2014-10-01

37.5 KB

17 чел.

Измерение расхода жидкости, газа и пара.

  1.  Общие сведения.

Измерение расхода веществ, участвующих в технологических и теплоэнергетических процессах, играет важную роль на АЭС. Оптимизация таких процессов, как отвод тепла от реактора, теплопередача от ТВЭЛов, теплообмен в значительной мере определяется расходом теплоносителя. Расход теплоносителя, связанный с его предельно допустимыми температурами, требует высокой степени точности измерения расхода вещества.

На АЭС измеряется расход жидкости, газа или жидкого металла, циркулирующего в первом контуре, а так же пара, вырабатываемого реактором или парогенераторами и жидкости, идущей на подпитку первого контура. Кроме того измеряют расход воды, поступающей в парогенераторы и теплоносителя, поступающего в рабочие каналы и т.п.

Что же такое расход вещества?

Расход вещества - это количество вещества, проходящее в единицу времени по трубопроводу, каналу и т.п.

Количество и расход вещества выражают в объемных или массовых единицах измерения. Объемные единицы измерения: л/час, м3/сек, м3/час. Массовые единицы измерения: кг/сек, кг/час, т/час.

Переход от объемных единиц расхода к массовым и обратно производится по формуле:

   Qm = Qоб . ρ  

               Qm    

   Qоб =  -----

                Ρ

где Qm - массовый расход вещества, кг/час;

     Qоб - объемный расход вещества, м3/час;

      р -  плотность вещества.

Расходомер - это измерительный прибор, служащий для измерения расхода вещества.

В общем случае расходомер состоит из:

Первичного измерительного преобразователя, соединенного импульсной линией с промежуточным измерительным преобразователем. От него измерительная информация передается на масштабный измерительный преобразователь и далее на вторичный прибор или регистрирующий прибор.

Рассмотрим структурную блок-схему расходомера изображенную на рис. .

Расходомеры бывают показывающими, самопишущими и с дистанционной передачей унифицированного сигнала датчика ( токового, индуктивного и д.р.). часто они снабжаются встроенным счетным механизмом.

Для определения расхода и количества вещества чаще всего применяют следующие основные методы измерения:

а) - метод постоянного перепада давлений; ??? ротаметрические ???;

б) - переменного перепада давлений;

в) - скоростной; ??? скорость вращения крыльчатки ???;

г) - объемный;

д) - весовой;

е) - радиоизотопный и т.д.

Каждый из перечисленных выше методов измерений имеет определенные достоинства и недостатки. Например методы переменного перепада давлений и скоростной в качестве достоинств наделены сравнительной простотой и компактностью измерительных приборов, а объемный и весовой характеризует более высокая точность измерений.

В соответствии с применяемыми методами измерений расхода и количества вещества измерительные приборы, применяемые на АЭС, разделяют на следующие группы:

  1.  расходомеры постоянного перепада давления ( ротаметрические );
  2.  расходомеры переменного перепада давления;
  3.  крыльчатые;
  4.  электромагнитные;
  5.  ультразвуковые и т.д.

можно дать табл.5.9.

Расходомеры постоянного перепада давления.

Расходомеры постоянного перепада давления относятся к средствам измерений, называемым расходомерами обтекания и часто применяемыми на АЭС.

Можно создать измерительное устройство, которое будет поддерживать перепад давления постоянным, а пропорционально расходу будет изменятся проходное сечение подвижного гидравлического сопротивления в потоке измеряемой среды.

К приборам постоянного перепада давления относятся ротаметры, поршневые и поплавковые расходомеры.

Ротаметры применяются для измерения плавно меняющегося объема расхода однородных потоков чистых или слабо загрязненных жидкостей или газов ( ГОСТ 13045-81 ). На АЭС ротаметры в качестве расходомеров применяются лишь во вспомогательных установках.

Ротаметр в простейшем виде состоит из вертикальной конусной стеклянной трубки (рис. ),внутри которой находится чувствительный элемент, выполненный в виде поплавка. Под действием потока среды поплавок вертикально перемещается и одновременно центрируется в середине потока. По перемещению поплавка ротаметра по высоте трубки, на которой нанесена шкала, судят об объемном расходе. Ротаметры со стеклянной трубкой применяются на давления до 6,4МПа (64 кгс/см2).

Для дистанционной передачи показаний применяют ротаметры, металлический корпус и снабженные передающим измерительным преобразователем с электрическим выходным сигналом. Эти ротаметры работают в комплексе со вторичным дифференциально-трансформаторным прибором.

Один из таких ротаметров, используемый для контроля жидких металлов (рис. ), имеет конический поплавок, который перемещается внутри кольцевой диафрагмы под действием проходящего с низу в верх потока жидкости. При подъеме поплавка проходное отверстие между рабочей поверхностью поплавка и внутренней кромкой диафрагмы увеличивается пропорционально изменению расхода среды.

Поплавок ротаметра жестко связан с сердечником передающего дифференциально-трансформаторного преобразователя. Катушка дифференциально-трансформаторного преобразователя помещена в измерительной трубке, изготовленной из нержавеющей стали. Принцип действия дифференциально-трансформаторного преобразователя, а также схема дистанционной передачи и их использование были рассмотрены выше.

Пределы допускаемой основной погрешности ротаметров должны соответствовать 0,5-4% верхнего предела измерения.

 

Расходомеры переменного перепада давления .

На АЭС применяются расходомеры, работающие по принципу переменного перепада давлений. Этот расходомер состоит из:

  1.  сужающего устройства, установленного в трубопроводе;
  2.  соединительных импульсных линий;
  3.  дифференциального манометра (датчика);
  4.  блока извлечения корня;
  5.  вторичного прибора.

Принцип действия расходомера переменного перепада давления можно уяснить исходя из условия неразрывности струи не сжимаемости жидкости, а так же используя закон сохранения энергии Бернулли.

Если в одном месте трубы с помощью какого-либо неподвижного суживающего устройства уменьшить поперечное сечение, то скорость потока на этом участке должна соответственно увеличится. Согласно закона сохранения энергии полная механическая энергия Wполн протекающего вещества, представляющая собой сумму энергии потенциальной Wпот(давления) и кинетической Wкин(скорости), в допущении отсутствия трения является величиной постоянной, т.е.

Wполн = Wпот  + Wкин =const

Следовательно, при протекании среды через суженное сечение часть потенциальной энергии переходит в кинетическую энергию.

В связи с этим образуется разность давлений пред суженным участком и в месте сужения, называемая перепадом давления. Чем больше скорость ( расход) протекающего вещества, тем больше перепад давления.

Работу расходомера рассмотрим на рис. слайде.

В трубопроводе круглого сечения установлено суживающее устройство, например диафрагма, представляющая собой тонкий диск с отверстием, расположенным концентрично оси трубопроводе. Диафрагма выполняет функцию первичного преобразователя расхода и создает местное сужение потока контролируемой среды.

При прохождении потока воды или газа через сужающее устройство происходит сжатие потока. Перед суживающим устройством и за ним образуются зоны с вихревым движением, причем зона вихрей после сужающего устройства более значительна, чем до него.

В низу изображены кривые соответствующих изменений давления и скорости потока.

Начиная от сечения А-А, поток в трубопроводе сужается и, следовательно, скорость его возрастает. Под действием инерции среды поток продолжает сужаться и на некотором расстоянии после диафрагмы, вплоть до сечения В-В, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода.

Давление потока около стенки трубопровода (сплошная линия) возрастает из-за подпора, создаваемого средой перед суживающим устройством и понижается до минимума за суживающим устройством в точке наибольшего сжатия струи. Далее по мере расширения струи, давление около стенки снова повышается, но не достигнет прежнего значения на величину Рп ввиду наличия безвозвратных потерь на завихрение, удар и трение.

Изменение давления струи по оси трубопровода совпадает с изменением давления около его стенки, за исключением участка за суживающим устройством и непосредственно в нем, где давление потока на оси трубопровода понижается (пунктирная линия).

Разность давлений ∆Р зависит от расхода среды, протекающей через трубопровод. Соотношение между этими величинами для разных сред дается упрощенным уравнением:

 [м3/час]

где к1- постоянный коэффициент - это поправочный множитель на расширение измеряемой среды , т.к. Р1 ≠Р'12 ≠Р'2.

Конструкция диафрагмы и сопла.

В качестве суживающих устройств применяются:

  •  расходомерные диафрагмы;
  •  расходомерные сопла;
  •  сопла Вентури.

Результаты исследования стандартных суживающих устройств (СУ) позволили изготовлять и применять их в комплекте с дифманометрами для измерения расхода различных сред в трубопроводах круглого сечения по результатам расчета без индивидуальной предварительной градуировки.

Нормализованные СУ могут применятся в трубопроводах диаметром не менее 50 мм, при этом необходимо, чтобы отношение площади сечения отверстия диафрагмы к площади сечения трубы m=(d/D)2 находилось в пределах:

m =0,05-0,7 для диафрагм;

m =0,05-0.65 для сопел;

m =0,055-0,6 для сопел Вентури.

По способу отбора давления диафрагмы и сопла делятся на камерные и без камерные ( с точечным отбором).

Допускается смещение оси отверстия суживающего устройства относительно оси трубопровода не должно превышать 0,5-1 мм.

Со стороны входа потока отверстие диафрагмы должно иметь цилиндрическую форму, а со стороны выхода - коническую. Длина цилиндрической части должна находится в пределах 0,005-0.2D.

Толщина диафрагмы не должна превышать 0,05D.

Отверстие СУ должно быть выполнено с точностью 0,001.

Для изготовления проточной части диафрагм и сопел применяются материалы устойчивые против коррозии.

На ободе СУ наносится:

  •  тип суживающего устройства;
  •  заводской номер;
  •  d и D;
  •  направление потока;
  •  обозначение отборов импульсов (+),. (-).

К СУ прилагается выпускной аттестат, в котором указывается:

  •  наименование и расчетные параметры измеряемой среды;
  •  величины. Полученные при расчете СУ (m,d,D);
  •  формула по которой проверялся расчет;
  •  основные характеристики СУ и дифманометра.

 

     

 

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78875. Жизнь как кактегория наук об обществе и культуре 13.83 KB
  Для Дильтея философия это рефлексия жизни на самое себя а переживание чувство жизни жизненный опыт жизненное отношение обозначают внутреннее восприятие нашей души самодостоверность внутреннего опыта единственный прочный и неприкосновенный фундамент. Он руководствовался главным принципом познать жизнь из нее самой и стремился представить мышление и познание как внутренне присущие жизни полагая что в ней самой формируются объективные структуры и связи с помощью которых осуществляется ее саморефлексия. Не менее значимым...
78876. Проблема истины в социально-гуманитарных науках 13.21 KB
  Проблема истины в социально-гуманитарных науках. При рассмотрении проблемы истины важно уяснить специфику ее классической неклассической и пост-неклассической трактовки а также особенности современного понимания ряда частных вопросов: ситуативность и объективный характер истин социально-гуманитарных наук; их взаимосвязь с социальной реальностью; экзистенциально-антропологический подход к истине в гуманитарном знании. Классическая концепция во-первых понимает под истиной соответствие наших знаний объекту; во-вторых предполагает возможность...
78877. Соц философия и ее методологическое значение для соц-гум наук 13.38 KB
  Соц философия и ее методологическое значение для соцгум наук Социальная философия составная часть любой философской системы важнейшая философская дисциплина которая оказывала огромное влияние на эволюцию общественного сознания и социальной практики на всех этапах исторического развития общества. Значение социальной философии как общей методологии познания общественных явлений определяется следующими тремя основными функциями: вопервых социальная философия ориентирует познание с субъектной стороны то есть ценностей потребностей целей...
78878. Природа ценности и их роль в социально-гуманитарных науках 14.19 KB
  Риккертом теория ценностей которого включает ряд моментов значимых для понимания ценностей в науках о культуре и историческом знании. Философ исходит из того что ценности это самостоятельное царство соответственно мир состоит не из субъектов и объектов но из действительности как изначальной целостности человеческой жизни и ценностей. Признание самостоятельного мира ценностей это метафорически выраженное стремление понять утвердить объективную внесубъектную природу ценностей способ выражения его независимости от обыденной...
78879. Предмет философии науки. Исследование общих закономерностей по производству, проверке и обоснованию научного знания на разных этапах развития общества 41 KB
  Что такое наука Чем отличается научное знание от мифа и религиозных представлений В чем ценность науки Как она развивается Какими методами пользуются ученые Попытки найти ответы на эти и другие вопросы связанные с пониманием науки как особой сферы человеческой деятельности привели к возникновению в рамках аналитической философии особого направления философии науки которая сформировалась в XX в. на стыке трех областей: самой науки ее истории и философии. Трудно указать тот момент когда возникает философия науки как особая сфера...
78880. Проблема генезиса науки и способы классификации основных этапов ее эволюции 29.5 KB
  Проблема генезиса науки и способы классификации основных этапов ее эволюции В античности и средние века в основном имело место философское познание мира. В античный и средневековый периоды существовали лишь элементы предпосылки науки но не сама наука в собственном смысле слова которая возникает только в Новое время. Онито и образуют первоначальное целое единой науки как таковой науки вообще в отличие от философии. В понимании генезиса возникновения науки в истории и философии науки сложились два противоположных подхода.
78881. Донаучное знание и его особенности 27.5 KB
  Донаучное знание и его особенности Вненаучное знание не является чьейто выдумкой или фикцией. Вненаучное знание разрозненное несистематическое знание которое находится в противоречии с существующей картиной мира. Одна из форм вненаучного знания это донаучное знание. Донаучное знание выступающее прототипом предпосылочной базой научного.
78882. Рождение античной науки 55.5 KB
  Так в древнеегипетской цивилизации носителями знаний были жрецы в зависимости от уровня посвящения обладавшие той или иной суммой знаний. Знания существовали в религиозномистической форме и только жрецы могли читать священные книги и как носители практических знаний имели власть над людьми. Предпосылкой возникновения научных знаний многие исследователи истории науки считают миф. Особенности греческого мышления которое было рациональным теоретическим что в данном случае равносильно созерцательному наложили отпечаток на формирование...
78883. Наука в условиях европейского Средневековья 28.5 KB
  Большое значение для развития науки имело открытие университетов. Другой предпосылкой будущего расцвета науки послужило развитие техники. Наступала новая эпоха в развитии цивилизации и науки. Однако в сфере науки не было совершено прорыва.