3.9.5. Радиоизотопный уровнемер
Радиоизотопные уровнемеры и сигнализаторы уровня применяются в тех случаях, когда нельзя применять рассмотренные ранее уровнемеры из-за тяжелых условий работы. Радиоактивные сигнализаторы уровня применяются для определения уровня сыпучих материалов в составных цехах и дозировочно-смесительных отделениях.
Для автоматической бесконтактной сигнализации о заданных значениях уровня твердых или сыпучих материалов отечественная промышленность выпускает радиоизотопный релейный прибор РРП-3. Для контроля уровня цемента в пневмокамерных насосах применяется гамма-релейный прибор ГРП-1.
Принцип действия радиоизотопных уровнемеров и сигнализаторов уровня (рис. 3.32)
основан на использовании зависимости интенсивности потока радиоактивного излучения, падающего на приемник (детектор) излучения, от положения уровня измеряемой среды. Основными элементами радиоизотопного прибора являются: источник радиоактивного излучения (Из); приемник (детектор -Дет) излучения; электронное устройство (Ус), преобразующее и усиливающее сигнал, идущий от детектора в измерительный (показывающий, записывающий, сигнализирующий) прибор (Ук).
В качестве источника радиоактивного излучения применяют изотопы кобальта или цезия. Источник излучения расположен в защитной чугунной оболочке, залитой свинцом, которая является надежной защитой от радиационного излучения. В ней сделано овальное конусообразное отверстие. В рабочем положении источник устанавливается против отверстия, на его геометрической оси. В нерабочем положении источник излучения смещается относительно геометрической оси отверстия внутрь свинцовой оболочки. Приемником излучения служат газоразрядные и сцинтилляционные счетчики, которые устанавливаются так, чтобы условная ось, проходящая через центры блоков источников излучения и счетчиков, была параллельна границе раздела двух сред.
Пределы измерения ограничиваются высотой резервуара, погрешность сигнализатора ± 20 мм, других уровнемеров 2-3 %.
При эксплуатации радиоизотопных приборов необходимо применять меры биологической защиты, руководствуясь санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений.
3.9.6. Объемные расходомеры
При использовании объемного метода применяются обратимые насосы - зубчатые с овальными лопастями 1 (рис. 3.33, а), лопастные, с выдвижными лопастями 2 (рис. 3.33, 6) и др.
При подаче на насос перепада давления ротор начинает вращаться, подавая порции жидкости при каждом обороте. Измерение расхода сводится к измерению числа порций жидкости, проходящих в единицу времени, т.е.к измерению частоты вращения ротора насоса. Вращение ротора через редуктор и магнитную муфту передается счетному механизму.
Вязкость жидкости не оказывает влияния на показания прибора, что является преимуществом объемного метода изменения. Однако измерение температуры жидкости существенно влияет на точность измерения.
Для измерения количества вязких жидкостей применяют объемные счетчики лопастные (ЛЖ, ЛЖА) и с овальными шестернями (ШЖУ, ШЖО), сконструированные по блочно-модульному принципу построения с унифицированными присоединительными размерами, что допускает полную взаимозаменяемость комплектующих блоков.
Лопастные счетчики предназначены для измерения количества агрессивных (ЛЖА) и неагрессивных (ЛЖ) веществ. Класс точности счетчиков типа ЛЖ - 0,25; 0,5. Выпускаются на наибольший расход 420 м3/ч.
Счетчики типов ШЖУ, ШЖО предназначены для измерения количества нефтепродуктов. Для замера быстрозастываюших нефтепродуктов предусмотрен обогрев счетчиков промышленным паром (ШЖО). Класс точности 0,5. Наибольший измеряемый расход от 3,3 до 24 м3/ч.
Для измерения объемного количества очищенных неагрессивных горючих газов применяются ротационные счетчики газа типа РГ (РГ-40, РГ-100 и др.), а также турбинные расходомеры - счетчики типа ТУРГАС.
Принцип действия ротационных счетчиков аналогичен принципу действия счетчика с овальными шестернями. Класс точности 1; 3. Условный проход счетчиков лежит в пределах 50 - 1200 мм; пропускная способность - от 4 до 1000 м3/ч.
Принцип действия турбинных расходомеров-счетчиков типа ТУРГАС (рис. 3.34)
основан на вращении потоком чувствительного элемента винтовой турбинки, который преобразует угловую скорость, пропорциональную расходу газа. Предназначены для непрерывного автоматического измерения объемного расхода и объемного количества плавно меняющихся потоков газа в технологических трубопроводах. Состоит из вертушки 1, червячной передачи 2, валика к измерительному прибору 3.
Приборы характеризуются высокой надежностью, точностью (класс точности 1; 1,5) и могут использоваться во взрывоопасных помещениях. Контролируемые среды: очищенный природный газ, воздух и другие неагрессивные газы с плотностью не менее 0,7 кг/м3, температурой 0-50 º'С и давлением не более 0,59 МПа. В зависимости от типоразмеров (ТУРГАС-100, ТУРГАС-200 и т. д.) максимальный объем газа, который может быть измерен с нормированной погрешностью - 100-10 000 м3/ч.
3.9.7. Расходомеры переменного перепада
В методах переменного перепада давления измерение расхода сводится к измерению перепада, связанного со скоростью потока жидкости (газа). Для образования переменного перепада давления, пропорционального скорости потока, применяют напорную трубку, трубку Вентури, сопло и диафрагму.
Напорная трубка (рис. 3.35, а) помещается в трубопровод навстречу потоку, в результате чего давление на выходе трубки складывается из статического давления и скоростного напора.
Трубка Вентури (рис. 3.35, 6) состоит из двух конических трубок, соединенных узкими частями между собой. Диаметры широких частей равны диаметру трубопровода, по которому течет жидкость. Трубки Вентури применяются в расходомерах газов.
Сопло (рис. 3.35, в) в качестве дроссельного элемента применяется при измерении расхода воздуха и газов. Параметры сопел стандартизированы.
Диафрагма (рис. 3.35, г) представляет собой тонкий круглый диск с отверстием, концентричным трубопроводу. Со стороны входа жидкости отверстие имеет острую кромку, а дальше расточено на конус с углом 45 º.
Расходомеры с дроссельными устройствами требуют градуировки в рабочих условиях.
Напорная трубка в случае несжимаемости жидкостей воспринимает давление р, равное
где р1 - давление при отсутствии скорости (ν = 0);
ρ - плотность.
Из данного выражения получаем:
Для измерения разности двух давлений используются дифманометры: колокольные и мембранные.
Рассмотрим устройство колокольного дифманометра. Колокол 2 (рис. 3.36)
делит рабочее пространство на две полости: под колоколом и над ним. Под колокол и выше его подается разность давлений. Колокол подвешен на пружине 1, которая является упругим элементом, уравновешивающим силу, создаваемую разностью давлений. Он плавает в разделительной жидкости 3. К его нижней части прикреплено кольцо 4, в котором сосредоточена основная масса колокола. Поэтому изменение разности высоты разделительной жидкости вне колокола и внутри его практически не влияет на выталкивающую силу, действующую на колокол. С колоколом соединен сердечник 5 дифференциально-трансформаторного преобразователя б.
Промышленностью выпускаются колокольные дифманометры типа ДКО-3702 с верхним пределом измерения 100, 160, 250, 400, 630, 1000 Па (10, 16, 25, 40, 63, 100 кгс/см2). Класс точности 1,5.