Um vergleichbare Messergebnisse zu erhalten, wird der Volumenstrom von Gas oder Dampf auf Normbedingungen gebracht.

Als Geräte werden Geräte bezeichnet, die den Durchfluss eines Stoffes messen Durchflussmesser. Als Instrumente werden Instrumente bezeichnet, die die Stoffmenge messen, die über einen bestimmten Zeitraum durch einen bestimmten Abschnitt einer Rohrleitung fließt Mengenzähler. In diesem Fall wird die Menge des Stoffes als Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zählerständen zu Beginn und am Ende dieses Zeitraums ermittelt. Zählerstände werden in Volumeneinheiten ausgedrückt, seltener in Masseneinheiten. Ein Gerät, das gleichzeitig den Durchfluss und die Menge eines Stoffes misst, wird als Durchflussmesser mit Zähler bezeichnet. Der Durchflussmesser misst die aktuelle Durchflussmenge und der Zähler integriert die aktuellen Durchflussmengen.

In letzter Zeit ist die Grenze zwischen Zählern und Durchflussmessern praktisch verschwunden. Durchflussmesser sind mit Mitteln zur Bestimmung der Flüssigkeits- oder Gasmenge und Messgeräte mit Mitteln zur Durchflussbestimmung ausgestattet, was es ermöglicht, Zähler und Durchflussmesser zu einer Gerätegruppe – Durchflussmesser – zusammenzufassen.

Man nennt ein Gerät (Membran, Düse, Druckrohr), das den gemessenen Durchfluss direkt wahrnimmt und in eine andere für die Messung geeignete Größe (z. B. in eine Druckdifferenz) umwandelt Durchflusswandler.

Das Funktionsprinzip von Durchflussmessern dieser Gruppe basiert auf der Abhängigkeit des Druckabfalls, der von einem in der Rohrleitung installierten stationären Gerät erzeugt wird, von der Durchflussrate des Stoffes.

Bei der Messung des Durchflusses mit der Methode des variablen Druckabfalls in einer Rohrleitung, durch die das Medium fließt, stellen Sie ein Einschnürvorrichtung(SU), wodurch eine lokale Verengung der Strömung entsteht. Durch die Umwandlung eines Teils der potentiellen Energie der Strömung in kinetische Energie erhöht sich die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im verengten Abschnitt. Dadurch wird der statische Druck in diesem Abschnitt geringer als der statische Druck vor dem Steuergerät. Je größer die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums ist, desto größer ist der Unterschied dieser Drücke und desto größer kann es dienen Maß für den Verbrauch. Druckabfall am Steuergerät (Abb. 78, A) gleicht

Wo ist der Druck am Einlass der Drosselvorrichtung? - Druck am Auslass.

Die Messung des Durchflusses eines Stoffes mit der Methode des variablen Druckunterschieds ist unter folgenden Bedingungen möglich:

1) der Stoffstrom füllt den gesamten Querschnitt der Rohrleitung aus;

2) der Stofffluss in der Rohrleitung ist praktisch gleichmäßig;

3) Der Phasenzustand der durch den GC fließenden Substanz ändert sich nicht (die Flüssigkeit verdampft nicht; in der Flüssigkeit gelöste Gase desorbieren nicht; Dampf kondensiert nicht).

Reis. 5,78. Variable Differenzdruck-Durchflussmesser:

A— Struktur der durch das Diaphragma fließenden Strömung; B - statische Druckverteilung R in der Nähe der Membran entlang der Länge der Rohrleitung; / - Verengungsgerät (Membran); 2 — Impulsröhren; 3 — -förmiges Differenzdruckmessgerät; - Querschnitt des Stoffstroms, auf den der störende Einfluss des Zwerchfells keinen Einfluss hat; — Querschnitt des Stoffflusses am Ort seiner größten Kompression; c - Düse; G - Venturidüse

Standardblendengeräte werden häufig als Blendengeräte zur Messung des Durchflusses von Flüssigkeiten, Gasen und Dampf verwendet. Dazu gehören die Standardmembran, die ISA 1932-Düse, das Venturi-Rohr und die Venturi-Düse.

Düse ISA 1932 (im Folgenden als Düse bezeichnet) ist eine Steuereinheit mit einem runden Loch, das am Einlass einen sich sanft verjüngenden Abschnitt mit einem durch zwei zusammenpassende Bögen gebildeten Profil aufweist und am Auslass in einen zylindrischen Abschnitt übergeht, der als Hals bezeichnet wird ( Abb. 78, V).

Venturi-Strömungsrohr(im Folgenden als Venturi-Rohr bezeichnet) ist eine Steuereinheit mit einem runden Loch, das am Einlass einen konischen, sich verjüngenden Abschnitt aufweist, der in einen zylindrischen Abschnitt übergeht und am Auslass mit einem sich erweiternden konischen Teil, einem sogenannten Diffusor, verbunden ist.

Venturi- Venturirohr mit verjüngtem Einlaufabschnitt in Form einer ISA 1932-Düse (Abb. 78, G).

Diese am besten untersuchten Mittel zur Messung des Durchflusses und der Menge von Flüssigkeiten, Gasen und Dampf können bei jedem Druck und jeder Temperatur des Messmediums eingesetzt werden.

Wir installieren die Membran so in der Rohrleitung, dass die Mitte ihres Lochs auf der Achse der Rohrleitung liegt (Abb. 78, A). Die Verengung des Stoffstroms beginnt bereits vor dem Zwerchfell, in einiger Entfernung hinter dem Zwerchfell erreicht die Strömung ihren minimalen Querschnitt. Anschließend weitet sich die Strömung allmählich auf ihren vollen Querschnitt aus. In Abb. 78, B zeigt die Druckverteilung entlang der Rohrleitungswand (durchgezogene Linie), sowie die Druckverteilung entlang der Rohrleitungsachse (strichpunktierte Linie). Der Strömungsdruck in der Nähe der Rohrleitungswände nach dem SS erreicht seinen vorherigen Wert nicht um den Betrag des unwiederbringlichen Verlusts durch Turbulenzen, Stöße und Reibung (ein erheblicher Teil der Energie wird aufgewendet).

Die Messung statischer Drücke ist über angeschlossene Impulsrohre möglich 2, in die Löcher vor und nach der Membran eingesteckt / (Abb. 78, A), und die Messung der Druckdifferenz ist mit einer Art Differenzdruckmesser (in diesem Fall einem -förmigen Differenzdruckmesser) möglich 3).

Düse (Abb. 78, V) Es ist strukturell in Form einer Düse mit einem runden konzentrischen Loch gefertigt, das am Einlass einen sich sanft verjüngenden Teil und am Auslass einen erweiterten Teil aufweist. Das Düsenprofil sorgt für eine nahezu vollständige Verdichtung des Stoffstroms und daher kann die Fläche der zylindrischen Öffnung der Düse gleich dem minimalen Strömungsquerschnitt, d.h. Die Art der Verteilung des statischen Drucks in der Düse über die Länge der Rohrleitung ist dieselbe wie die der Membran. Die Druckwahl ist sowohl vor als auch nach der Düse gleich, wie auch bei der Membran.

Venturidüse (Abb. 78, G) besteht strukturell aus einem zylindrischen Einlassabschnitt; ein sich sanft verjüngender Teil, der in einen kurzen zylindrischen Abschnitt übergeht; aus einem sich ausdehnenden konischen Teil - einem Diffusor. Die Venturi-Düse hat dank des Diffusors einen geringeren Druckverlust als Membran und Düse. Die Art der statischen Druckverteilung in der Venturi-Düse über die Länge der Rohrleitung ist die gleiche wie bei der Membran und der Düse. Die Druckentlastung erfolgt über zwei Ringkammern, die jeweils über eine Gruppe gleichmäßig über den Umfang verteilter Löcher mit dem Innenhohlraum der Venturi-Düse verbunden sind.

Nun hat die Volumenstromgleichung für eine inkompressible Flüssigkeit die Form:

Unter Berücksichtigung der Einführung des Korrekturfaktors e, der die Ausdehnung des Messmediums berücksichtigt, schreiben wir die Gleichung schließlich um:

Für eine inkompressible Flüssigkeit ist der Korrekturfaktor e gleich Eins; bei der Messung des Durchflusses kompressibler Medien (Gas, Dampf) wird der Korrekturfaktor anhand spezieller Nomogramme ermittelt.

In Verbindung mit Differenzdruckmessgeräten können handelsübliche Drosselgeräte verwendet werden, um den Durchfluss und die Menge von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen in runden Rohrleitungen (an beliebigen Orten) zu messen.

Wenn es erforderlich ist, Drosselvorrichtungen an Rohrleitungen mit kleinem Durchmesser zu verwenden, müssen diese individuell kalibriert werden, d. h.

Experimentelle Bestimmung der Abhängigkeit

Am gebräuchlichsten sind acht Varianten von Steuersystemtypen: Membranen mit Winkel-, Flansch- und Dreiradius-Druckauswahlverfahren, ISA 1932-Düsen, Venturi-Rohre mit einem bearbeiteten und unbearbeiteten konischen Teil, kurz und lang, Venturi-Düsen kurz und lang. Standardmembranen werden unter der Bedingung 0,2 und der Ven-

turi - at. Abhängig von den Einsatzbedingungen, der erforderlichen Genauigkeit und dem zulässigen Druckverlust wird bei der Berechnung die konkrete Art der Drosseleinrichtung ausgewählt.

Um die geometrische Ähnlichkeit aufrechtzuerhalten, müssen Steuerungssysteme gemäß den Anforderungen für die gängigsten Verengungsgeräte – die in Abb. gezeigten Membranen – hergestellt werden. 12.4. Die Enden der Membran müssen flach und parallel zueinander sein. Die Rauheit des Endes muss innerhalb von D liegen, das Abtriebsende muss eine Rauheit innerhalb von 0,01 mm aufweisen. Wenn die Membran zur Messung der Durchflussrate in beide Richtungen verwendet wird, sollten beide Enden mit einer Rauheit von nicht mehr als bearbeitet werden. In diesem Fall gibt es keine konische Erweiterung und die Kanten auf beiden Seiten sollten scharf sein und einen Krümmungsradius von haben nicht mehr als 0,05 mm. Wenn der Krümmungsradius 0,0004 d nicht überschreitet, wird der Korrekturfaktor für die Unschärfe der Vorderkante gleich eins angenommen. Primm, diese Bedingung ist erfüllt. Die Oberflächenrauheit des Lochs sollte nicht überschritten werden

Reis. 12.4. Druckauswahlmethoden:

a - durch separate Löcher; b - aus Ringkammern (Winkelmethoden); c – Durchgangslöcher in den Flanschen (Flanschmethode mit l1 = l2 = 25,4 mm, Dreiradius – mit l1 = D und l2 = 0,5D)

Die Dicke der Membran E muss im Bereich von bis zu 0,05 D liegen, die Dicke wird aus der Bedingung der Abwesenheit von Verformung unter dem Einfluss von Δpv bei bekannter Streckgrenze des Materials bestimmt. Ist die tatsächliche Dicke der Membran geringer als die berechnete, wird der Fehler δE zum Fehler bei der Bestimmung des Abflusskoeffizienten (12.18) addiert.

Die Länge des zylindrischen Teils des Membranlochs sollte im Bereich von 0,005D bis 0,02D liegen; wenn die Dicke den letzten Wert überschreitet, wird vom Auslassende aus eine konische Oberfläche mit einem Kegelwinkel von 45 ± 15° erstellt.

Die Druckmessungen p1 und p2 erfolgen im Winkelverfahren entweder durch separate zylindrische Löcher (Abb. 12.4, a) oder aus zwei Ringkammern, die jeweils durch einen Ringschlitz oder eine Gruppe von Löchern gleichmäßig mit dem Innenhohlraum der Rohrleitung verbunden sind über den Umfang verteilt (Abb. 12.4, b). Der Aufbau der Auswahlvorrichtungen für Membranen und Düsen ist gleich. Blendengeräte mit Ringkammern sind vor allem bei lokalen Strömungsstörungen bequemer zu verwenden, da die Ringkammern einen Druckausgleich am Rohrumfang gewährleisten, was eine genauere Messung des Druckabfalls bei verkürzten geraden Abschnitten des Rohrs ermöglicht Pipeline

Bei den Flansch- und Drei-Radius-Druckauswahlmethoden wird im ersten Fall die Differenz durch separate zylindrische Löcher gemessen, die im Abstand voneinander angeordnet sind
mm und im zweiten aus den Ebenen des Zwerchfells (Abb. 12.4, c). Der Abflusskoeffizient C hängt von der Art der Druckauswahl ab.

Bei der Installation von Drosselvorrichtungen müssen eine Reihe von Bedingungen eingehalten werden, die sich auf den Messfehler auswirken.

Die Drosselvorrichtung in der Rohrleitung muss senkrecht zur Rohrleitungsachse angeordnet sein. Bei Membranen sollte die Nichtsenkrechtheit 1° nicht überschreiten. Die Achse der Drosselvorrichtung muss mit der Achse der Rohrleitung übereinstimmen. Die Verschiebung der Achse der Öffnung der Drosselvorrichtung relativ zur Achse der Rohrleitung sollte nicht größer sein Wenn die Achsverschiebung den angegebenen Wert überschreitet, aber kleiner ist, wird δex = 0,3 % zum Fehler des Abgaskoeffizienten in (12.18) addiert. Überschreitet die Achsverschiebung den vorgegebenen Grenzwert, ist der Einbau der Steuerung nicht zulässig.

Der 2D-Abschnitt der Rohrleitung vor und nach der Drosselvorrichtung muss zylindrisch und glatt sein und darf keine Vorsprünge sowie sichtbare Wucherungen und Unregelmäßigkeiten durch Nieten, Schweißnähte usw. aufweisen. Die Rohrleitung gilt als zylindrisch, wenn die Abweichung des Durchmessers ihren Durchschnittswert nicht überschreitet. Andernfalls, wenn im Abstand lh zum Leitsystem die Höhe der Leiste h zwei Bedingungen erfüllt

dann wird δh = 0,2 % zum Fehler des Abflusskoeffizienten addiert.

Eine wichtige Voraussetzung ist die Notwendigkeit, einen gleichmäßigen Durchfluss vor und nach dem Eintritt in die Öffnung sicherzustellen. Dieser Durchfluss wird durch das Vorhandensein gerader Rohrleitungsabschnitte einer bestimmten Länge vor und nach der Drosselvorrichtung gewährleistet. In diesen Bereichen sollten keine Vorrichtungen installiert werden, die die Hydrodynamik der Strömung am Ein- oder Auslass der Drosselvorrichtung verfälschen könnten. Die Länge dieser Abschnitte muss so bemessen sein, dass durch Bögen, Ventile und T-Stücke verursachte Strömungsverzerrungen ausgeglichen werden können, bevor sich die Strömung der Drosselvorrichtung nähert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Strömungsverzerrungen vor der Drosseleinrichtung stärker ausgeprägt sind und hinter dieser, also den Ventilen, deutlich weniger ins Gewicht fallen

Tabelle 12.2

Die kleinsten relativen Längen des linearen Abschnitts zur Membran

№	Name des lokalen Widerstands	Chancen			R
		ak	ZU	sk	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,75	0,8
1	Absperrschieber, Kugelhahn mit gleicher Bohrung	11,5	82	6,7	12	12	12	13	15	19	24	30
2	Steckhahn	14,5	30,5	2,0	16	18	20	23	26	30	UND	34
3	Absperrhahn, Ventil	17,5	64,5	4,1	18	18	19	22	26	A	38	44
4	Dämpfer	21,0	38,5	1,4	25	29	32	36	40	45	4/	50
5	Verwirrt	5,0	114	6,8	5	5	6	6	U	16	11	zi
6	Symmetrische scharfe Verengung	30,0	0,0	0,0	30	30	30	30	30	30	30	30
7	Diffusor	16,0	185	7,2	16	16	17	18	21	31	40	E4
8	Symmetrische scharfe Expansion	47,5	54,5	1,8	51	54	58	64	70	77	80	84
9	Einzelner Ellenbogen	10,0	113	5,2	10	11	11	14	18	28	36	46

Es wird empfohlen, Ventile, insbesondere Steuerventile, nach dem Steuergerät zu installieren. Die Länge Lк des geraden Abschnitts vor der Drosselvorrichtung hängt vom relativen Durchmesser β, dem Durchmesser der Rohrleitung D und der Art des lokalen Widerstands vor dem geraden Abschnitt ab.

Konstante Koeffizienten abhängig von der Art des lokalen Widerstands. Ihre Größe und die kleinsten Werte von Lк1/D für neun Arten lokaler Widerstände sind in der Tabelle angegeben. 12.2.

Also für die Art des lokalen Widerstands „Ventil, Kugelhahn mit vollem Durchgang“ at, at Die Länge des geraden Abschnitts L2 nach der Drosseleinrichtung hängt nur von der Anzahl For ab und bei = 0,8 ist es zulässig, die Länge gerader Abschnitte vor dem Steuersystem auf einen Wert zu reduzieren, der einen zusätzlichen Fehler δL verursacht, der ±1 % nicht überschreitet. Der Fehler wird mit dem Wert δс0 summiert und anhand der Formel berechnet

wobei das Verhältnis der tatsächlichen Länge des geraden Abschnitts zur berechneten Länge ist. Genauigkeit entspricht

Es ist zulässig, die Länge des linearen Abschnitts nach dem Steuersystem um die Hälfte zu reduzieren, in diesem Fall beträgt der zusätzliche Fehler jedoch den Abgaskoeffizienten

Es ist notwendig, dass das kontrollierte Medium den gesamten Querschnitt der Rohrleitung ausfüllt und sich der Phasenzustand des Stoffes beim Durchgang durch die Drosselvorrichtung nicht ändert. Kondenswasser, Staub, Gase oder Sedimente aus der kontrollierten Umgebung dürfen sich nicht in der Nähe der Drosselvorrichtung ansammeln.

Das Differenzdruckmessgerät ist über zwei Verbindungsleitungen (Impulsrohre) mit einem Innendurchmesser von mindestens 8 mm mit der Drosseleinrichtung verbunden. Die Länge der Verbindungsleitungen ist bis zu 50 m zulässig. Aufgrund der Möglichkeit großer dynamischer Fehler wird jedoch nicht empfohlen, Leitungen mit einer Länge von mehr als 15 m zu verwenden.

Um den Durchfluss korrekt zu messen, muss der Druckabfall am Eingang des Differenzdruckmessers gleich der von der Drosselvorrichtung erzeugten Druckdifferenz sein, d. h. Die Differenz vom Drosselgerät zum Differenzdruckmesser muss verzerrungsfrei übertragen werden.

Dies ist möglich, wenn der Druck, den die Mediensäule in beiden Verbindungsrohren erzeugt, gleich ist. Unter realen Bedingungen kann diese Gleichheit verletzt werden. Bei der Messung des Gasdurchflusses kann die Ursache hierfür beispielsweise die Ansammlung von Kondensat in ungleichen Mengen in den Verbindungsleitungen sein, bei der Messung des Flüssigkeitsdurchflusses hingegen die Ansammlung freigesetzter Gasblasen. Um dies zu vermeiden, müssen Verbindungsleitungen entweder vertikal oder geneigt mit einem Gefälle von mindestens 1:10 verlaufen und an den Enden der geneigten Abschnitte müssen Kondensat- oder Gassammler vorhanden sein. Darüber hinaus sollten beide Impulsrohre nebeneinander platziert werden, um eine ungleichmäßige Erwärmung oder Abkühlung zu vermeiden, was zu einer ungleichen Dichte der sie füllenden Flüssigkeit und damit zu zusätzlichen Fehlern führen kann. Bei der Messung des Dampfdurchflusses ist es wichtig, in beiden Impulsrohren gleiche und konstante Kondensatmengen sicherzustellen, was durch den Einsatz von Ausgleichsgefäßen erreicht wird.

An ein Drosselgerät können mehrere Differenzdruckmessgeräte angeschlossen werden. In diesem Fall ist es zulässig, die Verbindungsleitungen eines Differenzdruckmessgeräts mit den Verbindungsleitungen eines anderen zu verbinden.

Bei der Messung des Flüssigkeitsdurchflusses wird empfohlen, das Differenzdruckmessgerät unterhalb der Drosselvorrichtung 1 zu installieren, um zu verhindern, dass Gas, das aus der fließenden Flüssigkeit freigesetzt werden kann, in die Verbindungsleitungen und das Differenzdruckmessgerät gelangt (Abb. 12.5, a).

Reis. 12.5. Diagramm der Verbindungsleitungen bei der Messung des Flüssigkeitsdurchflusses mit einem Difmatometer, das unterhalb (i) und oberhalb (b) der Drosselvorrichtung installiert ist:

1 - Verengungsgerät; 2 - Absperrventile; 3 - Spülventil; 4 - Gassammler;

5 - Trenngefäße

Bei horizontalen und geneigten Rohrleitungen sollten Verbindungsleitungen über Absperrventile 2 an die untere Rohrhälfte (jedoch nicht ganz unten) angeschlossen werden, um zu verhindern, dass Gas oder Sedimente aus der Rohrleitung in die Leitungen gelangen. Wenn das Differenzdruckmessgerät noch über der Drosselvorrichtung installiert ist (Abb. 12.5, b), müssen an den höchsten Punkten der Verbindungsleitungen Gassammler 4 mit Spülventilen installiert werden. Besteht die Verbindungsleitung aus einzelnen Abschnitten (z. B. beim Umfahren eines Hindernisses), werden am höchsten Punkt jedes Abschnitts Gassammler installiert. Bei der Installation eines Differenzdruckmessgeräts über der Drosselvorrichtung werden die Rohre in der Nähe dieser mit einem U-förmigen Bogen verlegt, der mindestens 0,7 m unter die Rohrleitung fällt, um die Möglichkeit zu verringern, dass Gas aus der Leitung in die Verbindungsleitungen gelangt. Die Entlüftung der Verbindungsleitungen erfolgt über die Ventile 3.

Bei der Messung des Durchflusses aggressiver Medien in den Verbindungsleitungen werden Abscheidegefäße 5 möglichst nahe an der Drosseleinrichtung installiert. Die Verbindungsleitungen zwischen Abscheidegefäß und Differenzdruckmessgerät sowie das Gefäß selbst sind teilweise mit einer neutralen Flüssigkeit gefüllt , dessen Dichte größer ist als die Dichte des gemessenen aggressiven Mediums. Der Rest des Behälters und die Leitungen bis zur Öffnung sind mit einem kontrollierten Medium gefüllt. Folglich befindet sich die Grenzfläche zwischen dem kontrollierten Medium und der Trennflüssigkeit innerhalb des Behälters und die Grenzflächenniveaus in beiden Behältern müssen gleich sein.

Die Trennflüssigkeit wird so ausgewählt, dass sie mit dem Regelmedium nicht chemisch in Wechselwirkung tritt, sich nicht mit diesem vermischt, keine Ablagerungen bildet und nicht aggressiv gegenüber dem Material der Behälter, Verbindungsleitungen und des Differenzdruckmessers ist. Die am häufigsten verwendeten Trennflüssigkeiten sind Wasser, Mineralöle, Glycerin und Wasser-Glycerin-Gemische.

Bei der Messung des Gasdurchflusses empfiehlt es sich, das Differenzdruckmessgerät oberhalb der Drosseleinrichtung zu installieren, damit in den Verbindungsleitungen gebildetes Kondensat in die Rohrleitung abfließen kann (Abb. 12.6, a). Die Anschlussleitungen müssen über Absperrventile 2 an die obere Hälfte der Drosseleinrichtung angeschlossen werden, eine senkrechte Verlegung empfiehlt sich. Wenn eine vertikale Verlegung der Verbindungsleitungen nicht möglich ist, sollten diese mit einer Neigung zur Rohrleitung bzw. zum Kondensatsammler verlegt werden 4. Ähnliche Anforderungen sind zu erfüllen, wenn sich das Differenzdruckmessgerät unterhalb der Drosseleinrichtung befindet (Abb. 12.6, b). Bei der Durchflussmessung aggressiver Gase müssen Abscheidegefäße in die Verbindungsleitungen eingebaut werden.

Reis. 12.6. Diagramm der Verbindungsleitungen bei der Messung des Gasdurchflusses mit der Installation eines Differenzdruckmessgeräts oberhalb (i) und unterhalb (b) der Drosselvorrichtung:

1 - Verengungsgerät; 2 - Absperrventile; 3 - Spülventil; 4 - Kondensatsammler

Reis. 12.7. Diagramm zur Erläuterung des Zwecks des Ausgleichs von Kondensationsgefäßen bei der Messung des Dampfdurchflusses:

a-c - Stufen der Druckdifferenzmessung

Bei der Messung des Durchflusses von überhitztem Wasserdampf werden nicht isolierte Verbindungsleitungen mit Kondensat gefüllt. Der Kondensatstand und die Temperatur in beiden Leitungen müssen bei jedem Durchfluss gleich sein.

Zur Stabilisierung des oberen Kondensatspiegels in beiden Verbindungsleitungen sind in der Nähe der Drosseleinrichtung Ausgleichskondensationsgefäße installiert. Der Zweck von Ausgleichsgefäßen lässt sich anhand von Abb. erläutern. 12.7. Nehmen wir an, dass bei fehlenden Ausgleichsgefäßen und einem bestimmten Dampfdurchsatz der Kondensatspiegel in beiden Impulsrohren gleich ist. Wenn die Durchflussrate an der Drosselvorrichtung zunimmt, nimmt der Druckabfall zu, wodurch sich der untere Membrankasten zusammenzieht und der obere streckt (Abb. 12.7, b). Aufgrund von Volumenänderungen der Kästen fließt Kondensat aus dem „positiven“ Impulsrohr in die untere „plus“-Kammer des Differenzdruckmanometers, was zu einem Absinken des Füllstands darin um den Betrag h führt. Aus der oberen „Minus“-Kammer des Differenzdruckmanometers wird Kondensat in das Impulsrohr und in die Dampfleitung gedrückt, die Höhe der Kondensatsäule bleibt jedoch unverändert. Durch den daraus resultierenden Unterschied im Kondensatniveau entsteht ein Druckabfall hρg, der den Druckabfall verringert in einer Verengungseinrichtung. Somit wird das Differenzdruckmessgerät von der Differenz beeinflusst, d. h. Die Messwerte des Durchflussmessers werden unterschätzt. Es ist leicht zu erkennen, dass der absolute Messfehler mit zunehmenden Änderungen der Durchflussrate zunimmt.

Offensichtlich kann der Fehler durch Verringern von h verringert werden. Dazu werden an den Enden der Impulsrohre Ausgleichskondensationsgefäße (Abb. 12.8) installiert – horizontal angeordnete Zylinder mit großem Querschnitt. Da der Querschnitt dieser Gefäße groß ist, ändert sich der Pegel des aus ihnen abfließenden Kondensats kaum, sodass die mit einem Differenzdruckmessgerät gemessene Differenz Δpd als gleich der Differenz angesehen werden kann in einer Verengungseinrichtung.

Reis. 12.8. Diagramm der Verbindungsleitungen bei der Messung des Dampfdurchflusses mit Einbau eines Differenzdruckmessers unterhalb (a) und oberhalb (b) der Drosselvorrichtung:

1 - Verengungsgerät; 2 - Ausgleichsgefäße; 3, 4 - Absperr- und Spülventile;

Variable Differenzdurchflussmesser bestehen aus Vorrichtungen, die eine lokale Verengung in der Rohrleitung bilden (Drosselvorrichtungen) und Differenzdruck-Differenzdruckmessgeräten.

Das Funktionsprinzip von Verengungsgeräten ist wie folgt: Wenn ein Flüssigkeits-, Gas- oder Dampfstrom in einem verengten Abschnitt einer Rohrleitung strömt, wandelt sich ein Teil der potentiellen Druckenergie in kinetische Energie um. Die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit erhöht sich, wodurch in der Drosselvorrichtung ein Druckabfall entsteht, dessen Größe von der Strömungsgeschwindigkeit des Stoffes abhängt.

Konstriktionsvorrichtungen werden in zwei Gruppen unterteilt: normalisierte und nicht normalisierte. Zur ersten Gruppe gehören Membranen, Düsen und Venturirohre. Membranen und Düsen werden in kreisförmigen Rohrleitungen mit einem Durchmesser von mindestens 50 mm und ein Venturi-Rohr in einer Rohrleitung mit einem Durchmesser von mindestens 100 mm eingebaut.

Zur zweiten Gruppe von Drosselgeräten gehören Doppelmembranen, Düsen mit 1/4-Kreisprofil und andere Geräte, die zur Messung des Durchflusses viskoser Flüssigkeiten mit kleinen Rohrleitungsdurchmessern verwendet werden.

Membranen(Abb. 31) Es gibt Kammer A – Auswahl der Druckimpulse über Ringkammern und Tubeless B – Auswahl der Druckimpulse über Löcher (Tabelle 13). Die Dicke des Membrantellers muss weniger als 0,1 D betragen (D ist der Nenndurchmesser der Rohrleitung).

Kammermembranen bestehen aus einer Scheibe, einer Dichtung und zwei Ringkammern. Ringkammern messen den Druck vor und nach der Membran. Die Dicke der Scheibe beträgt 3 mm für Rohrleitungen mit Durchmesser D< 150 мм и 6 мм для трубопроводов диаметром 150 < D < 400 мм.

Düsen können für Rohre mit einem Durchmesser von mindestens 50 mm verwendet werden. Das Düsendiagramm ist in Abb. dargestellt. 32. Der obere Teil entspricht der Auswahl der Druckimpulse über eine Ringkammer, der untere Teil entspricht der Auswahl über Löcher. Sie werden in Kleinserien hergestellt.

Das Venturirohr hat einen sich allmählich verjüngenden Querschnitt, der sich dann auf seine ursprüngliche Größe ausdehnt. Aufgrund dieser Form ist der Druckverlust darin geringer als bei Membranen und Düsen. Das Venturirohr besteht aus Ein- und Auslasskegeln und einem zylindrischen Mittelteil (Abb. 33).

Ein Venturirohr heißt lang, wenn der Durchmesser des Auslasskegels gleich dem Durchmesser der Rohrleitung ist, und kurz, wenn er kleiner als der Durchmesser der Rohrleitung ist.

Blendengeräte sind einfache, kostengünstige und zuverlässige Mittel zur Durchflussmessung. Die Kalibriercharakteristik von Standard-Restriktionsgeräten kann rechnerisch ermittelt werden, sodass kein Bedarf an Standard-Durchflussmessern besteht. Die Drosselvorrichtung ist für jeden Durchflussmesser individuell.

Von den aufgeführten Drosselvorrichtungen haben Membranen die größte Verwendung gefunden, daher geben wir Beispiele für die Berechnung einer Membran zur Messung des Durchflusses von Wasser und feuchter Luft (Gas).

Die Berechnung der Drosselvorrichtung besteht in der Bestimmung der Abmessungen ihrer Durchgangsöffnung.

1. Ermitteln Sie das Produkt aus dem Durchflusskoeffizienten a und dem Verhältnis der Durchflussfläche der Membranen zur Rohrleitungsfläche a:

2. Wir berechnen die Reynolds-Kriterien entsprechend den geschätzten und minimalen Kosten:

3. Mithilfe des Produkts von einhundert anhand des Diagramms (Abb. 34) bestimmen wir den Wert von a und a:

4. Berechnen Sie den Druckverlust durch den Einbau der Membran

Der tatsächliche Druckverlust durch den Einbau der Membran liegt unter dem zulässigen Wert.

1. Wir bestimmen den Durchmesser des Membrandurchgangs bei Betriebstemperatur:

6. Ermitteln Sie den Durchmesser des Durchgangs bei einer Temperatur von 20 °C:

7. Wir überprüfen die Berechnung anhand der Formel:

1. Bestimmen Sie die Dichte feuchter Luft:

2. Ermitteln Sie den ungefähren Wert des Produkts von einhundert unter Verwendung des Expansionskoeffizienten e = 1:

1. Wir berechnen das Reynolds-Kriterium für die Auslegung und Mindestluftdurchsätze:
2. Anhand der Grafik (siehe Abb. 34) ermitteln wir die Näherungswerte von a und a. Sie betragen 0,445 bzw. 0,673.
3. Den Wert des Ausdehnungskoeffizienten e ermitteln wir aus der Grafik (Abb. 36) - e = 0,975.
4. Lassen Sie uns den Wert des Produkts a a 8 = 0,292 klären. 0,975 = 0,287.

1. Mit dem verfeinerten Produkt a a 8 ermitteln wir a und a (siehe Abb. 34):

Der resultierende Wert ist weniger als akzeptabel.

1. Wir berechnen den Druckverlust durch die Drosselvorrichtung (siehe Abb. 35): AP d = 55 %;

10. Überprüfen Sie die Berechnung anhand der Formel

Gleicher Typ nach Gerät Differenzdruckmessgeräte und sekundäre Instrumente können für verschiedene Messbedingungen verwendet werden.

Durchflussmesser Geräte mit Drossel sind universell; sie werden zur Messung des Durchflusses fast aller einphasigen (manchmal zweiphasigen) Medien in einem weiten Bereich von Drücken, Temperaturen und Rohrleitungsdurchmessern verwendet.

Einführung

Die Automatisierung technologischer Prozesse ist einer der entscheidenden Faktoren für die Steigerung der Produktivität und die Verbesserung der Arbeitsbedingungen. Alle bestehenden und im Bau befindlichen Industrieanlagen sind in gewissem Umfang mit Automatisierungsgeräten ausgestattet.

Projekte für die komplexesten Industrien, insbesondere in der Eisenmetallurgie, Ölraffination, Chemie und Petrochemie, in Mineraldüngerproduktionsanlagen, Energie- und anderen Industrien, sorgen für eine umfassende Automatisierung einer Reihe technologischer Prozesse.

Automatisierungswerkzeuge werden auch im Wohnungsbau und in sozialen Einrichtungen in Klima-, Entrauchungs- und Energieversorgungssystemen eingesetzt.

Auch die Automatisierung des technologischen Prozesses in der Holzbearbeitung ist vielversprechend. Zum Beispiel die Automatisierung einer Trockenkammer, bei der die Qualität des Produkts von einer genauen und rechtzeitigen Regulierung der Hauptparameter abhängt.

Aufgabe zur Kursgestaltung

Dana Chargentrocknungskammer, beladen mit Material, das von einem Gabelstapler bewegt wird. Der Trocknungsprozess darin findet periodisch statt.

Zur Berechnung des ATS sind die einstellbaren Parameter die Temperatur des Trocknungsmittels und der Dampfdruck.

Statische und dynamische Eigenschaften des Automatisierungsobjekts

Für ein bestimmtes Objekt benötigen Sie:

Entwickeln Sie ein funktionales Automatisierungsdiagramm, wählen Sie Instrumente und Automatisierungsgeräte aus und erstellen Sie Spezifikationen für Instrumente und Automatisierungsgeräte.

Führen Sie eine technische Berechnung des automatischen Steuerungssystems für einen bestimmten Parameter durch.

Entwickeln Sie ein schematisches Diagramm der automatischen Steuerung für einen bestimmten Parameter

Entwickeln Sie einen allgemeinen Überblick über den Schild

Erstellen Sie einen Stromversorgungsschaltplan mit Berechnung und Auswahl von Steuer- und Schutzgeräten.

Funktionsdiagramm der Automatisierung

Bei der Gestaltung von Automatisierungssystemen für technologische Prozesse in der Forst- und Holzindustrie werden alle technischen Lösungen zur Automatisierung von Maschinen, Aggregaten oder einzelnen Abschnitten des technologischen Prozesses in Automatisierungsdiagrammen dargestellt.

Automatisierungsdiagramme sind das wichtigste technische Dokument, das die Struktur und die funktionalen Verbindungen zwischen dem technologischen Prozess, Instrumenten, Überwachungs- und Steuergeräten definiert und die Art der Automatisierung technologischer Prozesse widerspiegelt.

Bei der Entwicklung von Prozessautomatisierungsschemata müssen folgende Hauptaufgaben gelöst werden:

Sammlung und primäre Verarbeitung von Informationen;

Übermittlung von Informationen an den Disponenten;

Kontrolle von Abweichungen technologischer Parameter;

Automatik und Fernbedienung;

Berechnung des Restriktionsgeräts.

Daten zur Berechnung des Restriktionsgeräts.

Innendurchmesser der Rohrleitung D 20, mm
Absoluter Druck p, MPa
Masse maximaler Dampfdurchfluss, Q m max, kg/h
Membranmaterial
Verfügbar bis zur Membran	Durch Mischen. Ströme
Rohrmaterial
Dampftemperatur t, °C
Durchschnittlicher Dampfverbrauch Q avg (0,5¸0,7)Q m. max = 0,68Q m. max , kg/h
Mindestdurchfluss Q min =(0,25¸0,33)Q m = 0,31 Q m kg/h
Zulässiger Druckverlust ð p.d. = (0,05¸0,1)ð = 0,085 ð, kPa

2. Dynamische Viskosität von Dampf:

Korrekturfaktor für Metallausdehnung K t:

Innendurchmesser der Rohrleitung: D = D 20 K t = 150 1,0029 = 150,435 mm

Abhängig vom maximal geregelten Dampfdurchsatz Q m max wird aus den Zahlen der Reihe Q pr die nächstgrößere Zahl ausgewählt:

Q m max = 7000 Þ Q pr = 8000 kg/h

Die gewählte Zahl ist die obere Messgrenze auf der Skala eines Differenzdruckmessers bzw. Messgerätes:

Wir ermitteln den berechneten zulässigen Druckverlust:

r` p.d. = 0,085 × 0,784 =0,067 MPa = 67 kPa

Definieren wir eine Hilfsgröße:

Unter Verwendung des berechneten Werts von C und des angegebenen Werts von p p.d ermitteln wir den gewünschten Wert von Dp n und den ungefähren Wert von m mithilfe des Nomogramms:

Dð n = 100 kPa

Re gr Düse = 10,5 10 4

Bestimmen wir den Korrekturfaktor e für die Dampfausdehnung anhand des im Handbuch dargestellten Nomogramms:

;

10. Berechnen Sie die Hilfsgröße ma:

11. Bestimmen Sie den Modul m und den Durchflusskoeffizienten a aus dem Wert ma:

12. Bestimmen Sie den Druckverlust über der Membran mit der Formel:

Mit dem gefundenen Wert m bestimmen wir den geschätzten Durchmesser der Öffnung der Drosselvorrichtung unter Betriebsbedingungen:

Basierend auf der gefundenen Größe d unter Berücksichtigung des Längenausdehnungskoeffizienten des Membranmaterials Kt:

Die Berechnung wird überprüft:

Wir ermitteln den Rechenfehler:

Korrekturen in der Berechnung sind erforderlich, da δ > 0,2 %. Wir nehmen den Innendurchmesser der Rohrleitung d = 73 mm und wiederholen die Berechnung:

Berechnung und Auswahl der Regulierungsbehörde.

Regulierungsbehörden sind der Hauptteil der Regulierungsbehörden. Sie dienen dazu, die Durchflussrate eines Stoffes zu ändern, der dem regulierten Objekt entnommen oder zugeführt wird. RO sind variable hydraulische Widerstände, die in der Rohrleitung installiert werden. Die Drosselung des fließenden Stroms erfolgt durch Veränderung des Strömungsquerschnitts des Drosselkörpers mithilfe eines Ventils. Regelventile funktionieren normal, wenn die Regelgrenzen zwischen 10 % und 90 % des Kapazitätsfaktors des Ventils liegen. Je länger der Verschlusshub ist, desto sanfter ist die Regelung.

Ausgangsdaten zur Berechnung

Innendurchmesser der Dampfleitung D, mm
Absoluter Dampfdruck am Einlass p 0, kPa
Maximaler Dampfdurchsatz G max. , kg/h
Rohrleitungslänge bis RO, L1, m
Lokale Resistenzen gegen RO: Scharfe Kurven (n1 Kurven im Winkel a)
Abgewinkelter Verwirrer
Mindestdampfverbrauch G min, kg/h
Länge der Dampfleitung nach RO, L2, m
Absoluter Ausgangsdruck p k, kPa
Dampfrohre – Mit Korrosion verschweißt
Druck p 2 nach RO: p 2 = p 1 -(0,3¸0,4) (p 0 -p) = p 1 -0,32(p 0 -p);

Berechnung der Dichte von überhitztem Dampf gemäß der im Handbuch enthaltenen Tabelle:

ρ = 3,756 kg/m 3

Dynamische Dampfviskosität:

Bestimmen wir die Reynolds-Zahl bezogen auf den Rohrleitungsdurchmesser bei G min. Die Berechnung kann unter der Bedingung Re ³ 2000 fortgesetzt werden.

Bestimmen wir den Reibungskoeffizienten l für ein gegebenes R e:

Bestimmen wir die Gesamtlänge der Pipeline:

Bestimmen wir die Durchschnittsgeschwindigkeit in der Dampfleitung bei G max:

Bestimmen wir den Druckverlust durch Reibung in kPa in geraden Abschnitten der Dampfleitung bei G max:

Wir ermitteln den Druckverlust in lokalen Widerständen bei G max.

6.1. Übung
für Studienleistungen im Fachgebiet
„Management, Zertifizierung und Innovation“
zum Thema: „Berechnung eines Mediumdurchflussmessgerätes“

1) Berechnen Sie den Durchmesser einer normalen Membran aus Stahl der Güteklasse 1Х18Н9Т zur Messung des Massenstroms des Mediums mit der Methode des variablen Druckabfalls gemäß den in der Tabelle angegebenen Ausgangsdaten. 1. Die Optionsnummer wird anhand der letzten Ziffer des Studentencodes ausgewählt.

2) Zeichnen Sie auf einem Blatt im A2-Format eine Zeichnung der Montage der Membran in der Messleitung und ein Diagramm des Aufbaus des Messgeräts zur Messung des Differenzdrucks.

Tabelle 6.1

Ausgangsdaten zur Berechnung

	Rohrdurchmesser bei Temperatur 20 °C, D 20, mm	Absoluter Mitteldruck, p, MPa	Temperatur des Messmediums, t, °C	Maximaler Durchfluss des Mediums, Q max, kg/h	Durchschnittlicher Medienverbrauch, Q avg, kg/h	Zulässiger Druckverlust, mm Wassersäule. Kunst.	Zu messendes Medium	Rohrmaterial

6.2. Das Verfahren zur Berechnung des Restriktionsgeräts

Es werden erste Daten für eine bestimmte Option angezeigt:

a) gemessenes Medium – ...;

b) der höchste gemessene Massendurchfluss, kg/h;

c) durchschnittlicher gemessener Massenstrom, kg/h;

d) absoluter Druck des Mediums vor der Drosselvorrichtung, kgf/cm 2 (nehmen Sie 1 kgf/cm 2 = 0,1 MPa);

e) Temperatur des Mediums vor der Drosselvorrichtung, °C;

e) Innendurchmesser der Messleitung vor der Drosseleinrichtung bei einer Temperatur von 20 °C: D 20 = ... mm;

g) zulässiger Druckverlust bei einem Durchfluss von Q max = ... mm Wasser. Kunst.;

h) Rohrleitungsmaterial – Stahlsorte...

6.2.1. Ermittlung fehlender Daten für Berechnungen

1. Dichte des Mediums unter Betriebsbedingungen (ermittelt nach Tabelle A.1 oder A.2):

r = ... kg/m 3.

2. Dynamische Viskosität des Mediums (für Wasser – Tabelle A.3, für Dampf – Abb. A.1):

m = … kgf×s/m 2.

3. Korrekturfaktor für die Wärmeausdehnung des Rohrleitungsmaterials (Abb. A.2):

4. Innendurchmesser der Rohrleitung unter Betriebsbedingungen:

, mm.

5. Adiabatischer Index (ermittelt für Wasserdampf gemäß der Grafik - Abb. A.3):

6.2.2. Auswahl einer Drosselvorrichtung und eines Differenzdruckmessgeräts

6. Als Verengungsvorrichtung wählen wir eine normale Kammermembran aus 1Х18Н9Т-Stahl.

7. Um den Differenzdruck zu messen, verwenden wir ein Differenzdruckmessgerät oder einen Differenzdruckwandler (geben Sie Typ und Modell des Differenzdruckmessers oder Differenzdruckwandlers an – siehe Tabelle P.4, oder P.5, oder P.6 – optional). ).

8. Obere Messgrenze des Differenzdruckmanometers (ausgewählt entsprechend der Normreihe, siehe Empfehlungen im Anhang):

Q p = …, kg/h.

6.2.3. Berechnung

9. Nenndifferenzdruck des Differenzdruckmanometers begrenzen (ausgewählt entsprechend der Normreihe, siehe Empfehlungen im Anhang):

= ..., kgf/cm 2 = ..., kgf/m 2.

10. Hilfsmenge ma:

,