на чем основан принцип действия ротаметров

На чем основан принцип действия ротаметров

Системы водоподготовки (очистки воды) из скважины и колодца являются неотъемлемой частью системы водоснабжения в частном доме и коттедже. Они устанавливаются для того, что бы получить на выходе воду с заданными параметрами.

Большую роль в системе фильтрации воды играет такой прибор как ротаметр для воды. О нем эта статья.

Назначение

Ротаметры для воды предназначены для измерения объемного расхода жидкости (воды). По сути это поплавковые расходомеры.

В системе водоподготвки ротаметр, или несколько ротаметров, необходимы для получения воды с требуемыми параметрами на выходе из системы. То есть.

Вода №1 с параметрами X выходит из фильтра-обезжелезивателя и поступает через ротаметр на узел подмеса.

Вода №2 с параметрами Y выходит из фильтра-умягчителя и подается, проходя через ротаметр на узел подмеса.

Зная скорость потока воды №1 и воды №2 (регулируются вентилем – измеряются ротаметром), а так же параметры вод можно с помощью узла подмеса получать воду с необходимыми значениями. Например, на выходе нужна вода — 1 градус жесткости.

Большинство бюджетных ротаметров имеют требования к качеству воды:

Устройство и принцип работы

Принцип действия ротаметра основан на восприятии поплавком, перемещающимся в ротаметрической трубке, динамического напора воды который проходит снизу вверх.

При подъеме поплавка зазор между наибольшим диаметром поплавка и внутренним диаметром трубки увеличивается и уменьшается перепад давления на поплавке.

Когда перепад давления становится равным весу поплавка, наступает момент равновесия. При этом каждому положению поплавка соответствует определенное значение расхода.

Основными элементами ротаметра являются:

При выборе ротаметра руководствуются основными характеристиками:

Разновидности ротаметров

Ротаметры как средства измерения расхода предназначены не только для измерения расхода воды. Так же они измеряют расход различных жидкостей, газа, и других сред.

Существует несколько разновидностей ротаметров, не считая пластиковых ротаметров для воды:

Как правило материал корпуса ротаметра и поплавка зависит от того в какой среде он будет применяться. Ведь агрессивные среды так же требуют измерения расхода.

Монтаж и ввод в эксплуатацию

Для монтажа ротаметра и ввода его в эксплуатацию необходимо выполнить следующие действия:

Ротаметры в промышленных системах водоподготовки

В промышленных системах водоподготовки, а так же различных отраслях промышленности применяются ротаметры более сложной конструкции.

Конструктивно в их состав входит:

Такие ротаметры работают по следующему принципу. Поток вещества (жидкости, пара или газа) проходит через ротаметр, воздействует на поплавок. Поплавок под давлением двигается по проточной части прибора. Расстояние между поплавком и конической трубкой увеличивается, а сила, воздействующая на поплавок, уменьшается.

В момент, когда сила тяжести и сила, воздействующая на поплавок, становятся равны, движение поплавка прекращается, он показывает текущий расход. При этом значение показывает стрелка индикатора. Либо степень деформации пружины преобразуется в электрический сигнал, и значение выводится на электронном табло.

Промышленные ротаметры снабжены автоматикой. Их можно настраивать на срабатывание различных выключателей при определенном расходе.

При этом стоит учесть, что на точность промышленных ротаметров влияют различные рабочие параметры среды, такие как температура, давление, вязкость и другие. Так же нужно учитывать тот факт, что при отклонении температуры окружающей среды от стандартной, доля допускаемой погрешности может измениться.

Промышленные ротаметры изготавливаются в вертикальном и горизонтальном исполнениях. Помимо этого промышленные приборы имеют различные виды взрывозащиты Ex и Вн.

Монтаж промышленных ротаметров

Поверка

Практически все устройства, использующиеся на производстве, проходят поверку. После изготовления ротаметра он проходит первичную поверку на заводе-изготовителе. Далее межповерочный интервал составляет 5 лет. Поверка так же требуется после ремонта, или в случае если перед вводом в эксплуатацию ротаметр хранился более 5 лет. Если у инженера возникает сомнение в правильности работы прибора, то следует провести внеплановую поверку.

Преимущества использования ротаметров в промышленности

Источник

Ротаметр: подробно простым языком

Ротаметр — расходомер непрямого действия, который используется для измерения или получения показаний расхода потока жидкости, газа или пара. Он не измеряет расход движущейся среды непосредственно, т.е. на основе принципа положительного накопления. Вместо этого он измеряет некоторую физическую величину расхода движущейся среды и преобразует ее в соответствующий параметр расхода потока.

Схема ротаметра

Принцип работы ротаметра

Газообразная или жидкая среда поступает через входное отверстие в донной части ротаметра, движется вверх через колбу, а затем покидает прибор через выходное отверстие в верхней части. Результатом направленного вверх движения среды в конусообразной колбе является перемещение поплавка. Для того, чтобы поплавок перемещался в строго вертикальном направлении: вверх и вниз, монтаж ротаметра должен осуществляться в вертикальном исполнении. Для того, чтобы поплавок не выходил из колбы в верхней и донной ее частях устанавливаются стопорные устройства, такими устройствами могут быть пластмассовые или металлические фиксаторы. В качестве направляющего устройства для поплавка вдоль стенок внутри колбы проходят стеклянные или пластмассовые кромки, или ребра, которые предотвращают отклонение, переворачивание или заклинивание поплавка в колбе.

Обычно у ротаметра имеется шкала для снятия показаний о количестве движущейся среды. Шкала может быть выгравирована на самой колбе или же на какой-нибудь полоске, находящейся рядом с колбой. Шкала откалибрована в единицах измерения расхода потока, в кубических метрах, например. Фактическое показание изменяется в соответствии с изменением положения поплавка относительно шкалы.

Ротаметры со стеклянной или пластмассовой колбой

Обычно используются в системах с низким давлением и невысокими температурными параметрами. Ротаметры со стеклянной колбой также используются для измерения кислотных и щелочных (едких) жидкостей, поскольку стекло устойчиво к таким веществам, не поддается их коррозийному действию. Их основными конструктивными деталями являются: прозрачная, конической формы колба из стекла или пластмассы и поплавок. Для того, чтобы можно было снимать показания с ротаметра, необходимо, чтобы поплавок был виден, поэтому ротаметры со стеклянными или пластмассовыми колбами используются только для измерения параметров достаточно прозрачной среды, движущейся по трубопроводу.

Ротаметр со стеклянным корпусом

Магнитные ротаметры (с металлическим корпусом)

Успешно используется там, где нельзя применить ротаметры с колбой из стекла или пластмассы. Например, их можно использовать для измерений расхода потока темных жидкостей, в которых невозможно увидеть поплавок, таких как: чернильная паста или красители. Ротаметры с металлическим корпусом используются также в системах с высоким давлением и температурой, поскольку металл прочнее стекла или пластмассы.

Работает он также, как и ротаметр со стеклянной или пластмассовой колбой, за исключением того, что у ротаметра с металлической колбой для получения показаний о высоте поплавка имеется специальный механизм.

Ротаметр с металлическим корпусом

Источник

На чем основан принцип действия ротаметров

Ротаметры — расходометр для определения расхода потока, который может быть жидким, парообразным или газообразным. Принципом его работы является постоянный перепад давления потока (рисунок 1).

Конструкция простого ротаметра включает в себя трубку в форму конуса с вертикальным расположением и поплавок, расположенный у неё внутри. Вверху поплавка существуют специальные бороздки.

1 —трубка; 2 — поплавок.

Поплавки чаще всего имеет в форму в виде цилиндра с нижней частью в виде конуса и бортиком сверху с вырезанными на нем косыми канавками. Поток, который нужно измерить, при протекании через указанные канавки приводит во вращение поплавка, при этом происходит его центровка по оси трубки и ликвидируется его трение о трубку.

Между бортиком и стенкой появляется зазор в виде кольца, при прохождении через который движущиеся поток сужается, скорость его возрастает, и появляется разность между давлением в сечении до начала сужения и давлением в наиболее узком сечении кольцевой струи. При подъеме поплавка площадь повышается. Принципом функционирования данного расходометра является уравновешивание при любом расходе силы тяжести поплавка силами, действующими на него от потока. При этом вертикальное положение поплавка имеет связь с расходом.

Ротаметры относятся к типу расходометров постоянного перепада давления, так как последний не зависит от расхода. Положение поплавка также находится в зависимости от плотности потока, то есть градуировка должна быть нанесена с его учетом.

Так как измеряемый поток может быть разнообразным, поэтому ротаметры разделяют на два типа:

— для жидкостей – градуировка наносится на воде;

— для газов – градуировка наносится на воздухе.

При измерении других измеряемых потоков полученные результаты должны быть умножены на поправочный коэффициент.

Поплавки могут быть изготовлены из титана, алюминия, нержавеющей стали, фторопласта, пластмассы в зависимости от плотности и свойств измеряемого потока.

Ротаметрыпроизводят двух типов:

2. Для определения измеряемого потока с избыточным давлением до 6,4 МПа применяются ротаметры с трубкой в виде конуса, изготовленной из металла. Чаще ротаметры данного типа обладают дифференциально-трансформаторными или пневматическими преобразователями для дистанционной передачи показаний, основная приведенная погрешность первого равна ±2,5 %, второго от 1,5 % до 2,5 %.

Большое влияние на погрешность оказывает изменение структуры измеряемого потока из-за турбулентности, её величина определяется плотности потока, отличие действительных размеров трубки и поплавка, а также массы последнего от расчетных значений. Эти погрешности обладают большой величиной, при этом некоторые из них повышаются к началу шкалы.

Основная погрешность до 3 %, при индивидуальной градуировке она может быть снижена до 1 %. Чаще нижний предел измеряемого расхода потока равен 1/10 от верхнего. Ротаметров отличается от остальных расходомеров тем, что присутствует небольшая, но фактически постоянная потеря давления в рабочем диапазоне (для жидкостей 10000 Па, для газов 5000 Па).

Достоинства ротаметра:

Недостатки ротаметров:

Указанные преимущества определили широкое применение ротаметров во многих отраслях промышленности, при этом их не стоит применять там, где существует сильная вибрация. Устройства используются для определения малых объемных расходов жидкого потока (от 0,002 до 70 м 3 /ч) или газа (от 0,05 до 600 м 3 /ч) в трубах диаметром 0,3. 15 см.

Источник

Что такое расходомер с переменным сечением и как он работает?

— расходометр для определения расхода потока, который может быть жидким, парообразным или газообразным. Принципом его работы является постоянный перепад давления потока (рисунок 1).

Конструкция простого ротаметра включает в себя трубку в форму конуса с вертикальным расположением и поплавок, расположенный у неё внутри. Вверху поплавка существуют специальные бороздки.

1 —трубка; 2 — поплавок.

Поплавки чаще всего имеет в форму в виде цилиндра с нижней частью в виде конуса и бортиком сверху с вырезанными на нем косыми канавками. Поток, который нужно измерить, при протекании через указанные канавки приводит во вращение поплавка, при этом происходит его центровка по оси трубки и ликвидируется его трение о трубку.

Между бортиком и стенкой появляется зазор в виде кольца, при прохождении через который движущиеся поток сужается, скорость его возрастает, и появляется разность между давлением в сечении до начала сужения и давлением в наиболее узком сечении кольцевой струи. При подъеме поплавка площадь повышается. Принципом функционирования данного расходометра является уравновешивание при любом расходе силы тяжести поплавка силами, действующими на него от потока. При этом вертикальное положение поплавка имеет связь с расходом.

относятся к типу расходометров постоянного перепада давления, так как последний не зависит от расхода. Положение поплавка также находится в зависимости от плотности потока, то есть градуировка должна быть нанесена с его учетом.

Так как измеряемый поток может быть разнообразным, поэтому ротаметры разделяют на два типа:

— для жидкостей – градуировка наносится на воде;

— для газов – градуировка наносится на воздухе.

При измерении других измеряемых потоков полученные результаты должны быть умножены на поправочный коэффициент.

Поплавки могут быть изготовлены из титана, алюминия, нержавеющей стали, фторопласта, пластмассы в зависимости от плотности и свойств измеряемого потока.

производят двух типов:

1. Тип РМ — стеклянные ротаметры обладают шкалой, нанесенная на верхнюю поверхность трубки в виде конуса. Показания определяются по расположению верхней горизонтальной части поплавка. Данный тип используется для измерения расхода газов и прозрачных жидкостей, которые находятся под действием давления не больше 0,6 МПа. Такой тип применяется исключительно для визуальных отсчётов и лишены устройств для передачи сигнала на расстояние.

2. Для определения измеряемого потока с избыточным давлением до 6,4 МПа применяются ротаметры с трубкой в виде конуса, изготовленной из металла. Чаще ротаметры данного типа обладают дифференциально-трансформаторными или пневматическими преобразователями для дистанционной передачи показаний, основная приведенная погрешность первого равна ±2,5 %, второго от 1,5 % до 2,5 %.

Большое влияние на погрешность оказывает изменение структуры измеряемого потока из-за турбулентности, её величина определяется плотности потока, отличие действительных размеров трубки и поплавка, а также массы последнего от расчетных значений. Эти погрешности обладают большой величиной, при этом некоторые из них повышаются к началу шкалы.

Основная погрешность до 3 %, при индивидуальной градуировке она может быть снижена до 1 %. Чаще нижний предел измеряемого расхода потока равен 1/10 от верхнего. Ротаметров отличается от остальных расходомеров тем, что присутствует небольшая, но фактически постоянная потеря давления в рабочем диапазоне (для жидкостей 10000 Па, для газов 5000 Па).

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РОТАМЕТРОВ

Ротаметры производства ЗАО «ЭМИС» выпускаются в двух основных вариантах – с горизонтальным и вертикальным расположением на трубопроводе. В состав входят два узла – измерительный и узел индикации.

Принцип работы ротаметра заключается в следующем: поток жидкости, пара или газа воздействует на поплавок и заставляет его передвигаться по проточной части прибора. В итоге расстояние между поплавком и конической трубкой становится больше, а гидравлическая сила воздействия на поплавок — меньше. В определенный момент гидравлическая сила и сила тяжести компенсируют друг друга (сила воздействия пружины, если ротаметр горизонтального типа), и движение поплавка прекращается. Расстояние, на которое он успевает переместиться, показывает текущий расход. Полученное значение поступает на узел индикации. Стрелка индикатора показывает мгновенный расход по шкале, а на жидкокристаллический дисплей выводятся показатели мгновенного расхода и накопленного значения.

Однако, по желанию заказчика, прибор может быть изготовлен с аналоговым токовым сигналом и цифровым протоколом HART. Также при отсутствии ЖК-дисплея и выходного сигнала возможно применение до двух настраиваемых предельных выключателей.

Когда стрелка индикатора будет достигать верхнего или нижнего предельного выключателя, произойдет их срабатывание. Сигнал от предельных выключателей обычно используют для световой/звуковой сигнализации или для включения других электронных устройств. Для установки нового значения предельного выключателя достаточно ослабить винт, переместить выключатель в нужную позицию, после чего вновь затянуть винт.

Измерение по перепаду давления

Чаще всего данный способ предполагает использование диафрагмы. В этом случае в трубопроводе для сужения потока устанавливается диафрагма, обычно представляющая собой пластину с отверстием в середине. Давление проходящего через диафрагму газа падает, при этом разница давлений до сужения и после него пропорциональна скорости, а значит и расходу проходящего газа. Используя дифференциальные датчики давления, можно узнать разницу давлений и перевести эти значения в значение расхода.

Еще одним прибором, использующим перепад давления для измерения расхода, является труба Вентури. В этом устройстве сужение и расширение трубопровода происходят постепенно. Труба представляет собой два усеченных конуса, соединенных узкими концами. При этом конус расширения имеет большую длину, чем конус сужения.

Подвидом трубы Вентури можно считать измерительное сопло, в котором, присутствует конус сужения, но в отличие от трубы Вентури, отсутствует расширяющаяся часть. Данный прибор используется в случае, если турбулентность потока крайне высока.

Также существуют расходомеры, в которых сужение потока создается при помощи клинового ограничителя. В остальном данные расходомеры аналогичны прочим приборам, использующим принцип измерения по перепаду давления.

Преимуществом данных расходомеров является достаточно высокая точность измерения, а также не столь значительное повышение стоимости при увеличении диаметра трубопровода. Основным недостатком же является то, что установленная диафрагма вызывает значительные потери напора проходящего по трубопроводу газа. Труба Вентури создает гораздо меньшие потери, чем диафрагма, однако является достаточно габаритной и дорогой. Кроме этого данные расходомеры плохо применимы при небольших значениях расхода.

На следующем графике можно увидеть значения потерь давления для разных типов сужающих устройств:

Подобрать расходомер, подходящий для решения Вашей задачи, можно в каталоге продукции или обратившись к нашим техническим специалистам.

ХАРАКТЕРИСТИКИ РОТАМЕТРОВ «ЭМИС»-МЕТА 215»

Измерения ротаметром осуществляются с достаточно высокой точностью. Приведенная погрешность составляет от 1,5 до 4,0 процентов, при этом требуемый класс точности выбирается при заказе (для горизонтального исполнения).

На точность показаний оказывают влияние такие рабочие параметры, как плотность, вязкость, температура и давление. При этом перепад давления при прохождении веще¬ства через прибор остается постоянным. Следует учитывать тот факт, что при отклонении температуры окружающей среды от стандартных условий, доля от пределов допускаемой основной приведенной погрешности составит 0,5% на каждые 10 ºС. При необходимости в комплект поставки входят рубашки обогрева. Они оснащены специальными штуцерами, с помощью которых к измерительным трубкам подводятся горячее масло или пар. Стоит отметить, что климатическое исполнение прибора соответствует ГОСТ 15150-69 и обозначается как «УХЛ. Категория размещения 1».

Сертификация

Металлические ротаметры «ЭМИС»-МЕТА 215» внесены в Единый Госреестр СИ РФ под № 48744-11. Также они признаны утвержденными средствами измерения в республиках Беларусь и Казахстан

Кроме того, были получены сертификаты:

Варианты исполнения

Как уже было сказано выше, основные варианты исполнения – стандартный и горизонтальный. Кроме того имеются различные виды взрывозащиты:

Предлагаемые типоразмеры могут быть от 15 до 150 мм, а максимальное значение давления составляет 10 МПа. При выборе типоразмера, необходимо учитывать тот факт, что реальные значения расхода в трубопроводе могут отличаться от проектных. Поэтому рекомендуется выбирать типоразмер так, чтобы показания реального расхода находились во второй трети нормированного диапазона и выше. При этом Ду прибора, соответствующего реальному расходу, может быть меньше условного диаметра трубопровода. В таком случае применяются конические переходы (угол конуса не должен превышать 30º).

Заказчик имеет возможность выбрать материалы изготовления корпуса, фланцев, проточной части, поплавка, направляющего стержня и магнитного фильтра. На выбор представлены несколько видов нержавеющей стали, а также фторопластов для футеровки (исполнение Фт для агрессивных сред). Исходя из рекомендаций, преимущественно применяются нержавеющая сталь 304 (Н) и нержавеющая сталь 316 (Н2).

Приборы имеют муфтовое, фланцевое и зажимное присоединение. Также по спецзаказу возможно изготовление расходомера с нестандартным присоединением под необходимый диаметр условного прохода и давление

Ротаметры со стеклянной или пластмассовой колбой

Обычно используются в системах с низким давлением и невысокими температурными параметрами. Ротаметры со стеклянной колбой также используются для измерения кислотных и щелочных (едких) жидкостей, поскольку стекло устойчиво к таким веществам, не поддается их коррозийному действию. Их основными конструктивными деталями являются: прозрачная, конической формы колба из стекла или пластмассы и поплавок. Для того, чтобы можно было снимать показания с ротаметра, необходимо, чтобы поплавок был виден, поэтому ротаметры со стеклянными или пластмассовыми колбами используются только для измерения параметров достаточно прозрачной среды, движущейся по трубопроводу.

Ротаметр со стеклянным корпусом

МОНТАЖ РОТАМЕТРОВ

Ротационный расходомер

В измерительной камере ротационного расходомера находятся два ротора, расположенные поперек потока и соединенные шестернями так, что одним краем каждый ротор касается стенки камеры, а противоположным – другого ротора. При поступлении воздуха роторы под его напором приходят в движение и начинают обкатываться друг по другу, отсекая определенные порции газа так, что каждый оборот соответствует определенному объему. Счетчик посредством механической передачи фиксирует число вращений роторов, а затем это значение переводится в значение объема.
Данные расходомеры имеют широкий диапазон, низкую погрешность и высокую стабильность, однако крайне восприимчивы к загрязнению, имеют подвижные части и могут использоваться только для относительно малых диаметров.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Мембранный расходомер

Это одни из наиболее простых приборов измерения расхода. Принцип их работы основан на перемещении мембран измерительных камер по мере поступления в них газа. Впуск и выпуск газа вызывает движение стенок камер, что в свою очередь приводит в движение счетный механизм. Число сокращений и расширений камер при этом пропорционально объему проходящего через прибор газа.

Данные приборы обладают широким диапазоном и относительно недороги, однако из-за невысокой точности, неустойчивости к повышенному давлению и невозможности измерения больших расходов, они являются практически неприменимыми в промышленной сфере.

Дополнительные функции

На современном рынке располагается большое количество изделий, которые различаются по конструктивному исполнению, сфере применения и с дополнительными функциями. Отдельные модели используются для аргона и углекислоты, некоторые для других разновидностей газа. Кроме этого, оборудование применяется для автоматического поддержания заданного расхода и понимания давления. Современные приборы обязаны соответствовать техническим условиям и государственным стандартам 13861, 12.2.008. Эксплуатация определяется инструкцией, которая идет в комплекте.

Источник