Цена 42 коп.
ж
ооооооеооо’
в,	оналов
Измерение
РАСКОЛА
И КОЛИЧЕСТВА
ЖИДКОСТИ,
ГАЗА И ПАРА.
ГОСЭНЕРГОИЗ А А

БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 50
В. II. МОНАХОВ
ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА
И КОЛИЧЕСТВА
ЖИДКОСТИ,
ГАЗА И ПАРА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА	1962	ЛЕНИНГРАД
Редакционная коллегия:
И. В. Антик, Л. И. Вертинов, С. Н. Вешеневский,
В. С. Кулебакин, В. Э. Низе, В. С. Малов, Л. Д. Смирнов,
В. С. Сотсков
ЭЭ-5(4)-3
Книга содержит систематизированные сведения
о распространенных в промышленности методах измере-
ния расхода и количества жидкости, газа и пара, со-
держит описание принципов действия и теоретически»
основ применяемых для этой цели приборов, сведения
о правилах их монтажа и эксплуатации. В книге приве-
дены данные, необходимые для проведения элементар-
ных проверочных расчетов расходомеров переменного
перепада давлений. В книге дано также описание спо-
собов измерения расхода, не получивших еще широкого
промышленного применения.
Книга рассчитана на инженерно-технических работ-
ников различных отраслей промышленности, осущест-
вляющих автоматизацию производства, но не имеющих
специальных знаний и подготовки в области контроль-
но измерительной техники.
0П2.15 Монахов Валентин Иванович
М 77 Измерение расхода и количества жидкости, газа
и пара, М.—Л., Госэнергоиздат, 19G2,
128 с. с черт. (Б-ка по автоматике, вып. 50)
6П2.15
Редактор Л. И. Шипетин
Сдано в набор 14/ХП 1961 г.
т-00380. Бумага 84х108'/а
Тираж 23 000 эка.
Технический редактор М. М. Широкова
Подписано к печати 9/II 1962 г
6,56 п. л.	Уч.-нзд. л. 8,3 .
Цена 42 коп.	Заказ 693
Типографии Госэпергоиздата. Москва, Шлюзовая наб., 10.
Глава первая
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
РАСХОДА И КОЛИЧЕСТВА
Рассматривая приборы, служащие для измерения расхода и
количества веществ, представляется возможным классифицировать
их по различным признакам. Здесь следует считать целесообраз-
ным наметить такую классификацию, которая отражала бы основ-
ные принципы работы приборов, положенные в основу измерения
и отражающие физику протекающих при этом явлений. С этой точ-
ки зрения принята классификация по принципу действия.
В классификацию включены только те первичные приборы, ко-
торые рассматриваются в настоящей книге.
Прежде всего следует различать приборы для измерения рас-
хода и приборы для измерения количества, или расходомеры и
счетчики.
1-1. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА
Расходомерами называются такие приборы, которые измеряют
расход вещества, т. е. количество вещества, протекающего по тру-
бопроводу в единицу времени.
По способам измерения расходомеры можно разделить на:
1)	расходомеры переменного перепада давления — приборы,
принцип действия которых основан на измерении перепада давле-
ния на установленном внутри трубопровода сужающем устройстве;
этот перепад давления служит мерой расхода протекающего по тру-
бопроводу вещества;
2)	расходомеры обтекания — приборы, принцип действия кото-
рых основан на восприятии динамического напора протекающего
по трубопроводу вещества чувствительным элементом прибора (по-
плавком, поршнем, гидродинамической трубкой и т. nJ), помещенным
в поток; в результате этот чувствительный элемент перемещается,
и величина перемещения служит мерой расхода;
3)	расходомеры с непрерывным движением приемных
устройств — приборы, чувствительный элемент которых под дейст-
вием динамических усилий потока совершает вращательное или ко-
лебательное движения; скорость движения чувствительного элемен-
та служит мерой расхода;
ф) электрические расходомеры — приборы, принцип действия ко-
торых основан на измерении изменяющихся в зависимости от рас-
хода электрических параметров системы: измеряемое вещество —
чувствительный элемент прибора; величина какого-либо выбранного
I*	3
для измерения электрического параметра служит мерой расхода;
5) тепловые расходомеры — приборы, принцип действия кото-
рых основан на измерении служащего мерой расхода количества
тепла, отданного каким-либо нагретым элементом потоку вещества;
6) ультразвуковые расходомеры — приборы, принцип действия
которых основан на измерении параметров ультразвуковых колеба-
ний, распространяющихся в потоке измеряемого вещества.
1-2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА
Приборами для измерения количества вещества (счетчиками)
называются приборы, которые измеряют количество вещества, т. е.
суммарный объем или вес вещества, протекающего по трубопрово-
ду за какой-то отрезок времени — час, сутки и т. д.
Рис. 1. Классификация прпбэро» для измерения расхода
жидкости, газа и пара.
Существуют счетчики следующих видов;
а)	скоростные счетчики, принцип действия которых основан на
суммировании числа оборотов помешенного в поток вращающегося
устройства прибора за какой-либо отрезок времени, причем скорость
вращения этого устройства пропорциональна средней скорости
потока вещества в месте установки прибора;
4
б)	объемные счетчики, принцип действия которых основан на
суммировании объемов вещества, вытесненных из измерительной
камеры прибора за какой-либо отрезок времени;
в)	весовые счетчики, принцип действия которых основан на
измерении количества порций вещества, отмеряемых при наруше-
ние. 2. Классификация приборов для измерения количества жидкости
и газа.
нии равновесия мерного сосуда в результате его заполнения изме-
ряемым веществом.
Первые два типа счетчиков получили наибольшее распростра-
нение, поэтому весовые счетчики в книге не рассматриваются.
На рис. 1 и 2 приведены таблицы расходомеров и счетчиков,
составленные по перечисленным выше классификационным призна-
кам.
Глава вторая
РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
2-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Расходомерами переменного перепада давления называются из-
мерительные приборы, принцип действия которых основан на изме-
рении перепада давления, создаваемого при протекании жидкого
или газообразного вещества каким-либо сужающим устройством,
установленным внутри трубопровода.
При протекании жидкого или газообразного вещества через
сужающее устройство вследствие перехода части потенциальной
энергии давления в кинетическую энергию средняя скорость потока
в суженном сечении повышается. В результате этого статическое
давление потока после сужающего устройства становится меньше,
чем перед ним. Разность этих давлений (перепад давления) зааи-
о
сит от расхода протекающего вещества и может служить мерой
расхода.
Расходомеры переменного перепада давления получили широкое
распространение как в промышленных, так и в экспериментальных
измерениях благодаря присущим данному способу измерения до-
стоинствам, к которым следует отнести:
а)	сравнительно высокую точность измерения;
б)	удобство и универсальность метода;
в)	возможность измерения любых расходов (при некоторых ог-
раничениях) жидкости, пара и газа, находящихся при различных
температурах и давлениях;
г)	легкость серийного изготовления приборов.
К недостаткам данного метода измерения следует отнести:
а)	некоторую потерю энергии потока;
б)	относительную трудность промышленного применения при
малых расходах вещества, в пульсирующих потоках и потоках ве-
щества, содержащего инородные примеси, а также потоках веще-
ства, находящегося при параметрах, близких к равновесным.
Комплект расходомера состоит из установленного в трубопро-
воде сужающего устройства, соединительных (импульсных!) трубок
с вспомогательными устройствами (разделительными или уравни-
тельными сосудами, запорной арматурой и т. п.) и, наконец, изме-
рителя перепада давления — дифференциального манометра. Часто
дифференциальный манометр имеет преобразователь величины пере-
пада давления в пропорциональную электрическую величину или
давление воздуха для дистанционной передачи измерения на вто-
ричный прибор.
При рассмотрении сужающих устройств в настоящей главе ос-
новное внимание уделяется нормальным сужающим устройствам
(нормальным диафрагмам, соплам, соплам и трубам Вентури), по-
лучившим широкое применение при промышленных измерениях; по
сужающим устройствам других типов приводится только область
их применения.
Рассматриваемый метод измерения расхода применим при со-
блюдении следующих условий измерения:
а)	измеряемое вещество заполняет все поперечное сечение тру-
бопровода;
б)	поток вещества является практически установившимся, т. е.
скорость потока и давление в одном и том же месте могут лишь
медленно изменяться во времени;
ц) фазовое состояние вещества не должно меняться при про-
текании вещества через сужающее устройство, т. е. жидкость не
испаряется, пар остается перегретым, растворенные в жидкости газы
не выделяются.
Настоящий метод применим для измерения расхода коллои-
дальных растворов, когда по степени дисперсности и физическим
свойствам эти растворы лишь незначительно отличаются от жидко-
сти, находящейся в одной фазе.
2-2. ВЫВОД УРАВНЕНИЯ РАСХОДА
Характер потока и распределение давлений и скоростей вдоль
потока при протекании вещества по участку трубопровода, на ко-
тором установлено сужающее устройство, приведены на рис. 3.
Здесь принято, что в начале участка поток установившийся; сече-
6
ние I — сечение потока, где еще не сказалось возмущающее воз-
действие сужающего устройства; сечение // — наименьшее сечение
потока после сужающего устройства; установленное сужающее
Рис. 3. Распределение давлений в скорости
у диафрагмы.
-------давление у стенки трубы; —•—давле-
ние в центре потока;---------средняя скорость
потока.
устройство — тонкая диафрагма с круглым концентрическим отвер-
стием; протекающее вещество несжимаемо, т. е. удельный вес веще-
ства не меняется с изменением давления.
Применим следующие обозначения:
р, — абсолютное давление в сечении /, кГ/м2;
р2— абсолютное давление в сечении II, кГ/м2;
о, —средняя скорость струи в сечении /, м/сек;
v2— средняя скорость струи в сечении II, м/сек;
F—площадь поперечного сечения трубопровода, м2;
f —площадь отверстия диафрагмы, .и2;
/'2— площадь струи в сечении II, ,и2;
т = -L—отношение площади отверстия диафрагмы к площади
поперечного сечения трубопровода;
у — удельный вес вещества, кг/,и3;
g— ускорение силы тяжести, м/сек2;
Cvi — поправочный коэффициент на неравномерность распреде-
ления скоростей в сечении /;
7
Cv., — поправочный коэффициент на неравномерность распреде-
ления скоростей в сечении //;
; —коэффициент сопротивления на участке I— II.
Ft
т2 — ~1----коэффициент сужения струи, зависящий от вида сужаю-
' щего устройства;
Q — объемный расход, ма'сек;
G — весовой расход, кг/сек.
Для вывода уравнения расхода решим совместно относительно и2
уравнение Бернулли и уравнение неразрывности струи.
Теоретическое уравнение Бернулли для нашего случая запи-
сывается в виде
2	2	2
U1 / u2	V2
/’i +	Т =/’г + с»2 2g Т + S"2g Т>	(О
v2
где Е 2^7—потери кинетической энергии потока на участке I — II.
Уравнение неразрывности струи для нашего случая записывается
в виде
vtF = v2m2f.
(2)
Опуская промежуточные алгебраические операции при совмест-
ном решении уравнений (I) и (2), получим:
 /	1	1 /~2g	,	,
-“ |/	и Т'Л-« 
Строго говоря, сечения I н II, а следовательно, и величины
давлений р\ и р', приняты нами лишь для одного определенного
значения скорости vt, поэтому для подсчета скорости по
формуле (3) мы должны каждый раз при измерении давлений р{, р2
определять положение сечений I и II, как это было принято в на-
чале настоящего параграфа. Обычно в практике места отбора этих
давлений строго фиксированы, чаще всего их выбирают непосред-
ственно у плоскостей диафрагм. Обозначив эти давления соответ-
к	1	Р[~Р2
ственно через и р2 и обозначив через ф =- — -------------------—
Pl Р2
отношение перепада давления в сечениях I, 11 к измеряемому
перепаду, получим:
Г________ф_______ -/2g_
У Е + Ср2-С,1т|'я*’< 7 (А ~А)
(4)
Теперь, имея уравнение расхода Q = т2[и2, получим:
Q =
Иг
с + Со2 — СР1те|/я
-f У у- (р,—Pt)-
(5)
8
Выражение
; + Cv2 - Со1яфиг
называют коэффициентом расхода.
Таким образом,
Q = а/ У — (Р, — А) [м*/сек].	(7)
Весовой расход равен произведению объемного расхода на
удельный вес, т. е.
G = af (р, — р2) [кг/сек].	(8)
При измерении расхода сжимаемых веществ, особенно при боль-
ших перепадах давлений, нельзя пренебергать изменением удельно-
го веса. Практически с большой степенью точности можно считать,
что процесс протекания вещества через сужающее устройство про-
исходит без теплообмена с окружающей средой, адиабатически,
т. е.
1
где х — показатель адиабаты.
Для сжимаемых веществ уравнения Бернулли и неразрывности
струи запишутся в виде
9	2	о
,	, v2 vi
Р\ + cvi 2g 7i — Р-2 +	2g ’,2'	(10)
tiviF — ^v2m2f.	(II)
Решая эти уравнения совместно, учитывая при этом выраже-
ние (9), получим уравнения расхода для сжимаемых веществ:
Q = яе/ V (/>, — р2) [м^сек]-,	(12)
II
G = aef /2g7i (А —А) (кг/сек].	(13)
Здесь е — поправочный множитель на расширение измеряемого
вещества.
Если учесть, что для несжимаемого вещества е=1 то из фор-
мул (12), (13) непосредственно получаются формулы (7), (8).
Нужно отметить, что все приводимые выше рассуждения спра-
ведливы лишь для скоростей потока, меньших скорости звука.
2-3. ХАРАКТЕРИСТИКА ВХОДЯЩИХ В УРАВНЕНИЕ РАСХОДА ВЕЛИЧИН
Из приведенных выше уравнений (12) и (13) следует, что для,
того чтобы весовой или объемный расход определялся однознач-
но только перепадом давления на сужающем устройстве, необ.ходи-
9
мо постоянство всех остальных величин, входящих в эти урав-
нения.
Величины f и g— постоянные для каждого конкретного слу-
чая измерения расхода, поэтому рассмотрим требования к осталь-
ным величинам (а, е, у), соблюдением постоянства которых будут
обеспечиваться все теоретически необходимые условия измерения
расхода рассматриваемым методом.
Коэффициент расхода и. Из выражения (6) видно, что
коэффициент расхода а практически невозможно определить рас
четным путем. Это обусловливается сложностью процессов, про-
исходящих при протекании жидкости, газа или пара через сужаю-
щее устройство. Поэтому вместо теоретических расчетов коэффи-
циента расхода пошли по пути экспериментального его определения.
При этом было замечено, что коэффициент расхода зависит от гео-
метрической формы сужающего устройства и физических свойств
потока, протекающего через это устройство.
Ясно, что для всего многообразия потоков и сужающих устройств
экспериментально определить коэффициенты расхода практически
невозможно. Здесь на помощь приходит теория подобия, из ко-
торой следует, что если потоки геометрически подобны, то при рав-
ных числах Рейнольдса для этих потоков коэффициенты расхода
равны.
Этот вывод дает возможность переносить результаты измере-
ния одного потока на другой. Для этого необходимо лишь, чтобы
условия, которые соблюдались при эксперименте, были выдержаны
для измеряемого потока. Иными словами, должны быть соблюде-
ны геометрическое и гидродинамическое подобия.
Геометрическое подобие потоков достигается подобием поверх-
ностей, ограничивающих рассматриваемые потоки. Для одноименных
сужающих устройств геометрическое подобие достигается равенст-
вом отношения т и одинаковым соотношением размеров поверх-
ностей сужающих устройств, выражаемых, как правило, через диа-
метр отверстия сужающего устройства.
Гидродинамическое подобие потоков достигается равенством
безразмерных критериев потоков (чисел Рейнольдса Re), представ-
ляющих собой отношение сил инерции к силам вязкости потока.
Число Рейнольдса, отнесенное к диаметру трубопровода, вы-
числяют по формуле
vcpD vcpD?
Re = —— =——
(14)
где vcp—средняя по сечению трубопровода скорость потока,
м/ceic,
D — диаметр трубопровода, м\
v=-------кинематическая вязкость измеряемого вещества в рабо-
Р чих условиях, мг/сек:
;х— динамическая вязкость в рабочих условиях, кГ-сек/м2-,
р — плотность измеряемого вещества, кГ-сек21м*.
Кинематическая вязкость жидкостей, газов и паров зависит
от их температуры и давления.
Вязкость газовых смесей не подчиняется правилу смешения, осо-
бенно при высоком содержании углеводородов. Для горючих газов,
10
в состав которых входят кислород, водород, азот, углекислый газ,
окись углерода, метан, тяжелые углеводороды (или только часть
этих компонентов) кинематическая вязкость газовой смеси может
быть подсчитана по формуле (при 20’С и 760 .ил рт. ст.1)
15,40.10-«
= “100 + (СО2 + С„,НЯ)— 0,857Нг \м*1сек1 (,5)
где СО2 -f- СП1Н;( — суммарное содержание в смеси углекислого
газа и тяжелых углеводородов, % по объему;
Н2 — содержание в смеси водорода, °/о по объему.
ч20 можно также определить по графику (приложение 1).
Для этих же газовых смесей кинематическая вязкость в преде-
лах температур от —10° до 40° С может быть определена по фор-
муле
V, = V2e [I + 0,006 (/ — 20°)].
Динамическая вязкость жидкостей зависит от температуры, а
при больших давлениях и от давления (приложение 2).
Динамическая вязкость газов зависит только от температуры
до тех пор, пока газ подчиняется законам идеального газа (прило-
жение 3).
Динамическая вязкость водяного пара зависит от температуры
и давления (приложение 4).
Величину Re можно также выразить через объемный или весо-
вой расход по формулам
Q	Qt
Re = 0,353-^-^0,036-^-;	(16)
Re = 0,353	0,036 ~ ,	(17)
где Q, G — расход вещества соответственно, м3/ч; кг/ч; нмг/ч;
D — диаметр трубопровода, л.и;
7 — удельный вес измеряемого вещества, кг/м*.
Итак, для одного и того же сужающего устройства, а также
для геометрически подобных сужающих устройств коэффициент рас-
хода является функцией одного лишь числа Рейнольдса. Зависи-
мость коэффициента расхода от числа Re проявляется сильнее при
малых числах Re, с увеличением Re эта зависимость сказывается
меньше, и, наконец, при достаточно больших Re (различных для
разных сужающих устройств) коэффициент расхода перестает из-
меняться и для данного сужающего устройства является величиной
постоянной. Эта зависимость отражена на графиках, приведенных
на рис. 4.
Минимальное значение Re, начиная с которого коэффициент
расхода перестает зависеть от Re, называется предельным числом
Рейнольдса Renp. Для некоторых сужающих устройств, кроме пре-
дельно минимального, существует и предельное максимальное число
Рейнольдса.
Значения Renp и Репр.макс, определяющие области применения
сужающих устройств различных типов, приведены на рис. 5.
11
Рис. 5. Предельные числа Рейнольдса.
Л—нормальная диафрагма; 3—нормальное сопло и сопло Вентури; 3—сопло
.четверть круга* (для сопла „четверть круга* число Рейнольдса для расчетного
расхода должно находиться между двумя кривыми Renp мин и Р^пр.макс^ 4~
сегментная диафрагма; 5—сдвоенная диафрагма.
12
Изложенные выше положения справедливы только для трубо-
проводов с весьма гладкой внутренней поверхностью; для диафрагм
важно еще соблюдение остроты входной кромки отверстия, в про-
тивном случае условие геометрического подобия нарушается, и ко-
эффициент расхода должен быть изменен введением поправок на
шероховатость
трубопровода
неостроту входной кромки диа-
фрагмы.
Коэффициент расхода при гладкой внутренней поверхности
трубопровода и острой входной кромке диафрагмы, постоянный в
и
Рис. G. Зависимость исходного коэффициента расхода от относитель-
ного прохода.
а —диафрагм; б—сопел и сопел Вентури.
области Renp<Re< КеПр.макс, называется исходным коэффициентом
расхода аи, который является функцией относительного прохода
для определенного типа сужающих устройств. Значения аи для
различных типов сужающих устройств приведены на рис. 6.
Коэффициент расхода равен;
а = aHk,k2/i3,	(18)
где k3 — поправочный множитель на влияние вязкости;
k2 — поправочный множитель на шероховатость внутренней по-
верхности трубопровода;
k3 — поправочный множитель на неостроту входной кромки.
Коэффициент й|=1 вобласти Renp<Re< Renp макс. В случаях
измерения расхода, когда в отдельные отрезки времени Re<Reap.
показания расходомера, соответствующие упомянутым отрезкам
времени, необходимо умножить на коэффициент /г,. Значения ко-
эффициентов ki приведены на рис. 7.
13
I
Шероховатость трубопровода увеличивает коэффициент расхода,
влияние шероховатости тем значительнее, чем больше относитель-
ная шероховатость, поэтому при одной и той же средней высоте
неровностей коэффициент Аг увеличивается с уменьшением диамет-
ра трубопровода. При промышленных измерениях расхода коэффи-
циент Аг следует вводить для диаметров трубопровода, меньших
Рис. 7. Поправочный множитель на вязкость,
а—-диафрагм; 6—сопел и сопел Вентури; в—труб
Вентури.
300 мм. При 0^300 Л1Л коэффициент А2=1. Значения коэффициен-
тов Аг приведены на рис. 8; здесь для труб Вентури А2 не дается,
поскольку он учтен в значениях а.
Для диафрагм коэффициент расхода увеличивается при недо-
статочной остроте входной кромки. У диафрагм при d<150 мм па-
14
дающий на кромку луч света не должен отражаться, при </>150 .м.и
фомка не должна иметь заметного невооруженным глазом притуп-
ления. Если входная кромка диафрагм не отвечает этим требова-
ниям, необходимо вводить коэффициент kj, значения которого при-
ведены на рис. 9.
I Поправочный множитель на расширение и з м е-
ряемого вещества при прохождении его через
сужающее устройство (е).
Рис. 8. Поправочный множитель’на шерохтвчтость трубопровода
а—диафрагм; б —сопел и сопел Вентури.
Для жидкостей е=1.
Для газа и пара к тем больше отличается от единицы, чем
Рис. 9. Поправочный множитель па неостроту вход-
ной кромки диафрагм.
15
Для различных газов при одних и тех же значениях — мио
житель в зависит от типа сужающего устройства, от величины т
и от показателя адиабаты х, т. е.
е = f fJ.	(19)
На рис. 10 и 11 приведены номограммы для определения множи-
теля е (пунктирной линией показан порядок нахождения е по номо-
граммам).
Для определенного вещества и сужающего устройства величи-
ны тих постоянны, и множитель в будет изменяться с измене-
Рис. 10. Номограммы для определения t.
„	Ьр -	бр
а—при больших значениях—; б—при малых значениях — .
наем перепада давления Др, поэтому при расчете сужающего
устройства следует пользоваться значением в, соответствующим
ожидаемому среднему (нормальному рабочему) расходу, и следую-
щей формулой:
(20)
где п — отношение ожидаемого среднего расхода к верхнему пре-
делу показаний дифманометра.
16
’-693
17
I
Ьр \
Величина I 1 соответствует верхнему пределу показаний
'	‘ макс
дифманометра. Если средний (нормальный расход) неизвестен или
не определен, целесообразно принимать п=*/3.
Удельный вес у измеряемого вещества следует
определять с максимальной возможной точностью. Для опреде-
ления у необходимо знать температуру и давление измеряемого
вещества перед сужающим устройством.
Рабочую температуру вещества, следует измерять таким обра-
зом, чтобы термоприемник не вызывал нарушения потока. Для это-
го расстояние I от термоприемника до сужающего устройства не-
обходимо выбирать в зависимости от диаметра гильзы и защитной
арматуры термоприемника d' следующим образом:
при d' < 0,04D I 5D',
при
0,130 ^d' <0,180 />300,
при этом установка термоприемника должна быть осуществлена
так, чтобы измерялась средняя температура слоев вещества, рас-
положенных вблизи оси трубопровода.
Если температура вещества при прохождении через сужающее
устройство практически не меняется, допускается измерение темпе-
ратуры на расстоянии / >50 за сужающим устройством.
Отверстие для подключения манометра должно находиться ма-
ксимально близко к сужающему устройству, при этом необходимо
обращать особое внимание на то, чтобы края отверстия, выходя-
щие во внутреннюю полость трубопровода, не имели никаких вы-
ступов и заусенцев. Удельный вес (плотность) измеряемого веще-
ства определяется по таблицам, но часто табличные значения
бывает необходимо пересчитать на рабочие условия.
Для жидкости
7 = 7'[I-?(<-<')! I»»/*’].
(21)
где
7, 7' — удельные веса жидкости соответственно при рабочей
температуре t и при температуре V, для которой дано
табличное значение, кг/мг;
(1— коэффициент объемного теплового расширения жидко-
сти средний в интервале температур от t до /',
\/гряд.
Для газа
— удельный вес газа при нормальном состоянии, т. е. при
рн = 760 мм р>п. ст. и Гн = 293° К;
k — коэффициент сжимаемости газа, равный отношению
удельного веса при р и Т, подсчитанного по законам
идеального газа, исходя из 7П, к действительному
удельному весу газа при р и Т.
I Значения коэффициентов сжимаемости различных газов приве-
дены в приложении 5.
| Удельный вес смеси сухих газов при р и Т подсчитывается по
одной из формул:
71°1 + Мг + 1-- + 7пап
I —	1ПП	1.1»
(23)
100
Ьп	(24)
Ь 72+"+7п
где 7р 7а, .., 7,( — удельные веса отдельных составляющих
при р и Т\
а,, аг....ап — объемные доли составляющих смеси, %;
бр Ьг,...,Ь„— весовые доли составляющих смеси, %
Удельный пес влажного газа при р и Г вычисляется по
муле
смеси
фор-
Р~ЧРв.аТк
‘ - Гн pHT.k ‘+ ?Тв.п ]кг/ж»),	(25)
при
где у — относительная влажность (в долях единицы);
рв п — упругость водяных парэв, насыщающих пространство
температуре влажного газа;
7В п — удельный вес насыщенного водяного пара при температуре
и давлении влажного газа, кг/м*;
ун — удельный вес сухого газа при нормальных условиях, кг/м*.
2-4. РАБОЧИЕ ФОРМУЛЫ РАСХОДА
Расчеты расходомеров переменного, перепада давления принято
выполнять в технической системе единиц (метр, килограмм-сила,
секунда), при этом допускается применение следующих кратных
и дольных единиц:
а)	для размеров сужающего устройства и трубопровода, а также
для разности высот столбов уравновешивающей жидкости дифмано-
метра — мм,
б)	для давления — кГ/смг;
в)	для расхода — мг/ч и кг/ч.
Заметим, что для измерения перепада давления на сужающем
устройстве следует пользоваться только единицей кГ/м2.
Приняв указанные обозначения, подставив в уравнения (12) и (13)
nd2
f = ~T~
значения я = 3,14 и g = 9,81 м/сек2 и выразив
и pt—рг — Ьр, получим:
Q = 3,479aed2 [лР/сек],	(26)
G = 3,479aed2 j/yAp [кГ/сек],	(27)
где d — диаметр отверстия сужающего устройства, м.
Обычно рассчитывают часовой расход, выражая диаметр d
в миллиметрах, тогда
Q = 0,01252aed= ]/ у 1Л’/*Г.	Р8
G 0,01252аесГ КуДр [кг/ч].	(29)
Если вести расчет по внутреннему диаметру трубопровода, то,
принимая во внимание d2 — mD2, получим:
Q = 0,01252aemD2y у-	(30)
G==0,01252ae»iD2	[кг,'ч].	(31)
Формулы (26)—(31) являются основными расчетными урав
Не'"'^"приведенных уравнениях расхода значения d и D принима-
,ОТСЯПоскоСЧГзм?ен7яаЕетРов отверстия сужающего устрой-
ства и трубопровод производятся при нормальной температуре
„г
{020
1,018
1.010
1,004
1.012
1.010
{008
1.0 О Б
1,000
1.002
1,000
Рис 12 Поправочный множитель на тепло-
вое’ расширение сужающего устройства и
трубопровода.
(/i 20" С), необходимо сделать перерасчет па их значения при ра-
бочей температуре по формулам:
(32)
О/ = Л20[1	20°)] — D2ak’t',	(33)
где — коэффициент линейного расширения материала сужающего
устройства или трубопровода в интервале температур от
20 до t° С;
kt — поправочный множитель на расширение;
Д,о— среднее арифметическое значение результатов измерений
внутреннего диаметра трубопровода в двух поперечных
сечениях (у самого сужающего устройства и на расстоя-
нии 2D от него), причем в каждом из сечений не менее
чем в четырех диаметральных направлениях.
Значения множителей kt для различных материалов в зави-
симости от температуры приведены на рис. 12.
Перепад давления на сужающем устройстве \р подсчитывается
с учетом особенностей дифманометра-расходомера, применяемого
для каждого конкретного случая из-
мерения расхода.
Дифманометры отечественного
производства принято характеризо-
вать разностью давлении, определяе-
мой по показаниям параллельно под-
ключенного жидкостного манометра
при температуре 20 С при заполне-
нии всей системы воздухом. Эта раз-
ность давлений выражается либо в
K.ricM’’-, либо в виде разности высот
столбов воды или ртути в милли-
метрах.
В первом случае значение пере-
пада давления Др определяется ум-
ножением значения разности давле-
ния на 104 (за исключением поплав-
ковых дифманометров, у которых над
уравновешивающей жидкостью на-
ходится другая жидкость); во вто-
ром случае вычисляется следующим
образом:
Рис. 13. Поясняющая схема к
расчету перепада давления
а) Для U-образных и поплавковых дифманометров (см.
рис. 13).
Составим уравнение равновесия сил, действующих на площадку
уравновешивающей жидкости в сечении / в какой-то момент из
мерепия:
Pi +	= A + Лу20’1у20 +
откуда
Pl Рг~ &Р = ^у20Ту20 ^у’оТго’’
20
21
где 7>0 — удельный вес жидкости, для которой взято Л20.
Таким образом,
, (	7'20 \
= Л2,720 1 — —г~ 	(34)
\	7у20)
Это уравнение справедливо при выполнении расчетов в техни-
ческой системе единиц, т. е. когда Л20 выражено в метрах. Если й20
выразить в миллиметрах, то уравнение (34) примет вид:
(Т 90 \
1 — ~7— I [кГ/м2].	(35)
7у20 /
б) Аналогично для кольцевых (с замкнутой кольцевой трубкой),
колокольных, сильфонных и мембранных дифманометров имеем:
Д/> = 0,001Л2072о [/гГ/',«2].	(3Г))
Верхний предел измерения разности давлений дифманометров
расходомеров отечественного производства приведен в приложе-
ниях 6-10.
2-5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМАЛЬНЫХ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
В задачу расчета сужающего устройства входит следующее:
ai) выбор типа сужающего устройства;
б)	определение диаметра отверстия сужающего устройства;
в)	определение потери давления от установки сужающего
устройства;
г)	выбор дифманометра-расходомера, его шкалы, верхнего пре-
дела измерения перепада давления;
д)	определение средней квадратичной относительной погрешно-
сти измерения расхода;
е)	определение минимальной длины прямых участков трубо-
провода до и после сужающего устройства.
Для расчета сужающего устройства должны быть известны:
1)	параметры измеряемой среды (удельный вес, избыточное
давление, температура, вязкость, для газов — дополнительно со-
став и относительная влажность);
2)	характер измеряемой среды (агрессивность; присутствие ча-
стиц в другой фазе: пыль в газе или твердые частицы в жидко-
сти);
3)	максимальный, средний ожидаемый (рабочий) и минималь-
ный расходы;
4)	действительный внутренний диаметр трубопровода при 20°С
в месте измерения, материал трубопровода;
5)	схема участка трубопровода (на длине 100D перед сужаю-
щим устройством и 5D за ним) с указанием местных сопротивлений
(тройники, переходы, повороты, запорная арматура и т. п.);
22
6)	допустимые потери давления на сужающем устройстве при
максимальном расходе;
7)	внешние условия измерения (температура помещения, где
устанавливается дифманометр; для газомеров — дополнительно сред-
нее барометрическое давление для данной местности).
Расчет сужающего устройства выполняется по следующей ме-
тодике.
При измерении расхода жидкости:
1.	Взятое для нормальных условий значение удельного веса по
формуле (21) пересчитывается для рабочих условий;
2.	По формуле (33) определяют диаметр трубопровода при ра-
бочей температуре.
3.	Пользуясь каталогом приборов, выбирают дифманометр-рас-
ходомер, при этом руководствуются следующими соображениями:
а|) дифманометры можно применять для измерения расхода
только тех веществ, которые не действуют агрессивно на детали
приборов, в противном случае необходимо применять разделитель-
ные сосуды или непрерывно подавать защитную жидкость в со-
единительные линии; •
б)	максимальное давление, па которое рассчитан дифманометр,
должно быть больше максимального рабочего давления в трубо-
проводе перед сужающим устройством;
в)	в тех случаях, когда потеря напора на сужающем устройстве
имеет существенное значение, предварительно выбранная величина
верхнего значения измеряемого перепада давления не должна более
чем в два раза превышать допустимую потерю напора;
г)	в тех случаях, когда потеря капора не имеет существен-
ного значения, выбирают возможно больший перепад давления, так
как при заданном расходе чем больше перепад давления на сужаю-
щем устройстве, тем меньше величина т.
При уменьшении т повышается точность измерения, снижается
предельное число Re, т. е. расширяется диапазон измерений без
увеличения погрешности от влияния вязкости, уменьшаются необ-
ходимые длины прямых участков. Правда, уменьшение т ниже
значения 0,2 нецелесообразно, так как это мало повышает точность
измерений.
4.	По одной из приводимых ниже формул вычисляют вспомо-
гательную величину та для нескольких верхних пределов измере-
ния разности давлений /г2омаис дифманометра, выбранного из ука-
занных выше условий:
__________Фшк.макс ^7
та~ 0,01252D«|/A^c ’
______бщк.макс	„
0,012520’/^“ •
Здесь для различных типов дифманометров ДрМакс вычисляется
[,о формулам (35), (36).
5.	Для полученных значений D и та по графикам (рис. 14)
находят значение т, предварительно выбрав тип сужающего
Устройства. При выборе того или иного типа сужающего устрой-
ства руководствуются следующими соображениями:
23
Рис. 14. Зависимость т от та и D.
а—диафрагм; б—сопел и сопел Вентури; в —труб Вентури.
а)	для измерения расходов чистых веществ, имеющих умерен-
ные параметры, в случаях, когда отсутствуют возможности загряз-
нения, износа и деформирования поверхностей сужающего устрой-
ства, следует применять нормальные диафрагмы, если коэффици-
ент расхода будет оставаться постоянным в интервале измеряемых
Рис. 15. Зависимость т от та.
/ — диафрагм; 2 —сопел и сопел Вентури; 3 — труб
Вентури.
24
расходов и потеря давления не будет превышать допустимой вели-
чины;
б)	для измерения расходов веществ, вызывающих загрязнение
нли повышенный износ поверхностей сужающего устройства, а так-
же веществ, протекающих с высокими скоростями и оказывающих
Рис. 16. Зависимость коэффициента расхода от т и D.
а—сопел и сопел Вентури; б —труб Вентури.
значительные усилия на сужающие устройства, целесообразно при-
менять сужающие устройства без острых кромок;
в)	во всех возможных случаях следует применять нормальные
сужающие устройства, при этом потеря давления не должна пре-
вышать допустимой величины (напомним, что наименьшие потери
Давления имеют место на соплах и трубах Вентури);
25
г)	в случаях, когда Rc<R,enp нормальных сужающих устройств,
возникает необходимость в применении специальных сужающих
устройств (см. рис. 31), имеющих меньшие величины Renp.
6.	Подсчитывают d2U по формуле
d2t =	Кт .	(39)
7)	Определяют коэффициент расхода а„ по графикам рис. 16,
по формуле (18|) подсчитывают значения а.
8.	По формулам (26)—'(31) проверяют правильность произве-
денного расчета.
9.	Подставив в формулы (16), (17) значения Renp для выбран-
ного типа сужающего устройства, определяют наименьший расход,
при котором возможно измерение расхода без введения поправок
на изменение коэффициента расхода от влияния числа Re.
10.	Потеря давления на сужающем устройстве определяется по
графикам, приведенным на рис. 17.
Заметим, что под потерей давления на сужающем устройстве по-
нимается разность давлений в двух сечениях потока: в сечении на
расстоянии D перед входным торцом сужающего устройства и в се-
чении на расстоянии / за выходным торцом сужающего устройства.
Расстояние I принимается:
l=GD— для нормальных диафрагм, сопел и труб Вентури;
1= I) — для длинного сопла Вентури;
I — 7D при т - 0,1 \
I = (5D при т = 0,25 } для короткого сопла Вентури.
I = 4D при т = 0,5 J
11.	Выбор длин прямых участков производится на основании
указаний, приведенных в § 2-11.
Расчет сужающего устройства можно этим ограничить.
При необходимости определения погрешности расхода можно
обратиться к правилам 27—60 Комитета стандартов, мер и измери-
тельных приборов.
Изложенная выше методика расчета сужающего устройства для
измерения расхода жидкости применима при расчете сужающего
устройства для измерения расхода газа или пара. Отличие заклю-
чается в следующем:
1.	Определяют вспомогательную величину та, задавшись е=1.
2.	По графику на рис. 15 для полученного та находят прибли-
женное значение mi.
3.	По графикам па рис. 10 и И определяют е, соответствую-
щее значению т\.
4.	Подсчитывают величину (та)о= — .
е
В дальнейшем расчет ведут по приведенной выше методике.
Пример расчета
1.	Данные для расчета:
а)	измеряемое вещество — сухой азот;
б)	среднее абсолютное давление азота — 250 кГ/смг;
в)	средняя рабочая температура азота—150° С;
26
Рис. 17. Потери давления.
а —в сужающем устройстве: / — диафрагма; 2—сопло;
3—короткое сопло' Вентури (I — D; у~ любое); 4—длин-
ное сопло Вентури (<р = 8°). б —в трубе Вентури (<р=7’>.
Э) допустимая потеря давления на сужающем устройстве —
кГ/см2.
2.	Определяем недостающие для расчета данные:
>0	ун = 1,165 кг/м2 при t~ 20° С и р— 760 .мл рт. ст.\
к)	ПО приложению 5 находим:
k = 1,10 при / = 20° С и р = 250 кГ/сл1;
27
л)	по формуле (22) определяем:
Х20 = 1,165 1 033-293-1,10 = 256 кг1м>’
м) по графику из рис. 12 находим:
kt — 1,016 для стали;
н) по формуле (33) определяем:
Dt = 75-1,016 5=76 мм-
о) по приложению 3 находим:
р. = 2,4-10*6 кГ-сек'мг.
Выбираем поплавковый дифманометр типа ДПЭВ с затворной
жидкостью ртутью (приложение 6):
7у2Э= Ту20 = 13546 кг‘м3’
<?шк.макс = 5 ООО «**/«•
Предварительно выбираем верхний предел измерения разности
давлений 1 000 леи pin. ст., тогда по формуле (35)
/	256 \
Д/> = 0,001 -1 000 -13 546 (1 — уз 54Q 1 = 13 290 кГ мг.
По формуле (16) подсчитываем число Re, соответствующее мини-
мальному расходу:
2 500-1 165
ReMHh = °.°36 76.2,4.10- = 5'75’105
На основании рис. 5 и соображений, приведенных в настоящем
параграфе, выбираем нормальное сопло.
По формуле (41), принимая е=1, определим ориентировочную
величину произведения та:
5 000 г 1J65
та = -------- ,	 = 0,647.
0,01252-762 /13 290
По графику на рис. 15 находим т = 0,571, по графику на
рис. 10 е = 1 и по графику на рис. 16 по полученному т находим
а„ = 1,121.
По графикам на рис. 7 и 8 находим k, = 1,00; &2 = 1,011.
По формуле (8) подсчитываем значение коэффициента расхода:
а = 1,121  1,00-1,0! 1 = 1,137.
По формуле (30) проверяем правильность произведенного расчета:
т/Тзгэб- е '
Q = 0,01252-1,137-1-0,571-76»	-5010 нл’/ч.
По графику на рис. 17 определяем потерю давления на сопле
— = 22°/0, откуда р = 220 мм рт. ст.
28
2-6. НОРМАЛЬНЫЕ СУЖАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Правила 27—60 по применению и поверке расходомеров с нор-
мальными диафрагмами, соплами и трубами Вентури предъявляют
к нормальным сужающим устройствам ряд требований, основные из
которых приводятся ниже.
Нормальная диафрагма. Нормальная диафрагма представляет
собой устройство для сужения сечения потока, выполненное в виде
гонкого диска, имеющего концентричное оси трубопровода отвер-
стие с острой прямоугольной кромкой со стороны
Нормальные диафрагмы изготавливаются в со-
ответствии со схемой, показанной на рис. 18.
Нормальные диафрагмы применяются на
трубопроводах любых диаметров, больших
50 мм, при соблюдении условия 0,050,7.
Толщина диска диафрагмы 5^0,10. Если по
условиям механической прочности величина -3'
оказывается недостаточной, допускается уве-
личение толщины диафрагмы. Все остальные
соотношения размеров приведены на рис. 18,
причем обработка поверхностей производится
по шестому и седьмому классам чистоты в со-
ответствии с ГОСТ 2789-59.
Отбор статических давлений, особенно при
малых перепадах давления, рекомендуется
производить через кольцевые камеры, которые
обеспечивают надежное выравнивание давле-
ний до и после диафрагмы, что позволяет по-
лучить наиболее правильное значение перепа-
да давления. Такой способ измерения пере-
пада давления применяется лишь для трубо-
проводов с диаметром £><; 400 мм.
Для трубопроводов больших диаметров
отбор статических давлений производится с
помощью отдельных отверстий, равномерно
распределенных по окружности трубопровода.
Выходящие из этих отверстий трубки объеди-
няются в коллекторы, выполненные в виде
кольца, части кольца или прямоугольника.
Диаметр отверстий при этом должен быть
6=0,03 D, но не менее 4 и не более 15 льи.
а в случае измерения расхода влажного газа — не менее 8 и не
более 15 .«.и.
Нормальное сопло. Нормальное сопло представляет собой
устройство для сужения сечения потока, выполненное в виде насад-
ки, отверстие которой со стороны входа потока имеет плавно
скругленную часть и со стороны выхода — развитую цилиндриче-
скую часть. Нормальные сопла изготавливаются в соответствии со
схемой, показанной на рис. 19.
Нормальные сопла применяются на трубопроводах любых диа-
метров, больших 50 Л1.и, при соблюдении условия 0,05s^ot<;0,65
Профильная часть сопла должна быть выполнена с плавным со-
пряжением дуг. Кромка цилиндрической части сопла со стороны
выхода потока должна быть острой и прямоугольной, расточка на
конце сопла предохраняет выходную кромку от механических по-
входа потока.
Рис. 18. Схема устрой-
ства нормальной диа-
фрагмы. Верхняя поло-
вина-отбор импуль-
сов давлений при по-
мощи кольцевых ка-
мер; нижняя —при
помощи отверстий.
29
вреждений. Соотношения размеров, которые должны быть выдержа-
ны при изготовлении нормальных сопел, приведены на рис. 19.
Требования к способам отбора статических давлений для пор
мальных сопел такие же, как приведенные выше для нормальных
диафрагм.
Нормальное сипло Вентури. Нормальное сопло Вентури пред-
ставляет собой устройство для сужения сечения потока, имеющее
Рис. 19. Нормальное сопло (стрелкой указано направление
потока).
а — для rn 0,45; верх — отбор статических давлений через коль-
цевые камеры, низ —отбор статических давлений через отдельные
отверстия; б —для m > 0.45 (дуга r = 0,2d доходит только до
точки на торце сопла, лежащей на диаметре D).
*=0,2d — Ko,75dD —0.25О2 —0.5225d2
входную часть, выполненную в виде нормального сопла с удлинен-
ной цилиндрической частью, переходящей непосредственно без ра-
диальных переходов в конусную часть (диффузор). Нормальные со-
пла Вентури изготавливаются в соответствии со схемой, показанной
на рис. 20.
Нормальное сопло Вентури может быть длинным или коротким:
у первого — наибольший диаметр конуса равен диаметру трубо-
провода, у второго — меньше диаметра трубопровода. Короткое
сопло Вентури получило большое распространение, так как при эко-
номии металла потери давления на нем почти не превышают потерь
давления на длинном сопле, в особенности при больших значени-
ях т.
Нормальное сопло Вентури применяется на трубопроводах дна
метром свыше 50 льи при соблюдении условий 0,05^0,6 и </,.
3s 20 .«ж.
Угол конусности диффузора
шения размеров, которые Доли-
нин нормальных сопел Венту-
ри, приведены на рис. 20.
Отбор статических давле-
ний должен осуществляться
через кольцевые камеры. Пе-
редняя («плюсовая») камера
сообщается с внутренней по-
лостью трубопровода кольце-
вой щелью или рядом отвер-
стий, равномерно расположен-
ных по окружности камеры.
Ширина кольцевой щели не
должна быть более 0,03 D, но
не менее 1,5 мм для жидкости
и не менее 2 .ч.н для пара.
Задняя («минусовая») каме-
ра сообщается с цилиндриче-
ской частью сопла с помощью
ряда отверстий, диаметр кото-
рых б должен быть не более
0,13с/, по не менее 3 мм для
должен быть 5'<fOO°. Соотно-
I быть выдержаны при изготовле-
Рис. 23. Длинное (/) и короткое (II) нор-
мальные сопла Вентури для т sg 0.45
(стрелкой указано направление потока).
При т> 0,45 профиль выполняется по
рис. 19,6.
жидкости и не менее 8 мм для пара. Кромки отверстий не должны
иметь заусенцев.
Нормальная труба Вентури. Нормальная труба Вентури пред-
ставляет собой устройство для сужения сечения потока, имеющее
входную часть, выполненную в виде конуса (конфузор), среднюю
цилиндрическую часть и выходную конусную часть (диффузор).
Обычно перед входным конусом помещается дополнительный цилин-
Рис. 21. Длинная (/) и короткая (II) нормальные трубы Вентури
(стрелкой указано направление потока)
г, eg 1,30; 3,5d г? г, eg 3.75d.
Дрический патрубок с внутренним диаметром D. Нормальные трубы
Вентури выполняются в соответствии со схемой, показанной на
Рис. 21.
Нормальные трубы Вентури бывают длинными, если наиболь-
ший диаметр диффузора равен диаметру трубопровода, или корот-
кими, если наибольший диаметр диффузора меньше диаметра тру-
бопровода.
30
31
Нормальные трубы Вентури применяются на трубопроводах
диаметром от 100 до 800 .н.п при соблюдении условия 0,2^,/лС,0.5
Угол конусности конфузора составляет 21°, угол конусности
диффузора лежит в пределах 5’<^<15°.
Переходы от переднего цилиндра к конфузору .и от конфузора
к среднему цилиндру выполняются плавными, переход от среднего
цилиндра к диффузору выполняется без плавных сопряжений. Соот
ношение размеров, которые должны быть выдержаны при изготов-
лении нормальных труб Вентури, приведены на рис. 21.
Отбор статических давлений должен осуществляться через коль-
цевые камеры, соединенные с внутренней полостью трубопровода
не менее чем шестью отверстиями с диаметром й>=4 леи, кромки
отверстий не должны иметь заусенцев.
Нормальные сужающие устройства, выполненные с учетом пе-
речисленных выше требований, применяются без индивидуальной
тарировки.
Сужающие устройства изготавливаются из материалов, стойких
к измеряемому веществу. Наибольшее распространение . получили
нержавеющие стали. К числу их следует отнести стали марок Х17,
Х23Н13 и 1Х18Н9Т, которые показывают высокую стойкость в азот-
ной, ортофосфорной и уксусной кислотах, в растворах щелочей до
15%, в органических веществах (эфирах, сероуглероде, глицеринах
феноле, этиловом спирте), в пищевых продуктах (эссенции, фрукто
вые соки, сиропы), в воздухе и влажном паре, в смеси газов — во-
дорода, азота и аммиака.
В растворах глинозема хорошую стойкость показывает вини-
пласт.
Для измерения расхода крепкой азотной кислоты можно реко-
мендовать малоуглеродистые стали.
2-7. ДИФМАНОМЕТРЫ-РАСХОДОМЕРЫ
Поплавковые дифманометры. Принцип действия по-
плавковых дифманометров поясняется схемой, приведенной на
рис. 22,а. Два сообщающихся сосуда заливаются какой-либо урав-
новешивающей жидкостью—водой, маслом или ртутью. В сосуде,
к которому подводится большее давление (плюсовый сосуд), разме-
щен поплавок, связанный шарнирно-рычажной передачей с показы
вающим устройством прибора. Сосуд, к которому подводится мень-
шее давление, называется минусовым сосудом. Под действием раз-
ности давлений затворная жидкость перетекает из плюсового сосуда
в минусовый, и по положению уровня, а следовательно, ji поплавка
можно судить о величине измеряемой разности давлений. Имея ве-
личину разности давлений Др = р,—Рг, из уравнении равновесия
уравновешивающей жидкости и равенства переместившихся объ-
емов получим:
где у', у" — соответственно удельные веса уравновешивающей жидко-
сти и вещества, находящегося над уравновешивающей
жидкостью;	»
Г, / — соответственно площади поперечного сечения плюсовою
и минусового сосудов.
32
Из приведенной формулы видно, что предел измерения поплав-
кового дифманометра может меняться с изменением соотношения
площадей F и f. Заводы изготовители обычно выпускают дифмано-
метры, у которых плюсовый сосуд изготавливается как неизменный
конструктивный узел, а минусовые сосуды сменные.
Поскольку расход и перепад давления не имеют линейной за-
висимости, положение поплавка изменяется с изменением расхода
также нелинейно.
. Кольцевые дифманометры. Принцип действия кольцевых диф-
манометров поясняется схемой, приведенной на рис. 22,6. Этот при-
бор представляет собой полое кольцо, заполненное до половины
какой-либо затворной жидкостью: водой, маслом, ртутью; в верх-
ней части кольца имеется глухая перегородка. Кольцо опирается
на неподвижную подушку призмой и под действием разности дав-
лений Др может поворачиваться на некоторый угол <р.
В состоянии равновесия приближенно можно считать, что мо-
мент от груза относительно оси вращения равен моменту силы, дей-
ствующей на перегородку:
Ga sin ® = ApFR,	(41)
где G — вес груза;
а — расстояние от центра тяжести груза до оси вращения;
R— средний радиус кольца;
F — площадь перегородки;
<f — угол поворота кольца.
Отсюда
FR
sin? = Ap^.	(42)
Величины F, R, G, а постоянны для конкретного прибора, по-
этому при жестком соединении стрелки прибора с кольцом шкала
будет неравномерной. Для получения равномерной шкалы применя-
ют параболические лекала (выпрямляющие устройства).
Из формулы (42) следует, что показания прибора не зависят
от удельного веса измеряемого вещества над затворной жидкостью.
Это существенно, так как изменение условий измерения, например,
окружающей температуры, не отражается на показаниях прибора.
Изменение предела измерения кольцевого дифманометра дости-
гается сменой груза или изменением величины а, что позволяет,
не меняя установленного сужающего устройства, менять пределы
измерения всей измерительной установки.
Дифманометры колокольные. Чувствительным элементом коло-
кольного дифманометра является колокол (рис. 22,в), помещенный
в сосуд, заполненный затворной жидкостью (обычно трансформа-
торным маслом). Большее давление подводится в пространство под
колоколом, меньшее — в пространство над колоколом. Под дейст-
вием измеряемой разности давлений колокол выходит из состояния
равновесия и перемещается до тех лор, пока сумма выталкиваю-
щей силы и разности давлений на дно колокола, умноженной на его
площадь, не станет равной весу колокола.
Высота перемещения колокола пропорциональна измеряемой
разности давлений и служит ее мерой, а следовательно, и мерой
3—693	33
eJ
Рнс. 22. Схемы дифманометров.
а — поплавкового дифманометра; б—кольцевогож дифманометра;
в —колокольного Дифманометра; г—сильфонного дифманометра;
д—дифманометра с упругой мембраной; е — дифманометра с вялой
мембраной.
расхода. Зависимость высоты перемещения колокола Лк от изме-
ряемой разности давлений Др выражается соотношением
Лк = Др у(/ — V").	(43)
34
где F — площадь поверхности затворной жидкости „од колоколом;
f — площадь поперечного сечения стенок колокола;
f' — удельный вес затворной жидкости;
у" — удельный вес вещества над затворной жидкостью.
Основным достоинством колокольных диафманометров является
высокая чувствительность, что определило их широкое применение
для измерения расходов газа, находящегося при малом статическом
давлении.
Мембранные дифманометры. Чувствительным элементом этих
дифманометров служат мембраны, представляющие собой эластич-
ные пластины, заделанные по периметру в измерительную коробку.
Мембранные дифманометры выпускаются с упругой и с вялой мем-
браной.
Материалом для изготовления упругих мембран служат нержа-
веющие стали, бронза, латунь, томпак, нейзильбер. Для уменьше-
ния жесткости мембраны гофрируют.
На рис. 22,д показана схема дифманометра с упругой мембра-
ной. Между крышкой и основанием измерительной коробки стяну-
ты болтами две металлические гофрированные мембраны и распо-
ложенная между ними профилированная подушка, имеющая ряд
сквозных отверстий, которые соединяют полости между мембрана-
ми. Пространство между мембранами заполняется дистиллирован-
ной водой.
Большее давление подводится под мембрану, а меньшее—в по-
лость „ад мембраной. Под действием измеряемой разности давлений
нижняя мембрана прогибается вверх, выдавливая воду через отвер-
стия в подушке и воздействуя таким образом на верхнюю мембра-
ну, прогиб которой служит мерой разности давлений.
Для более стабильной характеристики мембраны необходимо
делать ее более мягкой, а противодействующее усилие создавать
при помощи добавочного упругого элемента, например винтовой
пружины.
Материалом для изготовления вялых мембран служат пропи-
танные бензо-масло-керосиностойкой синтетической резиной ткани
(капрон, шелк), резина, пластмассы.
Схема дифманометра с вялой мембраной показана на рис. 22,е.
Для соблюдения постоянства рабочей площади мембраны центр ее
выполнен жестким (металлический диск).
Сильфонные дифманометры. Чувствительным элементом этих
дифманометров (рис. 22,г) являются размещаемый в измерительной
коробке прибора тонкостенный гофрированный стакан (сильфон)
и упирающаяся в него винтовая пружина.
Большее давление подводится в пространство, окружающее
сильфон, меньшее — внутрь сильфона. Под действием измеряемой
разности давлений сильфон сжимается, величина деформации силь-
фона служит мерой разности давлений, а следовательно, и расхода.
Характеристика сильфона (зависимость хода от усилия) линей-
на в значительном диапазоне воздействующих на него усилий.
Как мембранные, так и сильфонные дифманометры характерны
тем, что величина деформации, служащая мерой расхода, не зави-
сит от удельного веса вещества, заполняющего пространства сна-
ружи и внутри чувствительных элементов.
Компенсационные дифманометры. Во многих областях измери-
тельной техники, в том числе и при измерении расхода методом
3*	‘	35
переменного перепада давления с целью уменьшения погрешности
измерений получили распространение компенсационные методы из-
мерения. Следует отметить, что только для целей измерения расхо-
да методом переменного перепада компенсационные дифманометры
используются мало, ввиду того, что общая погрешность измерения
расхода при данном методе определяется не только точностью из-
Рис. 23. Устройство мембранного компенсационного дифманометра.
мерения перепада давления, но и погрешностью измерения осталь-
ных величин, входящих в уравнение расхода. Поэтому заметное
увеличение точности измерения расхода с помощью компенсацион-
ных дифманометров может иметь место в тех случаях, когда по-
грешность измерения обычных дифманометров велика по сравнению
с погрешностью измерения остальных величин, входящих в уравне-
ние расхода.
Компенсационные дифманометры лучше применять при боль-
шом диапазоне измерения расхода, когда измерения расхода
производятся ближе к нижнему пределу измерения дифманометра.
36
Компенсационные дифманометры предпочтительнее применять
для измерения расхода жидкости, чем пара или газа, так как в этом
случае отсутствует погрешность от изменения коэффициента рас-
ширения измеряемой среды. Точно так же целесообразно применять
компенсационные дифманометры при диаметрах трубопровода, пре-
вышающих 300 .ч.ч, так как в этом случае отсутствуют погрешно-
сти коэффициента расхода, зависящие от шероховатости трубопро-
вода и неостроты входной кромки диафрагмы.
По компенсационному принципу могут быть построены все опи-
санные выше типы дифманометров.
На рис. 23 показана схема устройства мембранного компенсаци-
онного дифманометра. В герметичном корпусе 1 расположена вялая
мембрана 2, поддерживаемая уравновешивающей пружиной 3.
Большее давление Р\ подается в полость над мембраной, меньшее
давление Pi — в полость под мембраной.
При изменении разности давлений мембрана перемещается; од-
новременно плунжер 4 ферродинамического датчика 5 смещается
с нейтрального положения. В обмотках датчика 5 появляется на-
пряжение разбаланса, подаваемое на вход электронного усилите-
ля ЭУ, управляющего конденсаторным реверсивным двигателем 6,
который начинает вращаться и через шестерни 10 посредством ле-
кала 7 поворачивает рычаг 8. Одно плечо рычага проходит внутрь
корпуса дифманометра через уплотнительный сильфон 9. К этому
плечу крепится конец уравновешивающей пружины 3. При поворо-
те рычага 8 натягивается или ослабляется уравновешивающая пру-
жина, возвращая мембрану и плунжер в начальное положение, при
этом сигнал разбаланса становится равным нулю, и двигатель оста-
навливается.
Характерной особенностью компенсационных дифманометров яв-
ляется малая величина перемещения чувствительного элемента, по-
плавка, кольца, колокола, мембраны, сильфона. В результате этого,
что очень важно, улучшаются условия работы отдельных элементов
приборов (мембран, сильфонов, подводящих трубок), а также зна-
чительно улучшаются динамические характеристики приборов
(уменьшается время запаздывания).
В приложениях б—10 даны основные технические характери-
стики дифманометров отечественного производства.
2-8. УСТРОЙСТВА ТЕЛЕПЕРЕДАЧИ
ПОКАЗАНИЙ ДИФМАНОМЕТРОВ-РАСХОДОМЕРОВ
Дифманометр-расходомер с передачей показаний на расстояние
комплектуется из первичного прибора-преобразователя, телеметри-
ческой системы и одного или двух вторичных приборов.
Передача показаний на расстояние может быть осуществлена
по любому способу преобразования энергии, полученной на месте
измерения, в другой вид энергии для передачи на расстояние. В на-
стоящее время в приборах общепромышленного назначения наи-
большее распространение получили индукционная, дифференциаль-
но-трансформаторная, феррорезонансная и пневматическая телеме-
трические системы.
Система индукционной телеметрической передачи показаний со-
стоит из двухсекционной катушки и плунжера датчика, линии свя-
зи и двухсекционной катушки с плунжером вторичного прибора,
связанным с показывающим устройством (рис. 24).
37
Рис. 24 Схема индукционной
телеметрической системы.
Катушка датчика имеет две одинаковые секции А и Б, пред-
ставляющие собой соленоид. Внутри катушки свободно перемеща-
ется железный плунжер, связанный рычажной передачей с чувстви-
тельным элементом прибора. Катушка вторичного прибора имеет
также две секции В и Г, такие же, как секции А и Б датчика. Сек-
ции обеих катушек линиями связи
объединены в мост переменного
тока.
По теории мостов переменного
тока мост находится в равновесии,
т. е. отсутствует ток в его диагона-
ли, если произведения полных сопро-
тивлений противоположных плеч мо-
ста равны. Таким образом, если
плунжер датчика переместится вверх
от положения, показанного на рнс. 24,
то полное сопротивление секции А
увеличится, и разность потенциалов
на этой секции возрастет, а на сек-
ции Б уменьшится. В результате
потенциал средней точки катушки В—Г станет выше потенциала
средней точки катушки А—Б, по диагонали моста потечет уравни-
тельный ток, и ток секции В увеличится. Это вызовет перемещение
вверх плунжера катушки вторичного прибора вследствие увеличе-
ния втягивающего усилия секции В. Плунжер вторичного прибора
будет перемещаться до тех пор, пока ’ не наступит равновесие
моста.
Таким образом, перемещение плунжера датчика будет вызывать
соответствующее по направлению и величине перемещение плунжера
вторичного прибора.
Рис. 25. Схема дифференциально-трансформаторной
телеметрической системы.
38
Система дифференциально-трансформаторной передачи пдказй-
ний (рис. 25) иключает в себя катушку датчика, линию связи и
катушку вторичного прибора.
Обе катушки имеют ио две обмотки: первичную, которая рас-
полагается ио всей длине катушки, и вторичную, имеющую две рав-
ные по числу витков секции. Первичные обмотки соединены после-
довательно и питаются от трансформатора электронного усилителя
вторичного прибора. Начала одних секций вторичных обмоток со-
единены между собой, а начала других секций тех же обмогок
включены на вход электронного усилителя.
Внутри каждой катушки находится плунжер (сердечник) из
мягкой стали.
При питании током первичной обмотки катушки в ее вторичной
обмотке индуктируется э. д. с. Когда плунжер находится в среднем
положении, э. д. с., индуктируемые в каждой секции, равны и про-
тивоположно направлены, так что между началами секций вторич-
ных обмоток напряжения пет. Когда плунжер сместится от среднего
положения, магнитный поток, пронизывающий вторичную обмотку,
окажется различным для каждой из секций, вследствие чего ин-
дуктируемые в них э. д. с. не будут равны, и между началами
секций' появится напряжение. Фаза и величина результирующей
э. Д- с. будут зависеть от величины и направления смещения плун-
жера в катушке. При рассогласовании положения плужеров в ра-
бочих катушках вторичного прибора и датчика в линии связи появ-
ляется сигнал разбаланса, который поступает на вход электронного
усилителя и через него на балансирный электродвигатель вторичного
прибора. Последний перемещает плунжер вторичного прибора до
тех пор, пока результирующие э. д. с. в обеих катушках не станут
одинаковыми и не наступит равновесие системы.
Ферродинамическая система основана на преобразовании угло-
вого перемещения чувствительного элемента датчика в пропорцио-
нальную величину э. д. с. (см. [Л. 9]).
Пневматическая система передачи показаний на расстояние ис-
пользует в качестве передающей среды сжатый воздух.
Система состоит из следующих основных узлов:
а)	узла датчика, помещаемого в первичный прибор, показания
которого должны быть переданы;
б)	узла приемника, помещаемого во вторичный прибор, нахо-
дящийся на расстоянии от первичного прибора;
в)	усилительного реле, монтируемого в корпусе первичного
прибора;
г)	редуктора давления рабочего воздуха;
д)	фильтра для рабочего воздуха.
Редуктор и фильтр монтируются в линию подачи рабочего
воздуха.
Приемник (вторичный прибор;) представляет собой манометр
сильфонного типа.
Принцип работы системы заключается в следующем
(см. рис. 26):
Рабочий воздух поступает через фильтр в редуктор, где его
Давление редуцируется до 1,1 кГ/см2. Отсюда он проходит во вто-
ричное (усилительное) реле, а через дроссель 9 в полость короб-
ки 7 и затем по линии Л к соплу датчика Г.
39
Пневматический дистанционный датчик (рнс. 27) состоит из
сильфона / и кожуха 2, образующих герметически изолированную
полость К, в которую от реле подводится воздух. Узел сильфона
с кожухом крепится к основанию 3, на котором также монтируется
Рис. 26. Схема пневматической телеметрической системы.
сопло 4 и механизм пропорциональности. Последний состоит из
рычага 5, связанного через иглу 6 с дном сильфона. Во втором
плече рычага 5 вращается ось 7, на которой жестко закреплены
рычаги 8 и 9.
Рычаг 8 (рис. 27) тягой 3 (рис. 26) и системой рычагов и тяг
соединяется с измерительной системой прибора. На рычаге 9
(рис. 27) укреплен штифт 10, воздействующий при отклонениях ры-
49
чага 9 на заслонку 11. Последняя, вращаясь на оси 12, находится
[юд воздействием пружины и стремится закрыть выходное отвер-
стие сопла 4.
При увеличении измеряемого параметра рычаг 8 под воздейст-
вием измерительной системы отклоняется против часовой стрелки.
р)а тот же угол отклоняется и рычаг 9, отводя от заслонки
штифт Ю. Заслонка под действием пружины плотно закрывает
сопло. Вследствие этого давление в линии /1 (рис. 26) и в короб-
Рис. 27. Устройство дистанционного
пневматического датчика.
ке 7 повышается. Повышение давления вызывает сжатие силь-
фона 10 и передвижение вниз связанного с ним штока 12. При этом
заслонка 13 открывает впускное сопло 14 и перекрывает выпуск-
ное сопло 8, тем самым увеличивается давление в линии Е, веду-
щей ко вторичному прибору Д, а также в линии Б, ведущей к ко-
жуху пневмодатчика.
Сильфон 1 (рис. 27) начинает сжиматься и с помощью иглы 6
перемещает рычаг 5 против часовой стрелки. Вместе с рычагом 5
происходит перемещение оси 7, что вызывает перемещение в новое
положение рычагов 8 и 9 в сторону приближения штифта 10
к заслонке 11. Перемещение оси 7 будет происходить до тех пор,
пока штифт не отведет заслонку от сопла и тем самым несколько
снизит давление воздуха под сильфоном. В результате такого дей-
ствия обратной связи давление воздуха под сильфоном будет всег-
41
да устанавливаться пропорционально величине измеряемого пара-
метра. Таким образом, давление в линии Е, а следовательно, и во
вторичном приборе будет устанавливаться пропорционально вели-
чине измеряемого параметра. Вторичный прибор градуируется
в единицах основного измеряемого параметра.
2-9. СУММИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДИФМАНОМЕТРОВ-РАСХОДОМЕРОВ
Часто при измерении расхода важно знать не только мгновен-
ный расход, но и учесть количество вещества за какой-либо проме-
жуток времени (час, смену, сутки). Для этой цели некоторые мо-
дификации дифманометров-расходомеров оснащаются суммирую-
щими устройствами (интеграторами).
На рис. 28 показана схема интегратора с рычажным меха-
низмом.
Лекало / связано с чувствительным элементом прибора так,
что угол поворота лекала пропорционален измеряемому расходу.
Рис. 28. Схема интегратора с рычажным механизмом.
С лекалом периодически соприкасается рычаг 2, угол отклонения
которого в зависимости от положения лекала в момент их сопри-
косновения пропорционален расходу, что достигается специальным
профилированием лекала.
Ведущий диск 5 вращается от электродвигателя с постоянной
скоростью и посредством рычагов периодически поднимает рамку 3,
которая, достигнув своего высшего положения, падает под дейст-
вием собственного веса, прижимая фрикционный диск 4 к веду-
щему диску. При этом фрикционный диск благодаря трению о ве-
дущий диск начинает вращаться. Продолжительность соприкоспо-
42
йейИя обоих дисков за каждый оборот ведущего диска пропор-
циональна углу отклонения рычага 2, а следовательно, и расходу.
Поэтому число оборотов фрикционного диска за определенный про-
межуток времени пропорционально количеству вещества, протекаю-
щего через сужающее устройство за это время.
Суммирование числа оборотов фрикционного диска осущест-
вляется при помощи передаточного устройства роликовым' счет-
чиком 6, показания которого также пропорциональны количеству
протекшего за данное время вещества.
Таким образом, количество вещества, учтенное счетчиком за
определенный промежуток времени, равно разности показаний
в начале и в конце данного промежутка времени, умноженной на
постоянную счетчика. Постоянная счетчика — это количество веще-
ства, учитываемое при изменении показаний счетчика на единицу.
На рис. 29 показана схема интегратора с ролико-дисковым
механизмом.
Синхронный двигатель (может быть часовой механизм) 1 че-
рез систему зубчатых колес 2 вращает траверсу 3, па которой
укреплены два рычага с роликами 4, жестко связанные с собач-
ками 5. Ролики одновременно катятся по двум концентричным
дискам 6 и 7, имеющим на половине окружности концентрическую
впадину.
Диск 6 закреплен неподвижно, а диск 7 кинематически связан
с ведущим звеном дифманометра таким образом, что он поворачи-
вается на угол, пропорциональный мгновенному значению расхода.
Если неподвижный диск установить таким образом, чтобы при
нулевом расходе начало его выступа совпадало с концом впадины
подвижного диска, т. е. чтобы совместный контур обоих дисков
представлял собой полную окружность одного радиуса, то при
расходе, отличном от нуля, длина впадины, образуемая совместным
контуром обоих дисков, будет пропорциональна измеряемому
расходу.
Рис. 29. Схема интегратора с роликово-дискозым механизмом.
43

44
Одновременно с траверсой 3 вращается храповое колесо 8,
которое при помощи зубчатой передачи связано с барабанным счет-
чиком, суммирующим обороты храпового колеса. При вращении
траверсы 3 ролики 4 поочередно попадают во впадину, образуе-
мую обоими дисками 6’ и 7. В это время собачки 5 входят в за-
цепление с зубьями храпового колеса 8 и поворачивают его на
угол, соответствующий длине впадины, т. е. на угол, пропорцио-
нальный мгновенному значению измеряемого расхода.
Ввиду того, что траверса делает 2 o6Jmuh, счетчик реагирует
на значение мгновенного расхода через каждые 15 сек. Для опре-
деления суммарного расхода за определенный промежуток време-
ни, выраженного в процентах максимального часового расхода,
следует разность показаний счетчика в конце и начале данного
промежутка времени умножить на 2. Разделив полученную величи-
ну на 100 и умножив на верхний предел показаний по шкале при-
бора, можно получить действительный суммарный расход.
На рис. 30 показана схема суммирующего устройства, в осно-
ву работы которого положен время-импульсный принцип, когда
отсчетное устройство перемещается импульсами постоянной частоты,
но переменной продолжительности, определяемой значением кон-
тролируемого параметра.
Из рис. 30 видно, что продолжительность импульса питания
электромагнитной муфты /, управляющей с помощью кулачка 2
с рычагом перемещением оцифрованных дисков 5 счетчика 4, опре-
деляется взаимным расположением контактов 6 и 7. Контакт 6 не-
подвижный; положение контакта 7 относительно контакта 6 благо-
даря наличию механической связи между контактом 7 и указателем
прибора в каждый момент времени определяется значением кон-
тролируемой величины. При малом значении расхода угол между
контактами 5 и 7 близок к 180° и, следовательно, мало время их
одновременного касания одного из двух медных полуколец 8, кото-
рые постоянно вращаются синхронным двигателем и через которые
происходит электрическое замыкание контактов 6 и 7.
При большем значении расхода угол между контактами 6 и 7
будет меньше и соответственно больше продолжительность им-
пульса питания электромагнитной муфты. Электромагнитная муф-
та / непрерывно вращается от синхронного двигателя. При замы-
кании цепи питания электромагнитной муфты ее сердечник втяги-
вается, и два захвата 3 плотно прижимаются к колесу с насечкой,
которое при этом также начинает вращаться. На одной оси с коле-
сом закреплен кулачок 2, который при своем вращении через ры-
чажную передачу передаст импульсы перемещения на оцифрован-
ные диски счетчика.
Таким образом, показания счетчика пропорциональны продол-
жительности импульсов питания электромагнитной муфты, а сле-
довательно, и величине контролируемого расхода.
2-10. ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА
Измерения при малых числах Рейнольдса
Для случаев измерения расхода при малых числах Рейнольдса
(малые диаметры трубопроводов, вязкие жидкости, значительно на-
гретые газы, газовые смеси с высоким содержанием водорода) при-
менение нормальных сужающих устройств из-за переменных зна-
45
Ч(ннй коэффициента расхода не может обеспечить надежных ре-
зультатов измерения.
Для этой цели проводились исследования по отысканию особых
форм сужающих устройств, имеющих постоянный коэффициент рас-
хода при малых числах Re в широком диапазоне т (рис. 31 и табл.
1 и 2), однако эти исследования не увенчались полным успехом.
Рис. 31. Сужающие устройства для измерения расхода при малых
числах Рейнольдса.
а—сопло с профилем „четверть круга* гп > 0,44; б —сопло с про-
филем „четверть круга* tn < 0.44; в и г—диафрагмы с двойным
скосом; д—сопло с профилем „полукруг"; е —сдвоенная диафраг-
ма; ж — нормальное сопло без цилиндрической части.
Из числа исследованных сужающих устройств лучшие резуль-
таты показало сопло с профилем в четверть круга, для .которого
значения исходного коэффициента расхода и граничные значения
чисел Re .приведены в табл. 1.
Все эти сужающие устройства требуют индивидуальной градуи-
ровки для тех пределов Re, при которых каждое из них будет при-
меняться.
Измерения при пульсациях потока
В практике измерений нередко возникает необходимость изме-
рения расходов пульсирующих потоков, т. е. таких потоков, у кото-
рых величина расхода подвергается периодическим изменениям.
Основной источник погрешности при этом заключается в квадра-
тичной зависимости между расходом и перепадом давления; изме-
ренный дифманометром средний перепад давления не равен средне-
46
Таблица 1
Значения исходных коэффициентов расхода и
предельных чисел Рейнольдса для сопел профилем в
четверть круга
Тип сопла	т	Г d	«и	Re	
				От	До
Сопло согласно	0,44	0,377	0,974	250	200 000
рис. 31, а	0,49	0,446	1,012	200	200 000
Сопло согласно	0,05	0,100	0,771	700	56 000
рис. 31, б	0,16	0,112	0,792	650	140 000
	0,25	0,135	0,830	330	240 000
	0,36	0,208	0,903	300	270 000
	0,39	0,285	0,933	370	150 000
му значению корня из перепада, поэтому дифманометр обычно дает
завышенные показания.
Если известен закон изменения расхода во времени, можно
приблизительно оцепить дополнительную среднюю квадратичную по-
грешность показаний дифманометра и установить пути ее умень-
шения.
Как правило, уменьшение дополнительной погрешности дости-
гается сглаживанием пульсаций. Пульсация сглаживается тем силь-
нее, чем больше объем системы V [.и3] между источником пульсаций
Таблица 2
Значения предельных чисел Рейнольдса для
специальных сужающих устройств
Наименование сужающего устройства	т	Re	
		От	До
Диафрагма с двойным скосом			
(рис. 31, в)	 Диафрагма с двойным скосом	0,16-0,25	3 000	100 000
(рис. 31, г)		0,06—0,12	20	30 000
Сопло с профилем полукруга	0,121	50	30 000
(рис. 31, а)		0,04—0,09	80	10 000
	0,2	300	10 000
Сдвоенная диафрагма (рис. 31, е) Нормальное сопло без цилиндри-	0,1—0,6	3 000	300 000
Ч,еской части (рис. 31, эк) . . .	0,37—0,45	4 000	100 000
47
(44)
и сужающим устройством и чем больше падение давления бр (кГ/.и2]
на этом участке, соответствующее среднему расходу фСр[м3/сек].
Для оценки сглаживающего эффекта V и бР служит безразмер-
ный критерий успокоения пульсаций
°~pcpQcP
где f — частота пульсаций, сек-';
рср — среднее абсолютное давление между источником пульсаций
и сужающим устройством, кГ.мг.
Необходимая величина //0, обеспечивающая приемлемые резуль-
таты измерения, зависит от характера пульсации.
Для одноцилиндровых машин — это коэффициент времени по-
дачи S, равный отношению времени движения потока за один
период ко времени -0 полного периода:
S=-21.	(45)
•о
Для многоцилиндровых машин — это коэффициент неравномерно-
сти расхода равный отношению минимального мгновенного расхода
QMHII к максимальному мгновенному расходу <2чакс:
На рис. 32 даны кривые зависимости дополнительной погреш-
ности расхода для различных значений S и 6. По этим кривым мож-
ио определить необходимую величину Но, а следовательно, ih V и 6Р
для получения желаемой погрешности измерения.
При измерении расхода пульсирующих потоков возможно воз-
ниюноветис вибраций и резонанса подвижной системы дифманомет-
ра. Во избежание этого следует применять дифманометры, у которых
собственная частота колебаний не выше 15—20% частоты пульсаций
потока. Наиболее подходящими для этой цели являются поплавко-
вые дифманометры с ртутным заполнением.
Если затухание пульсаций, обусловленное силами трения в диф
манометре и гидравлическими сопротивлениями соединительных ли-
ний, недостаточно, в каждой соединительной трубке возможно бли-
же к сужающему устройству устанавливают успокоители в видг
одинаковых капиллярных трубок. Последние имеют линейную харак
теристику, и их сопротивление не зависит от направления движения
потока.
Применение вентилей в качестве успокоителей недопустимо, так
как из-за квадратичной характеристики они искажают правильную
передачу средней величины пульсирующего 'Перепада давлений.
Измерения на входе и выходе из трубопровода
Измерения расхода могут производиться при помощи нормаль-
ных сужающих устройств, установленных на входе в трубопровод
или на выходе из него, если пространство, в которое втекает или
из которого вытекает измеряемое вещество, и трубопровод запо.1’
пены одним и тем же веществом.
48
Такие случаи измерения возможны при соблюдении следующих
условий-
} При измерениях на входе препятствия, вызывающие возмущения
потока, могут находиться на расстоянии не менее КМ перед су-
жающим устройством по направлению оси трубопровода и не менее
4d ,в направлении, .перпендикулярном к оои трубопровода, причем
на переднем торце сужающего устройства на диаметре не менее
1,50 ,не должно быть никаких выступов от крепежных и других
деталей/
Измерения на входе допустимы при Re>5,5- 10’.
В этом случае измерения практически т=0, поэтому а„ = 0,60
для диафрагм, ац = 0,99 — для сопел. Поправочный множитель на
неостроту входной кромки диафрагм определяется как для нор-
мальных измерений.
При измерениях на выходе препятствия, вызывающие возмуще-
ния потока, могут находиться па расстоянии не менее 10d за су-
жающим устройством в направлении оси трубопровода и нс менее
4d в направлении, перпендикулярном оси трубопровода.
Коэффициент расхода, поправки к нему и предельные числа Re
в этом случае измерения такие же, как и для нормальных измерений.
При истечении воды в воздух измерение расхода следует про-
изводить нормальной диафрагмой, расчет которой для rf^lo .«-«
производится по общей методике. Нормальное сопло здесь при-
менено быть .не может из-за возможности отрыва струи в его ци-
линдрической части.
рис. 32. Дополнительная средняя квадратичная погрешность при измерении
пульсирующего расхода в зависимости от критерия Но.
а — прц различных значениях коэффициента S; б —при различных значениях
коэф риннеита 5.
4<₽бзд
49
Измерения при сверх критическом отношении
давлений
При измерении расхода с помощью .нормальных сопел с увеличе-
нием перепада давления расход возрастает лишь до тех пор, пока
Рг
отношение —— не достигнет некоторого значения, называемого крити-
ческим ’ соответствующего скорости потока в наиболее узком
сечении, равной скорости звука.
Уравнение весового расхода для газа может быть записано
в виде
G = aef Ур^{ 2g iG —	[кг; сек].	(47)
Обозначив
Ф = е 1/ 2g	.	(48)
можем написать уравнение расхода в виде
G = 1,252 d* \кг!ч],	(49)
где рх и р2 выражены в кГ;см-.
Безразмерный множитель —= изменяется лишь до тех пор, пока
F 2g
. Рг
отношение давлении — не достигнет критического значения, и при
Pi
Рг
дальнейшем уменьшении — остается постоянным. Это означает, что
для измерения расхода при сверхкритическом отношении давлений
достаточно знать давление и удельный вес газа перед сужающим
устройством.
Значения критических отношений давлений для нормальных со-
пел приведены в табл. 3.
Таблица 3
Значения критического отношения давлений для
нормальных сопел
X	т			
	0	0,2	0,4	0,6
1,30 1 .41	0,544 0,527	0,549 0,532	0,565 0,548	0,598 0,581
Заметим, что при измерении расхода с помощью нормальной диа-
фрагмы критическое отношение давлений не может быть достигнуто
2-Н. Оказания по установке расходомеров
ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
Длй обеспечении правильности показаний расходомеров перемен-
ного перепада необходимо обеспечить ряд условий как общих, так и
конкретных для каждого случая измерения.
а)	Правильный выбор необходимых прямых участков трубо-
провода до и после сужающего устройства для уменьшения влия-
ния местных сопротивлений.
Местные сопротивления (колена, угольники, конические встав-
ки, вентили, задвижки и т. п.), вызывая перераспределение скоростей
Рис. 33. Необходимые наименьшие длины прямых участков трубопровода перед
сужающим устройством, установленным за местным сопротивлением, не со-
здающим винтового движения потока (отбор статических давлений — через
кольцевые камеры).
в сечении потока, приводят к отклонению значений коэффициента
расхода от табличных значении. Поэтому не допускается установка
сужающих устройств непосредственно у местных сопротивлений.
Необходимые наименьшие длины прямых участков перед су-
жающим устройством при отборе давлений через кольцевые каме-
ры приведены на рис. 33.
Если по условиям эксплуатации задвижка, установленная пе-
ред сужающим устройством, может иметь неполное открытие, то
4*	51
йаймеИыпая длйна Прямого участка определяется по табл. 4 в зави-
симости от степени открытия, оцениваемой отношением площади от-
крытия задвижки /':! к площади поперечного сечения трубопровода F.
Таблица 4
Значения наменьших допустимых длин прямых участков
трубопровода при установке задвижки перед
сужающим устройством
Степень откры- тия задвижки /з "7	Значения tn										
	сопла					диафрагмы					
	0.1	0.2	0,3	0,4	0.5	0,1	0,2	0,3	0.4	0.5	0,6
при измерении перепада через						отдельные отверстия					
св. 0,1 до 0,3	50	50	50	50	50	15	26	40	50	60	70
. 0,3 , 0,8	20	20	20	20	20	15	16	16	18	18	20
при измерении перепада через кольцевые камеры											
св. 0,1 до 0,3	15	20	25	28	28	10	15	20	23	26	30
. 0,3 . 0,8	10	10	10	10	10	10	10	12	12	15	15
Если отбор давлений производится через отдельные отверстия,
длины прямых участков должны быть увеличены вдвое против ука-
занных на рис. 33.
Если по условиям монтажа Л не может быть выдержана, для
умеренных параметров потока допускается установка струевыпря-
мителей, причем только после местных сопротивлений, создающих
винтовое движение потока. Струевыпрямитель должен иметь длину
2D и отстоять от местного сопротивления на расстоянии не менее
2D. В этом случае 1\ определяется из рис. 34.
Длина прямого участка трубопровода после сужающего устрой-
ства должна быть не менее 5D.
б)	Присоединение импульсных линий к сужающему устройству
в случае горизонтального трубопровода должно производиться: при
измерении расхода жидкости — в нижней части поперечного сече-
ния трубопровода, но не выше его горизонтального диаметра; при
измерении расхода пара—па горизонтальном диаметре поперечного
сечения трубопровода; при измерении расхода газа — в верхней ча-
сти горизонтального диаметра.
в)	Дифманометр должен быть установлен по возможности бли-
же к сужающему устройству.
г)	При измерении расхода жидкости дифманометр предпочти-
тельнее устанавливать ниже сужающего устройства. Если по ка-
ким-либо причинам дифманометр можно установить только выше
сужающего утсройства, в высшем месте соединительных линий, не
52
Диафрагмы
Рис. 34. Необходимые наименьшие длины прямых участков трубопровода,
перед сужающим устройством, установленным за местным сопротивлением, создающим винтовое движение потока (отбор стать*
ческих давлений— через кольцевые камеры); б —между полностью открытым вентилем и сужающим устройством.
I
о
53
обходимо установить газосборнИки с кранами для выпуска СаЭбв й
воздуха.
В низших местах соединительных линий необходимо устанавли-
вать сосуды с кранами для слива отстоявшейся грязи и взвешенных
частиц.
д)	При измерении расхода пара взаимное расположение дифма-
нометра и сужающего устройства такое же, как и при измерении
расхода жидкости.
При измерении расхода пара необходимо обеспечить одинако-
вый уровень конденсата в соединительных трубках. С этой целью
Кразделительным
сосудам
Рис. 35. Схема труЗных соединений сужа.ощего устройства с дифманометром
для измерения расхода агрессивной или вязкой жидкости:
1—дифманометр; 2—сужающее устройство; 3— запорный вентиль; 4 — труба
стальная DaII = 10 .ии; '5 —разделительный сосуд; 6 — сосуд для сбора газов
а —дифманометр ниже сужающего устройства; б—дифманометр выше
сужающего устройства.
вблизи сужающего устройства устанавливаются уравнительные при-
способления (конденсационные сосуды).
Конденсационные сосуды должны иметь достаточный объем
для обеспечения максимального перемещения механизма дифмано-
метра без ощутимого «а,рушения правильности измеряемого пере-
пада.
е)	При измерении расхода газа дифманометр должен распо-
лагаться выше сужающего устройства. Если дифманометр можно
54
установить только ниже сужающего устройства, то в низших ме-
стах соединительных лилий устанавливаются дренажные устройства.
При измерении расхода горячих газов важно, чтобы обе со-
единительные трубки находились в одинаковых температурных усло-
виях. ,	X	*	,
ж)	Импульсные трубки должны иметь обоснованно выбранный
диаметр. Обычно берут трубки диаметром 10—12 jh.ii.
з)	Материал соединительных трубок должен быть стойким по
отношению к измеряемому веществу.
Рис. 36. Схема трубных соединении сужающего устройства с дифманометром
для измерения расхода пара.
I—дифманометр: 2—сужающее устройство: Д—запорный вентиль: 4 — труба
стальная £>вн = 10 мм; 5—конденсационный сосуд; 6 —сосуд для сбора газов,
а—дифманометр выше сужающего устройства: б—дифманометр ниже
сужающего устройства.
Обычно применяются трубки из углеродистой или нержавею-
щей стали.
Нередко используются медные трубки, которые можно при-
менять при измерении расхода пара, воды, воздуха, слабого рас-
твора серной кислоты.
При измерении расхода воды и сухого газа иногда применяют
алюминиевые трубки.
Возрастающее применение начинают находить пластмассовые
трубки (винипласт, полиэтилен и др.).
и)	Соединительные трубки должны монтироваться или верти-
кально или с уклоном от 1 ; 20 до 1 : 10, при этом изгибы должны
плавными; не допускаются вмятины.
к)	Монтаж соединительных трубок должен быть таким, чтобы
имелась возможность периодической их очистки. Для этен цели
используют фланцевые или .ниппельные соединения.
л)	При измерении расхода вязких, агрессивных или легко вос-
пламеняющихся веществ применяются разделительные сосуды. При-
меняемая при этом разделительная жидкость не должна химиче-
ски взаимодействовать с измеряемой средой, разрушать материал
разделительных сосудов, соединительных линий, вентилей, внутрен-
ние. 37. Схема трубных соединений сужающего устройства с
дифманометром для измерения расхода агрессивного газа меюдом
ввода защитного газа. Защитный газ легче измеряемого.
а—дифманометр ниже сужающего устройства: /—дифманометр;
2 —сужающее устройство; 3—запорный вентиль; 4—труба сталь-
ная Dull = 10 мм; 5—ротаметр или контрольный сосуд: б —редук-
тор; 7—манометр; б —дифманометр выше сужа ощего устройства.
ней полости дифманометра, растворяться в измеряемой жидкости
и рабочей жидкоси дифманометра, а также давать отложения или
осадки.
м) Если почему-либо при измерении расхода агрессивных ве-
ществ применение разделительной жидкости затруднительно, заслу-
живает внимания способ непрерывной промывки соединительных ли-
ний защитной жидкостью или продувки газом.
При этом для уменьшения дополнительной погрешности скорость
протекания защитной жидкости или газа должна быть минималь-
ной. Это достигается .подбором размеров капиллярных дросселей,
монтируемых в трубопроводах защитной жидкости.
В тех случаях, когда это возможно, вместо капиллярных дрос-
селей следует применять ротаметры как более удобные в эксплуа-
тации.
При этом способе измерения особое внимание должно быть об-
ращено на герметичность трубопроводов и всех мест подсоединения.
Примеры схем установки расходомеров для различных случаев
измерения расхода приведены на рис. 35—37.
56
Глава третья
РАСХОДОМЕРЫ ОБТЕКАНИЯ
3-1. РОТАМЕТРЫ
Ротаметры, как и поршневые расходомеры, часто называют рас-
ходомерами постоянного перепада давления, поскольку перепад дав-
ления измеряемого вещестза на чувствительном эле-
менте этих приборов (поплавке, поршне) на всем
диапазоне измерений с некоторым приближением
может считаться постоянным. -
Схема ротаметра представлена на рис. 38. Он
состоит из вертикальной конусной трубы /, расши-
ряющейся кверху, внутри которой помещается по-
плавок, свободно плавающий в потоке измеряемого
вещества. Этими элементами исчерпывается мини-
мум деталей, принципиально необходимых для ра-
боты ротаметра.
Наиболее часто применяемая форма поплавка
показана на рис. 38. Нижняя, коническая, часть
переходит в среднюю, цилиндрическую, и заканчи-
вается бортиком, на котором вырезаны косые ка-
навки, вызывающие непрерывное вращение поплав-
ка. Это необходимо для центрирования поплавка
во время измерения для предохранения от сопри-
косновения поплавка с трубой, для снижения по-
рога чувствительности прибора и, наконец, для сиг-
нализации засоренности трубки (прекращением вра-
щения поплавка). В последнее время от этого
отказываются и центровку поплавка производят
при помощи направляющих.
Значение расхода связывается с параметрами
потока и характеристиками прибора следующим
Рис. 38. Схема
ротаметра.
выражением:
Q = *PfK
/2^ (хп - х)
X/
(50)
где ар — коэффициент расхода;
/к	— площадь кольцевого зазора между трубкой и бортиком по-
плавка;
f	— площадь лобового сечения поплавка;
Хп> Y — удельные веса соответственно поплавка и измеряемого ве-
щества.
При измерении расходов газов в формулу (50) необходимо было
бы ввести поправочный коэффициент е на изменение удельного ве-
са вещества при протекании через суженное сечение. Но поскольку
в ротаметрах перепады давлений на поплавке малы (порядка
0>05 кГ/см2), г большой степенью точности можно считать е=1.
Из формулы (50) вытекает, что показания ротаметра будут
справедливы до тех пор, пока все входящие в формулу параметры
имеют градуировочные значения.	.
При изменении параметров измеряемого вещества (давления,
семпературы, вязкости) определение действительной величины рас-
57
ХбДа ПО показаниям ротаметра может быть выполнено по формуле
Q' = Q- 1 /VI— f !	(5|)
» \f 7 (Yn —X)
где Q', а', у'—значения расхода, коэффициента расхода и удельного
веса вещества для рабочих условий измерения.
Для пользования этой формулой необходимо экспериментальное
определение а'.
При конструировании ротаметров стремятся свести к минимуму
влияние изменения удельного веса измеряемого вещества. Это до-
стигается выдерживанием соотношения уи = 2у.
Ротаметры получили широкое распространение благодаря при-
сущим им достоинствам. Отметим основные из них:
а)	наглядность показаний;
б)	возможность измерения малых расходов;
в|) равномерность шкалы;
г) малая и постоянная на всем диапазоне измерения потеря
давления;	/ <?макс \
д|) большой диапазон .измерения т;-------- I, доходящий до
10 : 1;	\ Чмин /
е) постоянство погрешности измерения на всем диапазоне
шкалы;
ж) при соответствующем выборе материала трубы и поплавка
возможность измерения расхода агрессивных и стерильных веществ.
Конструктивные формы ротаметров отличаются большим раз-
нообразием. Труба выполняется из стекла или металла. Ротаметры
со стеклянной трубой применяются для измерения расхода веществ,
имеющих умеренные параметры (р<6 кГ!см2, /=100°С). Рота-
метры с металлической трубой применяются при более высоких
параметрах (до 64 кГ/см2). Стеклянные ротаметры бывают обычно
показывающие, металлические с дистанционной электрической или
пневматической передачей показаний. Показания ротаметров с фор-
мой поплавка, показанной на рис. 38, зависят от вязкости и удель-
ного веса измеряемого вещества, поэтому отыскивались такие фор-
мы поплавка (дисковые, тарельчатые, катушечные), при которых
изменение вязкости и удельного веса вещества мало влияет на
показания прибора.
Во многих случаях возникла необходимость снабдить поплавок
длинным хвостовиком. Хвостовик может служить указателем рас-
хода в металлических ротаметрах, грузодержателем для легких по-
плавков или нести сердечник электрического датчика.
В последнее время в ротаметрах используются радиоактивные
датчики перемещения. Для этого в поплавок или его хвостовик за-
делывается небольшое количество радиоактивного вещества (ко-
бальт-60), снаружи трубы помещается дифференциальная иониза-
ционная камера.
В приложениях 12 и 13 приведены технические характеристики
выпускаемых нашей промышленностью ротаметров.
3-2. РАСХОДОМЕРЫ ПОРШНЕВЫЕ И ПОПЛАВКОВЫЕ
Устройство поршневого расходомера показано на рис. 39. В кор-
пусе прибора / запрессована цилиндрическая бронзовая втулка 2,
имеющая круглое входное отверстие и прямоугольное выходное.
58
Рис. 39. Расходомер постоянного перепада типа ППЭ.
—корпус; 2—втулка с двумя отверстиями; 3 — поршень: 4—сердеч
ник; 5 —индукционная катушка; 6— ребристый охладитель; 7 —
коробка с зажимами для электропроводки.
Ф165
59
Внутри втулки перемещается поршень 3, причем положение поршня
определяется величиной расхода вещества и служит его мерой.
При изменении расхода изменяется сила, действующая на пор-
шень снизу, и он опускается или поднимается, открывая или при-
крывая выходное отверстие до тех пор, дока сила, создаваемая раз-
ностью давлений па поршень снизу и сверху, не станет равной дей-
ствующему весу поршня. Так как вес поршня вместе с грузами и
его площадь — величины постоянные, то и перепад давления в со-
Рпс. 40. Расходомер постоянного пере-
пада с погруженным поплавком.
/ — поплавок; 2—измерительное сопло:
3 —шток: 4 —втулка с уплотнительной
набивкой; .5—диск, предохраняющий из-
мерительный механизм от нагрела; 6—
диаграмма; 7—механизм счетчика; а —
уравновешивающий груз: 9—поршень для
обеспечения плавного хода поплавка.
стоянии равновесия остается
практически постоянным.
Конструктивно корпус,
втулка и поршень выполнены
таким образом, что при край-
нем нижнем положении порш-
ня входное отверстие остается
полностью открытым, а выход
ное полностью закрытым.
Изменение максимального
предела измерения прибора
достигается изменением шири-
ны выходного отверстия и веса
грузов.
При измерении расхода
веществ с высокой температу
рой крышка прибора снаб-
жается ребристым охладите-
лем 6; при измерении расхода
веществ с низкой температурой
и большой вязкостью крышка
прибора снабжается полостью,
через которую пропускают пар
или другое греющее вещество.
Поршневые расходомеры
применяются для измерения
расхода воды, жидких нефте
продуктов, вязких и агрессив-
ных жидкостей.
Поршневой расходомер же-
лательно устанавливать на го-
ризонтальном участке трубо-
провода с прямыми участками
на расстоянии не менее 10£> до
прибора и не менее 8D после
прибора.
В случае измерения расхо-
да засоренных веществ перед
прибором необходимо устано-
вить фильтр.
Поплавковые расходомеры
по своему принципу действия
аналогичны описанным выше
ротаметрам и поршневым рас-
ходомерам с той лишь разни-
цей, что разность давлений,
60
возникающих при протекании измеряемого вещества через прибор,
действует на поплавок, занимающий в зависимости от величины
расхода определенное положение относительно седла, находящегося
в корпусе вентильного типа.
Поплавковые расходомеры бывают с дисковым или дисково-
цилиндрическим поплавком и с коническим поплавком. В первом
случае поплавок перемещается внутри седла, выполненного в виде
конуса или сопла (рис. 40), во втором случае—внутри седла, вы-
полненного в виде диска.
При дисковых поплавках вязкость измеряемого вещества мало
влияет на показания прибора. Проведенные на масле, воде и паре
опыты' показали, что при числах Рейнольдса, отнесенных к диаметру
поплавка, больших 1 000, показания поплавковых расходомеров с ди-
сковым поплавком не зависят от вязкости. Это является проимуще-
ством этою типа по сравнению с расходомерами переменного пере-
пада давления.
К недостаткам поплавковых расходомеров, так же как и других
расходомеров обтекания, следует отнести необходимость градуиров-
ки и зависимость показаний прибора от трения в сальнике. Кроме
того, поплавковые расходомеры с диаметром условного прохода
больше 200 мм громоздки и имеют большой вес.
3-3. РАСХОДОМЕРЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ
На рис. 41 приведены схемы различных типов гидродинами-
ческих расходомеров, отличающихся друг ог друга лишь формой
тела, воспринимающего гидродинамическое усилие потока измеряе-
мого вещества. В первом случае это поворотная заслонка, во вто-
ром— поворотный диск (может быть тело другой формы) и, нако-
нец, буек в форме обтекаемого тела.
Рис. 41. Расходомеры гидродинамические.
ч—с поворотным крылом; б —с эксцентричным диском; в —с гидродинамической
трубкой.
61
Если известия средняя скорость потока измеряемого вещества
V, то усилие, воспринимаемое погруженным в поток телом, будет
определяться выражением
у2
R = Cft cos <р,	(52)
где С — коэффициент сопротивления, зависящий от формы тела и
числа Рейнольдса;
7 — удельный вес измеряемого вещества;
g — ускорение земного тяготения;
j — площадь наибольшего поперечного сечения тела;
<f — угол между направлением потока и направлением переме-
щения тела. Для расходомеров с поворотным крылом и по-
воротным диском этот угол равен углу поворота крыла или
диска.
Для расходомеров первых двух типов мерой расхода служит
положение крыла или диска. В самом деле, если записать уравнение
моментов действующих сил относительно оси вращения
у2	ч
С/'у 2g cos f -I = Gl sin f,
TO
Q =	(53)
где I — расстояние от центра тяжести крыла или диска до оси вра-
щения;
F — площадь поперечного сечения трубопровода.
Расходомер, схема которого приведена на рис. 41,в, разрабо-
тан А. С. Сафаряном в НИИАвтоматика для измерения расхода
пульпы на горнообогатительных фабриках. В отличие от рассмот-
ренных расходомер с гидродинамическим буйком измеряет усилие
как меру расхода.
Буек 1 устанавливается в потоке пульпы и при помощи ры-
чага 2 соединяется с эластичной уплотнительной мембраной 3,
укрепленной при помощи соединительных фланцев 10. На внешнем
конце рычага укреплена заслонка 4, которая прикрывает или от-
крывает сопле 5. Благодаря эластичности мембраны рычаг может
отклоняться от вертикального положения.
Воздух, подаваемый в систему обратной связи через дрос-
сель 6. одновременно подается к соплу и в камеру обратной свя-
зи 7. Так как проходное отверстие дросселя в несколько раз меньше
проходного сечения сопла, перемещение заслонки вызывает изме-
нение давления в камере обратной связи. Мембранная крышка ка-
меры обратной связи с помощью рычага 8 шарнирно соединена
с винтовым рычагом 9, на конце которого находится регулировоч-
ная гайка 11, перемещением которой можно изменять диапазон из-
мерения.
С помощью рычага 9 буек возвращается в исходное положе-
ние, уравновешивая тем самым давление в камере обратной связи
и гидродинамическое давление на буек.
62
Таким образом, каждому значению рабхбДа будет сббтветстВО'
вать определенное давление в камере обратной связи и в линии ко
вторичному прибору.
Глава четвертая
РАСХОДОМЕРЫ С НЕПРЕРЫВНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ
4-1. РАСХОДОМЕРЫ ТУРБИННЫЕ
Принцип действия турбинных расходомеров заключается в из-
мерении пропорциональной расходу вещества скорости вращения
крыльчатки, помещенной в поток и вращающейся под давлением
потока
Крыльчатка может быть аксиальной или тангенциальной. В том
и другом случае она тщательно балансируется и устанавливается
в подшипниках, обладающих малым трением.
Измерение скорости вращения крыльчатки может производиться
самыми различными способами (рис. 42): частотным, электромагнит-
ным, фотоэлектрическим, стробоскопическим и радиоактивным, в каж-
дом из этих случаев зависимость между величиной полученного сиг-
нала и расходом вещества определяется с помощью градуировки.
Следует отметить, что угловая скорость этих приборов прямо про-
порциональна расходу, поэтому при применении для измерения
скорости вращения устройств с равномерной шкалой шкала этих
устройств будет равномерна и по отношению к расходу.
Рассматриваемые расходомеры обладают высокими метрологи-
ческими	качествами,	к которым следует	отнести:
,	-	/^макс	\
а)	значительный диапазон измерения 75---=10—15 ;
\ ^мин	J
б)	малую погрешность;
в)	незначительную инерционность (исключая стробоскопические
расходомеры), что позволяет использовать их для измерения расхо-
дов пульсирующих (ПОТОКОВ.
Как правило, расходомеры с аксиальными крыльчатками обла-
дают большей 1инерционностью по сравнению с расходомерами
с тангенциальными крыльчатками.
Измерение скорости вращения крыльчатки в турбинно-ча-
стотных расходомерах осуществляется следующим образом.
Изолированно от трубопровода монтируется штифт так, чтобы за-
зор между штифтом и лопастями крыльчатки составлял доли мил-
лиметра. Выводы от штифта и от трубопровода включаются в пле-
чо измерительною моста, питаемого от высокочастотного генерато-
ра. Каждая лопасть крыльчатки при вращении, проходя мимо
штифта, импульсно меняет величину емкости между штифтом и
трубопроводом. Частота модулированного сигнала прямо пропор-
циональна скорости вращения крыльчатки, а следователиьо, и рас-
ходу.
В турбинно-оптических расходомерах в месте уста-
новки крыльчатки в трубопроводе имеются прозрачные вставки,
кУДа направляется луч света, пересекаемый лопастями крыльчатки
при ее вращении. На пути луча (прямого или отраженного от ло-
63
СпособРегистрации оборотовротора	Аксиальные расходомеры			Тангенциальные расходомеры
Магнитный				
Радиоактивный				
				
Оптический	1			’ // \
Злектр и чески й (высокочастот- ный)	V" J-			1
Рис. 42. Различные способы измерения оборотов ротора, применяемые
в турбинных расходомерах.
пасти) устанавливается фотоэлемент. При этом на электродах фо
тоэлемента возникают пульсирующие электрические сигналы, ча-
стота которых пропорциональна скорости вращения крыльчатки.
В турбинно-электромагнитных расходомерах вращаю-
щаяся крыльчатка, выполненная из ферромагнитного материала, пе-
риодически изменяет сопротивление магнитной цепи электромагни-
та, охватывающего трубопровод в месте установки крыльчатки. Это
вызывает возникновение пульсирующей э. д. с., частота пульсаций
которой пропорциональна скорости вращения крыльчатки.
64
Ввиду того что в расходомерах с использованием электромаг-
нитного формирования сигнала пет необходимости нарушать целость
трубопровода в месте установки крыльчатки для вмонтировання
штифтов, прозрачных вставок и т. д., возможно измерение этими
приборами расхода веществ, имеющих высокие параметры. Кроме
того, показания этих расходомеров не зависят от физико-химиче-
ских свойств 'измеряемого вещества.
Турбинные расходомеры, измеряющие скорость вращения крыль-
чатки с помощью радиоактивных изотопов, устроены следующим
образом. В одну или несколько лопастей крыльчатки вмонтированы
в виде твердых вставок радиоактивные изотопы. Место установки
крыльчатки закрыто снаружи экраном, не пропускающим радиоак-
тивных излучений. В определенном месте экрана имеется отверстие,
против которого установлен индикатор радиоактивного излучения
(счетчик), воспринимающий радиоактивность в моменты прохожде-
ния лопастей крыльчатки с изотопами мимо отверстия в экране.
Частота импульсов, воспринимаемых счетчиками, пропорциональна
скорости вращения крыльчатки, т. е. расходу вещества, протекающе-
го через прибор.
Предел частотного диапазона описанных расходомеров находит-
ся на уровне 60—80 гц.
Для улучшения метрологических качеств турбинных расходоме-
ров идут по пути облегчения крыльчатки и уменьшения трения
в ’Опорах. Для этой цели для изготовления крыльчаток использу-
ют легкие сплавы ,и пластмассы, в некоторых расходомерах крыль-
чатка поддерживается в плавающем состоянии, в потоке протекаю-
щего вещества, что значительно снижает величину трения в опорах.
4-2. РАСХОДОМЕРЫ С ПОДВИЖНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ТРУБОПРОВОДА
Подвижный элемент трубопровода в расходомерах рассматри-
ваемого типа необходим для сообщения потоку измеряемого веще-
ства дополнительного движения с целью создания в нем инерцион-
ных усилий. Это может быть либо гироскопическое усилие, либо
усилие Кориолиса, либо инерционный момент. Все зависит от того,
какое дополнительное движение придано потоку.
Показанный на рис. 43 расходомер включает в себя подвижный
элемент трубопровода, выполненный в виде Т-образной трубки,
вращающейся с постоянной угловой скоростью со от отдельного
привода. Трубка расположена па торсионном элементе, со вторым
вращающимся участком трубопровода опа соединяется при помощи
гибких соединений, позволяющих ей смещаться на некоторый угол
относительно вращающегося ротора.
При протекании вещества со скоростью v через элемент тру-
бопровода, вращающегося с постоянной угловой скоростью со, в из-
меряемом веществе возникает направленное против движения уско-
рение Кориолиса a = 2a>v. В каждой ветви Т-образной трубки возни-
кает усилие Кориолиса, равное
RK = — m2wv = — 2G* (Rt — Rt),	(54)
где m—p(R2 — /?,) p— масса вещества во вращающемся элементе
трубопровода (р — плотность вещества, F—
площадь сечения вращающегося патрубка);
G = vfF — массовый расход вещества.
5—693
65
(55
На всем вращающемся Т-образном элементе трубопровода воз-
никает при атом момент, равный
Л1К = 2R.
Момент Мк ' служащий мерой массового расхода вещества,
измеряется с подошью чувствительного элемента, например тензо
Яа‘ "расходомеры этого типа могут вместо Т-образного элемента
желтяк
вещество.
Этот способ измерения может
МСР1расходомерь1Сс11 вращающимся ротором, в которых возникает
гироскопический момент, включают в себя РаДиаль"“е	пр’-'
элементы трубопровода, расположенные эксцентрично. В этих при-
быть применим также для из-
себя радиальные вращающиеся
Рис 43. Ротор расходомера, в котором измерение
расхода производится по величине усилия
Кориолиса.
борах поток вещества протекает по участку трубопровода сложно
формы (рис. 44).
Этот участок трубопровода приводится во вращение о гное»
тельпо оси АА с постоянной угловой скоростью <о.
В этом приборе усилие Кориолиса создается на патрубках 1 и-
замкнутый патрубок 3—4 служит для компенсации цеитробежнЫ
усилий, возникающих при вращении ротора.
Возникающий при вращении ротора гироскопический момен
А4Г стремится повернуть ротор относительно оси ЯВ, величина это:
момента определяется из выражения
Д4Г-2G в (Я2 —/?,)&.	(5*
Этот момент, пропорциональный массовому расходу вещества,
так же как и в предыдущем случае, может быть измерен электриче-
ским датчиком усилий.
Недостатком рассмотренных расходомеров, который особенно
сильно проявляется при измерении расхода агрессивных веществ и
Рис. 44. Ротор гироскопического расходомера.
II.У — вращающееся уплотнение; Г.С—гибкое
соединение.
веществ, находящихся под давлением, является наличие вращаю-
щихся уплотнительных соединений.
В целях устранения указанного недостатка вращательное дви-
жение ротора заменялось колебательным (вибрационные расходо-
меры). при этом вращающиеся соединения заменялись эластичными,
что значительно сократило габариты приборов.
Глава пятая
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ
5-1. РАСХОДОМЕРЫ ИНДУКЦИОННЫЕ
Индукционными расходомерами называются расходомеры,- прин-
цип действия которых основан на ’измерении пропорциональной рас-
ходу электродвижущей силы, индуктированной в потоке электропро-
водной жидкости под действием внешнего магнитного поля.
На рис. 45 показана принципиальная схема приемника индук-
ционного расходомера. Трубопровод /, по которому протекает про-
водящая жидкость, расположен между полюсами магнита 2 пе,р-
66
пендикулярно направлению силовых линий магнитного поля. Пол
действием магнитного поля ионы, находящиеся в жидкости, опре-
деленным образом перемещаются и отдают свои заряды 'Измери-
тельным электродам 3, создавая на них э. д. с. е, пропорциональ-
Рис. 45. Принципиальная схема индукционного
расходомера.
ную скорости течения жидкости v. Величина этой э. д. с. опре-
деляется уравнением
е = Bvd-10-5 мв,	(57)
где В—магнитная индукция в зазоре между полюсами магнита, гс;
v — скорость течения жидкости, см1сек;
d—внутренний диаметр трубопровода, см.
Формула (57) написана для случая постоянного магнитного поля.
Если магнитное поле изменяется по времени t с частотой f, то вели-
чина е будет определяться уравнением
е = Вмакс vd sin 2л/М0-5лв.	(58)
Выражая скорость течения жидкости v через объемный расход Q
получим:
QB
е = 3,6-	[не]	(59)
„ п QB sin 2r.ft
е = 3,6.10-'1-------------- [.ив].
(60)
где Q — объемный расход жидкости, .и3 и;
d—внутренний диаметр трубопровода, мм.
Таким образом, индукционные расходомеры могут быть выпол-
нены как с постоянными магнитами, так и с электромагнитами, пи-
таемыми переменным током с частотой f. Как тем, так и другим
расходомерам присущи определенные достоинства и недостатки,
определяющие область их применения.
68
Существенным и основным недостатком индукционных расходо-
меров с постоянным магнитом, ограничивающим их применение
для измерения расхода квазистационарных потоков, является по-
ляризация измерительных электродов, сопровождающаяся измене-
нием сопротивления датчика, что искажает показания прибора. Для
уменьшения поляризации применяют электроды с платиновым или
танталовым покрытием, а также угольные и каломелевые электроды.
Однако существенного уменьшения поляризации этим достичь не
удастся Тем не менее, при измерении расходов потоков с высокой
частотой пульсаций предпочтительнее расходомеры с постоянным
магнитом, чем с переменным, так как эти расходомеры имеют бо-
лее высокий частотный предел. В этом случае измерительная схема
строится таким образом, что измеряется величина э. л. с., а элек-
трический ток, протекающий через жидкость, очень мал. Вследствие
этого наблюдается малая величина поляризации.
В индукционных расходомерах с электромагнитом, питаемым
переменным током, переменное магнитное поле, кроме основной
э. д. с., характеризующей величину измеряемого расхода, образует
другие э. л. с., мешающие правильному измерению оас.хода. Эги
э. л. с. пропорциональны скорости изменения магнитной индукции В
Для уменьшения их влияния на результат измерения снижают ча-
стоту тока, что ограничивает применение этих расходомеров для
измерения быстро меняющихся расходов. Для измерения быстро
меняющихся расходов необходимо повышать частоту тока до ве-
личин, в несколько раз превосходящих частоту колебаний расхода.
Это вызывает необходимость применения устройств, усложняющих
измерительную схему прибора.
Имеются различные способы для уменьшения влияния допол-
нительных э. д. с. Один из них заключается в том, что .на электро-
магните. создающем магнитное поле, располагают компенсационный
виток, находящийся в противофазе с измерительными электродами.
При помощи регулировочного реостата добиваются нулевого потен-
циала на входе в электронный усилитель при отсутствии движения
жидкости.
На рис. 46 приведена другая схема компенсации дополнительных
э. д. с. Два одинаковых индукционных датчика с самостоятельными
магнитами / включаются таким образом, что магнитная индукция
в них направлена противоположно, таким образом, дополнительные
э. д. с. взаимоиндукции равны по величине и по фазе, взаимно
противоположны и взаимно уничтожаются в первичной обмотке
выходного трансформатора.
Для снижения погрешностей, вызываемых дополнительными
э. д. с., кроме указанных компенсационных методов, необходимо
плоскость витка, образованного выводами от электродов, распо-
лагать параллельно силовым линиям магнитного поля.
Кроме перечисленных выше погрешностей, вызываемых явле-
ниями, сопровождающими образование измеряемой э. д. с., па точ-
ность показаний индукционных расходомеров влияют различные
показатели, определяемые конструктивным исполнением индукцион-
ных расходомеров и условиями измерения Эго может быть учтено
введением в формулы (59), (60) поправочных коэффициентов.
Коэффициент (назовем его £|) учитывает электрическое сопро-
тивление стенки трубопровода; он вводится только при расчете
69
тех расходомеров, трубопроводы которых имеют проводящие
стенки:
где ту—отношение внутреннего и наружного диаметров трубопро-
вода;
₽ж
— — отношение удельных электрических сопротивлений жидко-
Ртр сти и материала трубопровода.
Поправочный коэффициент k2 учитывает неравномерность маг-
нитного поля по длине трубопровода. Значения этого коэффициента
в зависимости от отношения длины полюсного наконечника (разме-
Рнс. 46. Схема компенсации мешающих сигналов,
/—электромагниты: 2—трубопровод; 3 — измерительные пластины;
4—трансформатор; J —усилитель.
ра полюсного наконечника вдоль направления течения жидкости)
к внутреннему диаметру трубопровода представлены на рис. 47.
Поправочный коэффициент k3 учитывает влияние температуры
на свойства магнита и на величину зазора между полюсными на-
конечниками и определяется выражением
(В„-й,2)(/м-25)
*	B„(G-25)
b	'
(62)
где Bn и В12 — магнитная индукция в зазоре между полюсами со-
ответственно при температурах и /8, гц,
70
tu— температура магнита вблизи его полюсов, °C;
tB — температура магнита вблизи его основания, °C;
а — величина зазора между полюсными наконечника-
ми, сл;
b — величина основания магнита, см.
Коэффициент k3 вводится при измерении расходов значительно
нагретых жидкостей.
С учетом поправочных коэффициентов формула (59) запишется:
ОН
е — k3k2k,'3fi-10-4	[.не].
(G3)
ни один тип расходомеров,
автоматического регулиро-
Перечисленные выше недостатки индукционных расходомеров
несущественны по сравнению с очень важными их достоинствами,
к которым относятся следующие.
Прежде всего они безынерционны: их инерционность практиче-
ски ограничивается инерционностью измерительного прибора. В этом
отношении с ними не может сравниться
Поэтому они незаменимы в процессах
вання, где запаздывание играет сущест-
венную роль, или при измерении быстро
меняющихся расходов.
Датчики индукционных расходоме-
ров не имеют выступающих внутрь тру-
бопровода частей, сужений или изме-
нений профиля. Благодаря этому
обстоятельству гидравлические потери
на датчике минимальны.
Датчик можно чистить и стерилизо-
вать без демонтажа, так же как техно-
логический трубопровод. Это позволяет
измерять данным методом расходы
жидкостей в биохимической и пищевой
промышленности стерильно и без изме-
нения вкусовых качеств продукта. От-
сутствие полых углублений исключает
застаивание и коагулирование измеряе-
мых жидкостей, что часто является при-
чиной возникновения гнилостных про-
цессов.
На результат изменения не влияют
наличие взвешенных в жидкости частиц
и пузырьков газа, изменение профиля
поля скоростей потока, а также таких
среды, как вязкость, концентрация, удельный вес, температура, теп-
лопроводность, если они не влияют на величину электропровод-
ности.
Датчики индукционных расходомеров можно монтировать в лю-
бом положении за изгибами трубопроводов и запорными вентиля-
ми, измерять расходы свободно вытекающих жидкостей с мини-
мальным перепадом.
По своей конструкции датчики позволяют применять .новейшие
Изоляционные, антикоррозийные и другие покрытия, что дает воз-
71
Зависимость коэф-
ft, от отношения
полюсных накоиеч-
магнита /пол к внут-
Рнс. 47.
фициента
длины
ников
реннему диаметру трубопро-
вода d.
характеристик измеряемой
можность измерять расход агрессивных жидкостей, а также жидко-
стей и паст, обладающих абразивными свойствами.
Вследствие линейной зависимости возникающей э. д. с. от рас-
хода шкала показывающего прибора линейна. Одним .и тем же
датчиком можно измерять расход жидкости, протекающей в обоих
направлениях.
В заключение нужно отметить, что широкое внедрение .индук-
ционных расходомеров в практику измерений тормозится вследствие
того, что до сих пор не решен вопрос ликвидации явления поляри-
зации и поддержания нулевой точки прибора, что связано с компен-
сацией паразитных э. д. с.
5-2. РАСХОДОМЕРЫ ИОНИЗАЦИОННЫЕ
Принцип действия ионизационных расходомеров основан на
измерении скорости перемещения в потоке некоторого ионизирован-
ного объема газа. Как показали исследования, скорость продвиже-
ния ионов равна скорости потока. Возможен также способ изме-
рения расхода по сопротивлению разрядного промежутка между дву-
мя электродами, которое зависит от местной скорости.
Ионизацию можно производить различными ионизирующими
устройствами. Наибольшее .распространение для измерения расхода
получили устройства с электрической ионизацией потока и с иони-
зацией при помощи радиоактивных излучений, иногда пользуются
комбинированным способом .ионизации.
Расходомеры с тлеющим разрядом выполняются в виде щупа
с воздушным или водяным охлаждением (рис. 48). В корпусе щу-
Рис. 48. Ионизационный анемометр тлеющего
разряда.
па 3 закреплены платиновые электроды 2 с зазором /, равным 0,1 —
0,2 .и.и. При достаточно большой разности потенциалов (порядка 5—
10 кв) между электродами возникает так .называемый тлеющий раз-
ряд. Скорость газового потока влияет па условия движения ионов
между электродами, что отражается на величине сопротивления раз-
рядного промежутка. Протекающий между электродами ток имеет ве-
личину 10-5—10-12 а и изменяется обратно пропорционально ско-
рости в месте измерения. Для определения расхода необходимо
знать зависимость средней скорости потока от измеренной, т. е. про-
филь распределения скоростей по сечению. Такой расходомер отли-
чается высокой чувствительностью и малой инерционностью.
Расходомеры с периодической искровой ионизацией измеряют
скорость продвижения ионизированных объемов газа от места иони-
зации до приемника ионов. На рис. 49 схематически показан такой
расходомер. В трубопроводе 1 расположен остроконечный элек-
трод 3, находящийся под положительным потенциалом порядка
1,6—1,8 кв. Электрод подключен к источнику напряжения через со-
противление Rt. Острие электрода является точкой коронного раз-
ряда, происходящего в моменты накопления на острие достаточного
72
заряда. Для улучшения условии образования разряда электрод
облучается а-частицам.и от .источника радиоактивных излучений 2.
Электрические разряды имеют продолжительность около 1 мксек и
вызывают импульсы отрицательного напряжения на сопротивлении
/?т. После каждого разряда возникает .ионное облако, которое уно-
сится потоком. При прохождении ионного облака вблизи .приемника
ионов 4 на сопротивлении /?д возникает импульс напряжения. Им-
пульсы .на сопротивлениях Rr и /?л усиливаются в электронных уси-
лителях 5 и 6 и подаются па электронное устройство 7 для изме-
рения промежутков времени между импульсами, а с него—на ре-
гистрирующий прибор 8.
Расходомеры с непрерывной .ионизацией потока радиоактивным
облучением работают следующим образом.
Ионизационная камера имеет два плоских электрода 1 и 2, раз-
мещенных в потоке. На один из электродов нанесен слой радио-
активного вещества, испускающего
а- или 0-частицы, ионизирующие
газовый поток, протекающий меж-
ду электродами. При создании на
электродах разности потенциалов
порядка 100—300 в между элек-
тродами начинает протекать ион-
ный ток. величина которого зави
сит ог количества ионов, уносимых
потоком из межэлектродного про-
странства, г. е. величина ионного
тока пропорциональна скорости
потока.
Расходомеры с ионизацией
потока модулированным радио-
активным излучением работают
следующим образом (рис. 50).
Радиоактивные излучения мо-
дулируются с постоянной частотой
Рис. 50. ИонизационныЛ расходомер
с модуляцией радиоактивных излу-
чений.
73
модулятором 3, выполненным в виде вращающегося диска с про-
резью. Радиоактивные iизлучения от источника 2 периодически пре-
рываются и ионизируют поток газа, протекающего по трубопрово-
ду 1, в моменты, когда мимо источника излучений проходит щель
модулятора. Скорость газового потока определяется по величине
промежутков времени между моментами подачи излучений в поток
и моментами прохождения ионного облака 4 мимо электродов 5,
выражающимися импульсами тока, протекающего между электро-
дами. Эти импульсы, усиленные электронным усилителем 6, подают-
ся па электронное устройство, состоящее из блоков 7, 8, .9 для из-
мерения промежутков времени между импульсами, где время пе-
ремещения ионного облака от модулятора до электродов преобра-
зуется в пропорциональное напряжение постоянного тока, которое
через выходной каскад 10 подается на регистрирующий прибор II.
К недостаткам рассмотренных расходомеров следует отнести
влияние параметров газа, температуры и давления па величину иони-
зации. Исключение влияния этих параметров усложняет .конструк-
цию импульсных и чувствительных элементов. Кроме того, эти
расходомеры не применимы для измерения расходов сильно иони-
зированных и раскаленных газов.
Глава шестая
ТЕПЛОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
6-1. ТЕРМОЛН ЕМОМЕТРЫ
Термоанемометрами называются приборы, принцип действия ко-
торых основан на зависимости между количеством тепла, отдавае-
мым каким-либо нагретым телом, помещенным в поток воздуха или
газа, и скоростью потока, в котором это тело находится.
Эти приборы обычно применяются для измерения скорости, но
если известно отношение скорости в месте установки приемника
термоанемометра к средней скорости потока, они могут применяться
и для измерения расхода.
Приемник термоанемометра (термонить) обычно выполняется
из платиновой проволоки диаметром 0,005—0,3 .«.и и длиной 3—
10 .я.ч, нагреваемой электрическим током. Оптимальные размеры
приемника выбираются из следующих противоречивых соображе-
ний. При уменьшении диаметра проволоки уменьшается ее меха-
ническая прочность и увеличивается опасность старения. При уве-
личении диаметра нити увеличивается инерционность приемника и
требуется больший ток для ее нагрева. Компромиссное решение
определяется характером задачи измерения.
Температура термонити должна быть по возможности высокой;
так как при этом повышается чувствительность приемника и умень-
шается влияние колебаний температуры потока. Однако значительное
повышение температуры проволоки может вызвать изменение струк-
туры металла и тем самым градуировочных кривых. Поэтому темпе-
ратура нагрева нити обычно лежит в интервале 400—500° С.
В случае тонкой нити, длина которой велика по сравнению
с диаметром, количество передаваемого потоку тепла зависит от гео-
метрических и физ.ических свойств нити, физических свойств среды,
характера обтекания, скорости потока и разности температур нити
74
и среды. Для нашего случая это количество тепла выражается сле-
дующим уравнением, из которого может быть определена скорость
потока:
Qt = 0.24FR = (Т„ - Тс) (X + k V и).
(6-1)
где k = /2r,fCvJ;
Qt — количество тепла, отдаваемое нагретой нитью потоку в еди-
ницу времени;
7К — температура нити;
Тс — температура среды;
X — теплопроводность среды;
р — плотность среды;
Cv — теплоемкость среды при постоянном объеме;
d— диаметр нити;
/? —сопротивление нити при температуре Гн;
1 — ток в нити.
Здесь количество тепла, образовавшегося в нити термоанемомет-
ра, приравнивается тепловым потерям (количеством тепла, аккуму-
лированным в нити пр.и медленно меняющемся процессе, можно
пренебречь и считать процесс квазирав-новесным).
Рассматривая уравнение (64), можно отметить принципиально
Рис. 51. Принципиальная схема термо*
анемометра с неизменным током
нагрева нити.
различные методы измерения скорости при .помощи термоанемомет-
ра. В одном случае ток, нагревающий нить, поддерживается посто-
янным, и измерение скорости
потока осуществляется по
изменению температуры нити,
обусловленному влиянием по-
тока. В другом случае ток на-
грева нити регулируется таким
образом, чтобы выделяющееся
количество тепла обеспечивало
постоянную температуру нити.
Во всех этих случаях пить
практически находится в про-
межуточном состоянии, когда
ее температура и ток нагрева
меняются. Поэтому изменение
одного из этих параметров
обычно стараются свести к ми-
нимуму, а его влияние учиты-
вают в виде поправки.
Рассмотрим в качестве при-
мера измерительную схему с
постоянной силой тока, показанную на рис. 51. При измене-
нии скорости потока будут изменяться как ток, так и сопротив-
ление нити. Для устранения одной из переменных необходимо сконст-
руировать такую цепь питания, чтобы ток, нагревающий нить, был
практически постоянным, независимо от сопротивления нити. Этого
можно добиться введением в цепь питания дополнительного большо-
го сопротивления R, тогда скорость потока может быть определена
по разности потенциалов на концах нити, по температуре потока и
по характеристике материала нити. На рассматриваемой схеме тер-
манить 1 укреплена в специальном
пературы потока служит термопара
циалов, усиленная в усилителе У,
прибор РП.
патроне 5, для измеерния тем-
2. Измеряемая разность потен-
передается па регистрирующий
Рис. 52. Термоанс-
мометр с исполь-
зованием термисто-
ра в качестве чув-
ствительного
элемента.
В термоанемометрах для измерения темпера-
туры могут быть применены самые различные
термоприемники. 11а рис. 52 показан термоанемо-
метр с термистором 3, помещенным в тонкостен-
ный стеклянный баллон 5, снаружи которого раз-
мещен подогреватель 2. Вее устройство крепится
в металлическом патроне 4 и закрывается снару-
жи металлической сеткой 1.
Основным недостатком термоанемометров,
уменьшающим область их применения, является
то, что эти приборы реагируют не только на ско-
рость потока, но также на его температуру и
давление.
6 2. РАСХОДОМЕРЫ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ
Принцип действия калориметрических расхо-
домеров основан на измерении пропорционально
сти расходу тепловой энергии, отдаваемой потоку
воздуха или газа нагревателем.
Ввиду того что доля тепла, отдаваемая пото-
ком в окружающую среду, пренебрежимо мала по
сравнению с количеством тепла, полученным по-
током, уравнение теплового баланса запишется
в следующем виде:
Qt = GCpM,	(65)
где Qt — количество тепла, отдаваемое нагревателем воздуху или
газу, ккал'сек\
G — весовой расход воздуха или газа, кг/сек;
С — удельная теплоемкость при постоянном давлении при
t ——2—• ккал 1кг-град;
M = t2— tt—разность температур воздуха или газа после и до
нагревателя.
Подвод тепла к потоку осуществляется с помощью электрона-
гревателя, поэтому
Qt — (),24/2/?.
Приравнивая правые части этих уравнений, получим:
0,24/2Л
G= •
(66)
Измеряемый газ обычно нагревают на 1—3° С, поэтому даже
при измерении значительных расходов потребляемая приборами
мощность составляет доли киловатта.
76
По способу измерения калориметрические расходомеры бывают
двух типов: а) с постоянной температурой подогрева потока (в этих
расходомерах измеряется пропорциональное расходу количество энер-
гии, затраченной на нагрев потока); б) с подводом постоянной
мощности к нагревателю (в этих расходомерах измеряется про-
порциональное расходу изменение температуры потока).
Калориметрические расходомеры первого типа по сути дела ра-
ботают как регулятор температуры нагрева потока, у которых из-
мерительным и регулирующим звеном является уравновешенный
мост, в плечи которого включены термометры сопротивления, изме-
ряющие температуру до и после нагревателя. При измерении раз-
ности температур потока до и после нагревателя мост выходит из
равновесия, включая устройство, которое изменяет величину регу-
лировочного сопротивления и тем самым изменяет величину тока
нагревателя до тех пор, пока не восстановится заданная степень
нагрева. Величина расхода при этом определяется по показаниям
ваттметра, измеряющего потребляемую нагревателем мощность.
Калориметрический расходомер второго типа схематически пока-
зан на рис. 53. В корпус расходомера вмонтированы два термо-
метра сопротивления 1 и 2, включенных последовательно. Такое
включение обеспечивает равенство токов в термометрах и позволяет
выполнить их градуировку непосредственно по разности температур
до и после нагревателя 3.
В качестве измерителен температуры в калориметрических
расходомерах могут быть использованы термисторы, термопары и
термометры сопротивления. Последние обладают тем преимуществом,
что их можно выполнить в виде равномерной сетки, перекрывающей
все сечение потока, и таким образом измерять среднюю темпе-
ратуру.
К достоинствам калориметрических расходомеров следует отне-
сти высокую точность, большой диапазон измерения (10—20) и
возможность измерения расхода пульсирующих потоков.
Недостатками рассматриваемых расходомеров являются отно-
сительная сложность изготовления и монтажа их приемных устройств
и нестабильность их характеристик, особенно при измерении в за-
пыленных средах, из-за коррозии приемных устройств и осаждения
на них различных частиц, приносимых потоком.
77
Глава седьмая
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
7-1. РАСХОДОМЕРЫ ФАЗОВЫЕ
Действие ультразвуковых расходомеров основано на том, что
фактическая скорость распространения ультразвука в движущейся
среде равна геометрической
Рис. 54. Схема акустического датчика
расхода.
/ — генератор акустических импульсов (или
синусоидально '.модулированных акустиче-
ских колебаний): 2—излучатель; 3 и 4~-
приемники; 5—усилители; 6 — измеритель
промежутков времени между импульсами
(или сдвига фаз).
сумме средней скорости
движения среды иСр и соб-
ственной скорости звука
в этой среде и3«.
Принцип действия фазо-
вых расходомеров основан
на измерении сдвига фаз
между ультразвуковыми ко-
лебаниями, направленными
попеременно по потоку и
против него. На рис. 54 при-
ведена принципиальная схе-
ма такого расходомера.
На патрубке, по кото-
рому протекает измеряемое
вещество, расположены
пьезоэлементы 2, 3 и 4.
Генератор / ультразву-
ковых колебаний возбуж-
дает пьезоэлемент 2, кото-
рый является излучателем.
Иьезоэлементы 3 и 4 явля-
ются приемниками ультра-
звуковых колебаний, прошедших через жидкость. Посылаемые излу-
чателем сигналы приходят к приемниках со сдвигом фаз:
. -	11	- lf = 2lf°CP	,r7
*	°з0-«ср иза + иср v23a-v2ci,'	'
где f — частота модулированных сигналов.
Из приведенного выражения видно, что величина смещения фа-
зы зависит не только от скорости среды, но также от скорости ульт-
развука, которая в свою очередь зависит от физических свойств
протекающего вещества (температуры, плотности, наличия взвешен-
ных частиц и пузырьков газа и т. п.). Для устранения этого при-
меняют выходные блоки, обеспечивающие вычитание величии, об-
ратных фазовым сдвигам:
"зв + %	°ЗВ-%	2
—I--------т—=—%•	(б8)
Ввиду того что практически трудно обеспечить симметричность
половин измерительной схемы, обычно применяют схемы с двумя
пьезокристаллами и коммутатором, периодически меняющим .их
функции (излучателя и приемника). В таких схемах ультразвуковые
колебания посылаются попеременно то по направлению потока, то
78
прошв него. При измерении быстро меняющихся расходов приме-
няются электронные коммутаторы, так как требуется большое число
переключений в единицу времени.
7-2. РАСХОДОМЕРЫ ЧАСТОТНЫЕ
Принцип действия этих расходомеров основан на .измерении
частот импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний, на-
правляемых одновременно по
потоку и против него.
Принципиальная схема ча-
стотного расходомера показана
на рис. 55. От модуляторов Л1
колебания подводятся к пьезо-
элементам -/71 и П2 (излуча-
тели), пьезоэле.менты /73 и /7,
являются приемниками ультра-
звуковых колебаний, прошед-
ших через поток измеряемого
вещества.
Время распространения
ультразвуковых колебаний на
расстояние d от излучателей
до приемников будет обратно
пропорционально алгебраической сумме скорости звука в среде озв
и составляющей скорости потока по направлению распространения
ультразвука. Это время для пьезоэлементов /71—П3 и П2—соот-
ветственно будет равно:
I	f'	t’3B + t'cpC0se ’	(69)
[	f i	"зв —%cos0 ’	(70)
где ц cos 0—составляющая скорости потока по направлению рас-
L '	пространения ультразвука.
Для создания серии высокочастотных колебаний, имеющих пе-
риоды 6 и /2, используется блок-модулятор, работающий в триггер-
ном режиме: он либо отпирается, подводя колебания к излучате-
лям, либо запирается, прекращая подачу колебаний. Если в данный
момент времени излучатель создает в потоке вещества колебания, то
по истечении времени, требующегося на преодоление рас-
стояния rf, они попадают па приемник. Полученный эчоктрический
сигнал усиливается, детектируется и подается на модулятор, кото-
рый запирается и остается запертым в течение всего времени, пока
приемник воспринимает колебания.
После прекращения приема модулятор отпирается и вновь про-
пускает колебания. Таким образом создается периодическое повто-
рение серии высокочастотных колебаний, равных по длительности
времени прохождения ультразвука через поток вещества.
В рассматриваемой схеме две одинаковые колебательные систе-
мы подключены к четырем пьезоэлементам-преобразователям, при-
79
2о cos О
(Г~
(71)
прибора величины cos 0 и d по-
чем частоты их модулированных колебаний будут обратно пропор-
циональны соответствующим временам прохождения ультразвуковых
колебаний через поток вещества. Учитывая выражения (69) и (70),
эта разность частот будет равна:
Для конкретной конструкции
стоянии, поэтому
^ = Л-/2 = Чр-	<72)
где й — конструктивная постоянная прибора.
Из последнего выражения видно, что при данном способе из-
мерения исключается влияние параметров вещества на результат
измерения.
Диапазон измерения расхода приборами данного типа теорети-
чески не ограничен.
В таких приборах средняя частота модулированных колебаний
обычно составляет 5 кгц, а разность частот лежит в интервале 10—
50 гц. Таким образом, измерение расхода сводится к определению
малой разности между двумя большими значениями частот, изме-
рять которую с достаточной точностью можно лишь прибором
с большой постоянной времени. Применение такого прибора для
измерения малых скоростей, а также для целей управления или
авгорегулирования, где требуется быстродействие, затруднительно.
Для уменьшения нижнего предела 'измерения и для увеличения
точности измерения при сохранении быстродействия применяются
схемы, в которых измеряются не основные частоты повторения им-
пульсов, а частоты их гармоник. Если подавать на блок измерения
разности частот п-е гармоники основных частот, то разностная
частота гармоник будет пД/, т. е. чувствительность прибора возрастет
в п раз.
Различные схемы ультразвуковых расходомеров позволяют про-
изводить измерение как малых, так и больших расходов стацио-
нарных и быстро меняющихся потоков вещества.
Основными погрешностями ультразвуковых расходомеров явля-
ются, во-первых, температурные погрешности, обусловленные тем,
что скорость распространения ультразвука в звукопроводах и из-
меряемой среде много больше измеряемой скорости и даже незна-
чительные температурные изменения скорости ультразвука могут
вызвать значительные погрешности; во-вторых, погрешности, обу-
словленные асимметрией параметров ультразвуковых каналов (дли-
ны звукопроводов, эллипсоидальность трубопровода, величина углов
между направлениями ультразвуковых «лучен» и осью трубопрово-
да и т. л.).
Фазовые схемы ультразвуковых расходомеров могут приме-
няться для измерения быстропеременных расходов, а также для
измерения расходов загрязненных жидкостей в трубопроводах боль-
ших сечений.
Частотные схемы используются для измерения расходов чистых
жидкостей в трубопроводах малых сечений.
80
Глава восьмая
ПРОЧИЕ СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА
8-1. АНЕМОМЕТРЫ
Анемометры получили большое распространение п метеороло-
гии для измерения скоростей воздушных потоков в свободном про-
странстве. Однако в отдельных случаях они могут применяться
для измерения расхода в закрытых каналах и трубопроводах, если
известно отношение средней скорости в месте установки анемо-
метра к средней скорости потока по всему его сечению, а следо-
вательно, и к расходу.
Наибольшее распространение получили анемометры двух типов
конструктивного исполнения: крыльчатые и чашечные анемометры.
Рис. 56. Крыльчатый анемометр.
Крыльчатый анемометр (рис. 56) представляет собой легкую
крыльчатку, имеющую несколько лопастей, смонтированных на об-
щей оси, и связанную с осью механизма для измерения скорости
вращения крыльчатки или счетного механизма для подсчета числа
оборотов крыльчатки. Лопасти крыльчатки наклонены к плоскости
вращения крыльчатки под определенным углом так, чтобы окруж-
ная скорость центра тяжести лопастей крыльчатки равнялась бы
скорости потока, омывающего лопасти. Обычно этот угол составляет
40—45'.
Крыльчатка помещается в потоке таким образом, чтобы ее ось
располагалась вдоль направления потока. Тогда скорость вращения
крыльчатки пропорциональна скорости потока.
При наличии счетного механизма средняя скорость потока опре-
деляется по показаниям счетного механизма и секундомера, вклю-
чаемых одновременно на некоторый отрезок времени.
6—693	81
Имеются конструкции анемометров, в которых Скорость пото-
ка определяется э. д. с., развиваемой генератором, укрепленным на
оси
ст.и
крыльча гки.
К недостаткам анемометров данной конструкции следует отне-
прежде всего узкую область их применения, ограниченную
верхним и нижним пределами ско-
ростей. Область применения крыльча-
тых анемометров лежит в пределах
от 0,1—0,5 до 10 м/сек. Кроме того,
влияние колебаний скорости потока
по величине и направлению на пока-
зания крыльчатых анемометров оце-
нить очень трудно. Поэтому эти ане-
мометры неприменимы для измерения
расходов пульсирующих потоков.
Чашечный анемометр, схема дей-
ствия которого показана на рис. 57,
представляет собой вертушку, состоя-
щую из четырех крестообразно
укрепленных на вертикальной оси
чашек. Ось чашечного анемометра,
как и в предыдущем случае, может
быть связана с механизмом для из-
мерения скорости вращения или со
счетным механизмом для подсчета
числа оборотов.
Из рис. 57 ясно, что давление
потока на чашку, обращенную к по-
току выпуклостью, будет меньше,
Рис. 57. Чашечный анемометр.
чем на чашку, обращенную к потоку вогнутостью. Вертушка вра-
щается под действием разности моментов этих сил относительно
оси вертушки. Окружная скорость центров чашек меньше скорости
потока, поэтому чашечные анемометры применяются для измерения
больших скоростей потока, чем крыльчатые.
Зависимость между измеряемой скоростью и числом оборотов
вертушки чашечного анемометра выражается уравнением
t»n = kT 4- kvn [м/сек],	(73)
82
где оп— измеряемая скорость потока, м/сек',
п — окружная скорость вертушки, мсек",
kT — коэффициент, учитывающий трепне кернов вертушки;
kv — коэффициент, показывающий отношение скорости вертушки
к скорости потока.
Для чашечных анемометров коэффициент kv несколько больше трех,
поэтому окружная скорость центров чашек составляет около одной
трети скорости потока.
Показания чашечных анемометров но сравнению с крыльчатыми
анемометрами независимы от направления потока при соблюдении
горизонтальности плоскости вращения вертушки.
8-2. ТРУБКИ СКОРОСТНОГО НАПОРА
Измерение расхода при помощи трубок скоростного напора ос-
новано на зависимости динамического напора потока от его ско-
рости.
Если поместить в поток изогнутую под углом т.рубку, направив
отверстие трубки навстречу шотоку, то подключенный к другому
концу трубки манометр покажет полное давление потока, равное
сумме статического давления и скоростного напора. Разность дав-
лений, измеренная дифманометром (полного давления, восприни-
маемого трубкой, и статического давления, измеренного в непосред-
ственной близости от места измерения полного давления), будет
равна скоростному напору:
V1
^-^ = 7 2i-	(74>
где у — удельный вес протекающего вещества;
v—скорость потока в месте измерения;
g—ускорение силы тяжести.
Статическое давление во многих случаях измерения значитель-
но больше, чем скоростной напор, поэтому неточности в его изме-
рении, вызванные сопровождающими протекание потока явлениями
(вихрями, всасывающим действием потока и т. п.), в очень сильной
мере скажутся на результате измерений.
Скоростной напор, воспринимаемый трубкой, будет отличаться
от подсчитанного по уравнению (74) на величину, определяемую
коэффициентом £, зависящим от формы трубки.
Эти обстоятельства и необходимость одновременного и в непо-
средственной близости измерения полного и статического давлений
без взаимного их влияния заставили искать особые конструкции
приспособлений, воспринимающих эти давления. Расчетным и опыт-
ным путем была найдена такая конструкция трубки скоростного
напора, у которой полное давление воспринимается через централь-
ное отверстие в лобовой поверхности, а статическое — через щель
или ряд отверстий в боковой стенке трубки.
Наибольшее распространение как наиболее совершенные полу-
чили трубки скоростного напора с полусферическим и коническим
(острым) наконечниками. На рис. 58 приведены конструкции тру-
бок с нормализованными размерами. Для этих трубок коэффициент
£«1. Трубки обычно изготавливаются ,с диаметром центрального
отверстия 3, 5 и 8 .«.и, шричем при измерении нельзя допускать, чго-
6*	83
бы отверстие имело форму раструба или было эксцентрично оси
трубки, а ее конец «мел бы заусенцы или какие-либо повреждения.
Нужно отметить здесь, что трубки скоростного напора с полусфери-
ческим наконечником менее чувствительны к неточности установки
по направлению потока: наклон к направлению потока на угол д ,
15° не вызывает дополнительных погрешностей.
Рис. 58. Пневмометрические трубки.
я—с коническим наконечником; б —с полусферическим
наконечником.
Скорость потока, измеряемая трубкой, соответствует скорости
только в данной топке потока (местной скорости). Для определения
средней скорости потока можно пользоваться одним из трех приве-
денных ниже способов.
Первый из них может быть применен для круглых трубопро-
водов, когда известна зависимость
иср
(75)
.макс
где имакс — скорость потока по оси трубопровода;
Rcd—число Рейнольдса, отнесенное к диаметру трубопровода.
84
g этом случае трубка скоростного напора устанавливается по оси
трубопровода.
Второй способ может быть применен также для круглых тру-
бопроводов при турбулентном потоке и симметричном ноле скоро-
стей. В этом случае трубка устанавливается на расстоянии 0,12£>
от внутренней стенки трубопровода, где местная скорость приблизи-
тельно равна средней скорости.
Более точное и независимое от характера потока измерение
средней скорости получается при следующем способе измерения. Все
сечение потока разбивается на несколько участков, геометрически
подобных сечению трубопровода; для каждого участка измеряется
своя средняя скорость. Общая средняя скорость потока определяет-
ся как среднее арифметическое из этих скоростей.
Для круглых трубопроводов с симметричным полем скоростей
их сечение разбивается на п участков окружностями, радиус кото-
рых вычисляется по формулам:
Тогда
»ср = 7Г (и» + "г + из + • • • + f„).	(77)
где о2; о,;. . . ; vn—средние скорости по участкам.
Теперь, зная площадь поперечного сечения трубопровода F, по
средней скорости можно определить расход
<? = /ЧР;
Заметим, что скорость по показаниям дифманометра определяется
из выражения	__
и Y ft (Yh — Y,) [м/сек],	(79)
г те h— динамический напор в миллиметрах столба затворной жидко-
сти дифманометра;
g—ускорение земного тяготения, м/сек2',
( — удельный вес измеряемого вещества в рабочих условиях, кг/м3'.
— удельный вес затворной жидкости дифманометра при тем-
пературе окружающего воздуха, кг/м3',
у, — удельный вес измеряемого вещества над затворной жидко-
CTi ю дифманометра, кг!м3.
85
Сложность измерения среднего скоростного напора, возмож-
ность засорения отверстия трубки при измерении засоренных пото-
ков, необходимость применения чувствительных дифманометров при
измерении расхода газов ограничивают область применения этот,)
метода лабораторными измерениями -и для периодических испытании
Положительная сторона этого метода заключается в том, чт:>
трубки скоростного напора не создают околь-нибудь заметной по-
тери напора.
8-3. ПАРЦИАЛЬНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
Парциальными называются расходомеры, которыми производят-
ся измерения определенной доли расхода основного потока веще-
ства, протекающего через обводную трубу вокруг какого-либо труб
ного сопротивления, установленного в основном потоке (рис. 59).
Между основным расходом и расходом по обводной трубе су-
ществует зависимость
1
<? = /«?).
из которой может быть определен любой расход по величине дру-
гого. Проще всего обстоит дело, если эта зависимость линейная,
тогда расход по обводной трубе
является некоторой постоянной
долей основного расхода-
е'=^'
Направление
О "“потока
Рис. 59. Схема парциального расходо_
мера.
/ — обводная труба; 2—чувствительный
элемент парциального расходомера; —
трубное сопротивление (диафрагма).
Однако далеко не во всех, слу
чаях измерения эта
мость линейна.
между перепадом давления н;
обводной трубе /г, создавае-
мым трубным сопротивлением
основному потоку, и расходом
через эту трубу определяется характером чувствительного элемента
расходомера, сопротивлением обводной трубы, типом установлен
пых па ней запорных устройств и других элементов. Могут быть
элементы, падение давления на которых не зависит от расхода, на
других зависимость между перепадом давления и расходом линей-
на, и наконец, эта зависимость может быть квадратичной. В общем
случае можно записать:
завнсп
Зависимост:
где а, Ь, с — постоянные
В то же время
h — a -f- bq 4- eq2,
коэффициенты.
(80)
Приравнивая правые
уравнение относительно Q, получим:
h = k(Q — q)2.	(81)
части этих уравнений и решая полученное
Q — ? +
b а
~kq + ~k 
Таким образом, мы видим, что в общем случае зависимость
между Q и q нелинейна.
86
(82)
Необходимость измерения расходов с помощью парциальных
расходомеров возникает тогда, когда установка чувствительных
элементов расходомеров в основном потоке по каким-либо причи-
нам нежелательна (например, большая потеря напора!) или конст-
руктивное исполнение расходомера для основного потока затрудни-
тельно, как в случае измерения .расходов при помощи ротаметров
или индукционных расходомеров в трубопроводах больших диа-
метров.
Сравним некоторые типы парциальных расходомеров.
Возвращаясь к формуле (82), заметим, что для парциальных
расходомеров переменного перепада давления в большинстве слу-
чаев измерения коэффициенты а и Ь равны нулю, поэтому зависи-
мость между Q и </ линейна. Это является известным достоинством
данного типа расходомера. Однако применение парциального расхо-
домера в большинстве случаев нецелесообразно, так как его при-
менение сопровождается усложнением измерительной схемы, не да-
вая существенных преимуществ перед обычным способом измере-
ния при помощи сужающих устройств.
Для парциальных расходомеров обтекания зависимость между
Q и q нелинейна, так как коэффициент а, равный перепаду давле-
ния на .поплавке или поршне, отличен от .нуля. Однако этот недо-
статок может быть устранен соответствующей градуировкой при-
бора. Без анализа метода заметим, что для получения удовлетво-
рительных результатов измерения данными расходомерами необхо-
димо уменьшить сопротивление чувствительного элемента прибо-
ра и увеличивать сопротивление обводной трубы, например, уста-
новкой в ней диафрагмы.
Наиболее заманчивым является применение индукционного пар-
циального расходомера. При данном способе измерения налицо ли-
нейная зависимость между Q и q, так как коэффиценты а и b рав-
ны нулю. Кроме того, установка датчика индукционного расходомера
на трубопроводе малого диаметра создает нормальные условия его
работы. Свойства индукционного расходомера позволяют применять
датчики одного калибра для измерения различных величии расходов.
Отметим, что погрешность парциальных расходомеров выше,
чем у расходомеров других типов, так как погрешность последних
входит как составляющий элемент в погрешность парциальных рас-
ходомеров. Другим существенным .недостатком парциальных расхо-
домеров является то, что для получения зависимости q=[(Q), как
правило, необходима опытная градуировка.
8-4. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ОТКРЫТЫХ ПОТОКОВ
Для измерения расхода воды в открытых каналах м потоках
применяются гидрометрические щиты, каналы Вентури, измеритель-
ные водосливы, гидрометрические вертушки и другие устройства
и способы измерения.
Необходимость измерения расхода открытых потоков возникает
при испытаниях гидротурбин и мощных насосов, при определении
дебита рек и оросительных сооружений и т. д. Во всех этих слу-
чаях мы имеем дело с громадными расходами воды.
Для некоторых случаев водоснабжения открытыми каналами,
а также при испытаниях гидротурбин и контроле за их работой
получил распространение способ измерения расхода воды с по-
87
мощью гидрометрического щита. Этот способ легко осуществим
и дает хорошие результаты, если при производстве строительных
работ предусматривается выделение специального измерительного
участка канала с гладкими стеикам1И и дном >и специальных при-
способлений для крепления и продвижения щита.
Заключается этот способ измерения в следующем (рис. 60).
Легкая перегородка, выполненная по профилю канала, укрепляется
вертикально на каретках, могущих перемещаться по направляю-
щим. В исходном положении перегородка поднята и закреплена
замком в поднятом положении. Перед началом измерения пере-
городка опускается в поток и под действием напора воды переме-
щается со скоростью потока по течению. Время ее продвижения I
vxyw	w vy-У члу
Рис. 63. Гидрометрический щит.
на контрольном участке АВ длиной L фиксируется секундомером,
за это время перегородка опишет объем, равный произведению
площади сечения потока F на длину контрольного участка. Тогда
расход может быть подсчитан по формуле
Q-F-p	(83)
В конце контрольного участка щит Одерживается упором,
а нижняя часть перегородки освобождается и удерживается пото-
ком в наклонном положении.
Другим способом измерения расхода открытых потоков являет-
ся способ измерения при помощи измерительных водосливов. Этот
способ находит применение при сооружении плотин и других ана-
логичных гидросооружений.
Устройство водослива показано на рис. 61.
Расход воды при истечении через порог водослива для прямо-
угольных порогов может быть подсчитан по формуле
Q = aftHr2ftg’,	(84)
где а — коэффициент расхода через водослив, зависящий от отноше-
ния высоты воды перед водосливом к высоте жидкости над
его порогом;
Ь — ширина порога водослива;
h — высота воды над водосливом на некотором расстоянии от
порога, где понижение уровня еще практически незаметно;
g— ускорение силы тяжести
Коэффициент а определяется для каждого водослива с по-
мощью применения других способов измерения расхода или с по-
88
мощью других исследований. Надежные значения коэффициента а
имеют водосливы с вертикальным порогом с острой верхней кром-
кой при правильном (без падения вдоль стенки порога) истечении
через водослив. Это может быть обеспечено подводом воздуха под
падающую струю.
Кроме прямоугольной, порог может иметь также трапеце-
идальную и треугольную формы.
Для правильного определения расхода с помощью измеритель-
ных водосливов должны быть выдержаны определенные требова-
ния. Основными являются следующие:
а;) Перед подходом потока к водосливу и при истечении через
водослив должна быть обеспечена равномерность потока, что дости-
Рис. 61. Измерительный подослип.
/ — порог водослива; 2—указатель уровня; 3 — труба
для подвода воздуха.
гается выполнением прямого канала перед водосливом с гладкими
дном и стенками, которые должны быть вертикальными и парал-
лельными как перед водосливом, так и за ним.
б) Устойчивость потока, падающего с порога, достигается, как
говорилось выше, подводом воздуха под падающую струю. Хоро-
ший доступ воздуха под струю возможен при условии, если порог
водослива расположен достаточно высоко над уровнем воды за
водосливом.
в) Порог водослива со стороны подхода воды должен иметь
гладкую поверхность и достаточно острую и прямоугольную кром-
ку, которая, кроме этого, должна быть горизонтальна и прямоли-
нейна.
В отдельных случаях для измерения расхода открытых потоков
применяется канал Вентури (рис. 62), который по принципу дейст-
вия подобен соплу или трубе Вентури с той лишь разницей, что
сечение потока в измерительной части канала изменяется с измене-
нием расхода, в то время как сечение потока в закрытом трубопро-
воде остается постоянным независимо от расхода.
Так же как и для случая сужающих устройств, при совмест-
ном решении уравнений Вернулли и неразрывности струи может
быть получена зависимость между расходом и перепадом давлений
в сечениях / и //. Для канала Вентури такая зависимость выра-
жается уравнением
Q = mb2h2 V2ч (h, — h2),	(85)
89
где т — коэффициент расхода канала, учитывающий трение и суже.
ние потока, определяется опытным путем;
Л,—высота свободной поверхности потока перед каналом;
Л2 — высота потока в самом сжатом сечении канала;
Ьг —.ширина самого сжатого сечения.
Нужно заметить, что потеря давления в канале Вентури мень-
ше, чем на измерительных водосливах, поэтому канал Вентури мо-
1’ис. 62. Канал Вентури.
жет быть использован более широко. Кроме того, через канал Вен-
тури поток проходит всем сечением, что позволяет измерять рас-
ход загрязненной воды.
Рассмотренные способы измерения расхода требуют специаль
ных, порой дорогостоящих сооружений, что не всегда возможно.
Рис. 63. Гидрометрическая вертушка.
особенно при больших сечениях каналов и рек. В этом случае ши-
роко применяется способ измерения расхода по средней скорости
потока в определенном сечении. Для этой цели широко применяют-
ся гидрометрические вертушки (рис. 63).
90
При погружении в поток воды вертушка вращается со ско-
ростью, пропорциональной скорости потока в месте измерения. За-
висимость числа оборотов вертушки п от скорости потока v выра-
соотношением
v = ап + Ь,
(86)
где а и Ь — постоянные коэффициенты, величина которых опре-
делена для каждого экземпляра вертушки, причем а зависит от
шага лопастей, а b приблизительно равно наименьшей скорости
потока, необходимой для того, чтобы вертушка начала вращаться.,
Методика определения средней по сечению скорости потока,
а по ней и расхода, такая же, как и описанная в § 8-2.
Глава девятая
СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТИ
9-1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЧЕТЧИКОВ
В качестве основных характеристик счетчиков приняты сле-
дующие.
Калибр. Под калибром понимается диаметр условного прохода
входного патрубка в миллиметрах. В настоящее время выпуска-
ются счетчики следующих калибров: 15, 20, 25, 32, 40, 50, 60, 70,
80, 100, 125, 150, 200, 250, 300 и 400 ,и.и.
Потеря напора — это разность давлений, определенная по пока-
заниям манометров во входном и выходном патрубках счетчика,
обусловленная гидравлическими и механическими сопротивлениями
движению рабочего органа и связанных с ним механизмов.
Погрешность показаний—разность между показанием счетчи-
ка и действительным количеством вещества, прошедшим через
счетчик. Обычно пользуются относительной погрешностью, т. е. по-
грешностью показаний, отнесенной к фактическому количеству и
выраженной в процентах:
3 = QC4-%^,00./0.	(87)
''факт
Характерный расход — это количество вещества, которое про-
ходит через счетчик в час при установившемся потоке и потере
напора в 10 м вод. ст. Характерный расход—величина условная
и служит для внесения единообразия для оценки различных кон-
струкций счетчиков.
Нижний предел измерений — наименьший расход, при котором
счетчик начинает давать показания с допустимой погрешностью.
Верхний предел измерений — наибольший расход, при котором
обеспечивается кратковременная работа счетчика (не более 1 ч
в течение суток).
Номинальный расход — наибольший длительный расход, при
котором погрешность показаний не выходит из установленных
норм, а потеря напора не создает в приборе усилий, приводящих
к быстрому износу трущихся деталей прибора.
Порог чувствительности — наименьший расход, при котором
счетчик прибора начинает давать 'показания с любой погрешностью.
. 91
Порог чувствительности характеризует механическое сопротивле-
ние счетчика, зависящее от конструкции измерительной части,
а также от качества изготовления и сборки деталей прибора.
Эти характеристики относятся в основном к счетчикам количе-
ства жидкости. Основные характеристики счетчиков расхода газа:
номинальный расход — часовой расход газа, при котором потеря
давления при прохождении газа через счетчик равна обусловленной
величине; нижний предел измерения — минимальный часовой рас-
ход газа, при котором погрешность измерения не выхолит за допу-
стимые пределы; емкость счетного механизма — наибольшее количе-
ство газа, которое может быть отсчитано счетчиком.
Основные характеристики счетчиков приведены в приложе-
ниях 13—45.
9-2. СЧЕТЧИКИ СКОРОСТНЫЕ
Принцип действия скоростных счетчиков состоит в том, что
протекающий через прибор поток измеряемой жидкости приводи!
во вращение крыльчатку или вертушку, скорость вращения кото-
рых п при этом пропорциональна средней скорости протекающей
жидкости t)cp, а следовательно, и расходу. Соотношение между
скоростью вращения и средней скоростью выражается зависи-
мостью:
п = суср •	(88)
где с — коэффициент пропорциональности.
Поскольку средняя скорость и подсчитывается как частное от
деления расхода на площадь поперечного сечения потока F, то
Q
п = с-р.	(89)
Отсюда видно, что при постоянных с и /’ скорость вращения
пропорциональна расходу. В действительности коэффициент с не
остается постоянным на всем диапазоне измерения прибора.
Скоростные счетчики устанавливаются в закрытых трубопро
водах таким образом, чтобы весь поток измеряемой жидкости про-
ходил через прибор. Протекающая жидкость может подводиться
к крыльчатке или вертушке аксиально или тангенциально, причем
во втором случае жидкость может подводиться как одной, так и
несколькими струями. Счетчики с аксиальным подводом жидкости
применяются для измерения больших расходов жидкости, с тан-
генциальным подводом — для измерения малых расходов.
С осью крыльчатки или вертушки связывается механизм для
подсчета числа оборотов и, таким образом, количества жидкости.
Счетный механизм может быть помещен непосредственно в измеряе-
мой жидкости или защищен от нее сальником, отсюда названия
счетчиков «мокроходы» и «сухоходы».
На рис. 64 показано устройство счетчика с аксиальным подво-
дом жидкости. Поток жидкости, поступая в прибор, выравнивается
струевыпрямителем и направляется .на лопатки вертушки 2, которая
выполнена в виде многозаходного винта. Вращение вертушки че-
рез червячную пару и передаточный механизм 3 передастся счет-
ному устройству 4. Для регулирования прибора одна из перегоро-
док струевыпрямителя 6 делается поворотной и короче других. При
повороте ее в одну сторону за счет сужения струи между корпу-
92
сом и перегородкой ее скорость становится больше, чем скорость
других струй, и она будет ускорять движение вертушки. Поворот
лопасти регулятора в другую сторону изменяет направление струи
и тормозит движение вертушки.
На рис. 65 показано устройство одноструйного счетчика с тан-
генциальным подводом жидкости. Принцип работы прибора такой
же, как у описанного выше.
В отличие от счетчика, показанного на рис. 65, существуют
многоструйные счетчики с иной конструкцией камеры, в которой
Рис. 64. Водомер скоростной с горизонтальной чертушкой.
/ — корпус; 2—вертушка; 3—передаточный механизм; 4—счет-
ный механизм; 5 — струевыпрямигель: б —устройство для ре-
гулировки точности показаний (сечение условно смещено).
размещается вертушка; камера имеет отверстия, равномерно рас-
пределенные по окружности, предназначенные для равномерного
подвода жидкости к вертушке.
Для обеспечения правильной работы счетчиков необходимо их
устанавливать таким образом, чтобы все сечение счетчика было
полностью заполнено жидкостью. Несмотря на то, что все счет-
чики имеют струевыпрямители, поток перед счетчиком должен быть
выровнен; для этого их нужно устанавливать так, чтобы перед
ними был прямой участок трубопровода, равный 8—10D (О — диа-
метр трубопровода). Установка скоростных счетчиков на трубопро-
водах часто производится без обводных линий, так как их повреж-
дение не вызывает прекращения подачи жидкости.
93
При эксплуатации счетчиков необходима периодическая повер-
ка их показаний, которая выполняется на испытательных стендах.
При отклонении показаний счетчиков от допустимых выше паспорт-
ной величины производится регулировка поворотом лопасти регу-
Рис. 65. Водомер скоростной с вергикнльной вертушкой.
I — корпус; 2 —крыльчатка; 3 —головка; 3 —передаточный механизм.
лятора у счетчиков с аксиальным подводом жидкости и подъемом
hi опусканием вертушки у счетчиков с тангенциальным подводом
жидкости..
9-3. СЧЕТЧИКИ ОБЪЕМНЫЕ
Принцип действия объемных счетчиков основан на отсчете ко-
личества определенных объемов, вытесняемых из измерительной ка-
меры прибора под действием разности давлений на счетчике.
Объемные счетчики в отличие от скоростных, как правило, бо-
лее сложны по конструкции, требуют особой тщательности при из-
готовлении и внимательного обслуживания при эксплуатации. Они
в основном' предназначаются для измерения расхода чистых, без
механических примесей жидкостей, бензина, масел, конденсата,
жидких пищевых продуктов и т. п.
Основным достоинством объемных счетчиков является малая
погрешность измерения (у некоторых типов приборов 'рав-
ная ±0,2%) и достаточно большой диапазон измерений.
Рассмотрим отдельные конструкции счетчиков.
Счетчики с овальными шестернями. Действие этих счетчиков
основано на вытеснении из измерительной камеры прибора опреде-
ленных объемов жидкости овальными шестернями, вращающимися
под действием .разности давлений до и после счетчика. Это может
быть пояснено схемой, приведенной на рис. 66. Обе шестерни на-
ходятся под действием разности давлений: большего со стороны
входа жидкости и меньшего со стороны выхода. В положении а
крутящий момент, действующий на левую шестерню, равен нулю;
под действием разности давлении вращается правая шестерня, увле-
94
кая за собой левую. В положении б па правую шестерню деист
вует уже меньший крутящий момент, чем в положении а, но воз
рос крутящий момент, действующий на левую шестерню. При вра
шении шестерен из положения а в положение в момент, дейст
Рис. 66. Схема работы счетчика с овальными шестернями.
вующий на правую шестерню, будет уменьшаться, а момент, дей-
ствующий на левую шестерню, — увеличиваться. Как показали ис-
следования, суммарный крутящий момент обеих шестерен остается
во всех положениях практически постоянным. За один цикл рабо-
ты счетчика (за полный оборот шестерен) полости 1 и 2 два раза
наполняются и два раза опоражниваются.
Счетчики с цилиндрическими поршнями. Принцип действия
этих счетчиков основан на вытеснении из измерительной камеры
прибора определенных объемов жидкости цилиндрическими порш
пями, приводимыми в движение действием разности давлений изме-
ряемой жидкости до и после счетчика.
По конструктивному исполнению счетчики с цилиндрическими
поршнями отличаются друг от друга количеством поршней и их
расположением (горизонтальным или вертикальным), направлением
действия жидкости на поршень и, наконец, конструкцией распре-
делительного устройства.
В качестве примера рассмотрим работу поршневого мазутоме-
ра (рис. 67), который представляет собой четырехпоршневой счет-
чик с вертикальными поршнями, золотниковым распределительным
устройством и односторонним действием жидкости на поршень.
В корпусе счетчика 9 на шаровой опоре установлен четырех-
поршневой гидромотор. Штоки поршней 1 шаровыми шарнирами
опираются на диск 3, который их связывает в единый механизм.
95
Наклон диска ограничивается опорной тарелкой 4, высота установ-
ки которой определяет величину хода поршней. Весь этот механизм
закрыт крышкой, в которой размещены золотниковое устройство,
полости Лий для подвода измеряемой жидкости к золотнику и
отвода жидкости от него, а также редуктор счетного механизма
При работе счетчика распределительное устройство поочередно
сообщает полости цилиндров над поршнями с полостями в крыш-
ке, через которые подводится и огводихя измеряемая жидкость
Рис. S7. УстроЛство гидромотора поршневого мазутомера.
1 — поршей ,; 2—цилиндр; 3 — диск; 4—опорная тарелка; .5 —ось
штифта: 3—кривошипный валик; 7 —кол..ценой золотник; 3 —па-
лец кривошипного валика; 9—корпус; 10—сильфон.
Жидкость выталкивается поршнями, движущимися вверх под дей-
ствием усилий поршней, движущихся вниз. При движении поршней
диск совершает колебательные движения (вращаться ему -мешает
штифт, проходящий через поршень в диске), обкатываясь по тарел-
ке, при этом приводится во вращение коленчатый валик, число
оборотов которого пропорционально суммарному количеству жидко-
сти, прошедшей через счетчик.
Счетчики с дисковым поршнем. Счетчики этого типа работают
под действием давления измеряемой жидкости, которая при проте-
кании через счетчик заставляет колебаться дисковый поршень 3
96
(рис. 68), число колебаний которого, пропорциональное количеству
протекающей жидкости, учитывается счетным механизмом.
Измеряемая жидкость поступает через входной патрубок и
сетчатый фильтр в измерительную камеру, разделенную радиаль-
ной перегородкой, которая исключает возможность непосредствен-
ного перетекания жидкости из входного отверстия в выходное.
Измерительная камера выполнена в виде части шаровой по-
верхности, ограниченной коническими поверхностями.
Рис. 68. Счетчик с дисковым поршнем.
/-—корпус; 2 — измерительная камера; 5—дисковый поршень;
/ — передаточный механизм; 5 —головка счетного механизма;
6—радиальная перегородка; 7—шаровая опора; 8— ось поршня;
9—направляющий конус; 10—поводок; // — передаточная ось;
/2 —стрелочный счетный указатель; 13—роликовый счетный
указатель; 14— предохранительная сетка; /5 —регулировочный
винт.
Дисковый поршень имеет радиальную щель, через которую про-
ходит радиальная перегородка, являющаяся направляющей для
диска. В центре диска посредством гай^ки перпендикулярно к плос-
7—693	97
кости диска закреплена ось. Этой же гайкой стягиваются две полу-
сферы, являющиеся подшипниками диска. Ось диска своим сво-
бодным концом опирается на направляющий конус так, что диск
все время остается в наклонном положении. При любом положе-
нии диск соприкасается с шаровой частью поверхности измеритель-
ной камеры и с верхней и нижней конусными поверхностями.
Поступающая в измерительную камеру жидкость может по-
пасть в выходное отверстие, только обтекая опорную полусферу,
приводя тем самым диск в колебательное движение. При этом
ось диска обкатывается вокруг направляющего конуса, приводя
во вращение поводок приводного валика счетного механизма.
Вследствие неразрывности потока измеряемой жидкости коле-
бания диска совершаются непрерывно. При каждом полном колеба-
нии дискового поршня через измерительную камеру прибора про-
текает определенная порция жидкости. Измерительный объем каме-
ры равен теоретическому объему камеры за вычетом объема диска
с шаровой опорой и объема радиальной перегородки.
Приборы рассмотренного типа обладают большой чувствитель-
ностью и учитывают количество протекающей жидкости при очень
небольших расходах. Чувствительность прибора тем выше, чем
меньше вес диска и диаметр опорного шара и чем больше диаметр
диска.
Ввиду того что часть жидкости протекает неучтенной через за-
зор между диском и шаровой поверхностью измерительной камеры,
величина этого зазора, определяемая в зависимости от вязкости
жидкости, должна быть минимальной и одинаковой при всех поло-
жениях диска. Материалы, из которых изготавливаются детали
счетчика, подвергающиеся износу при его работе, должны быть
легкими и стойкими к истиранию. Диск изготавливают обычно из
пластмасс или эбонита, а опорные поверхности — из твердых сортов
графита или специальных сплавов.
В целях уменьшения износа прибора, а также для обеспечения
точности показаний, т. е. для предотвращения попадания в счетчик
воздуха, механических примесей и грязи, в сети подводящего трубо-
провода вместе со счетчиком устанавливаются газоотделитель
с аварийным воздухосборником, в комплекте с которыми обычно
поставляются счетчики.
К недостаткам рассмотренного типа счетчиков следует отнести
сложность, дороговизну, возможные остановки из-за заклинивания
диска и часто—(невозможность ремонта.
Счетчики с кольцевым поршнем. На рис. 69 схематически пока-
зано действие счетчика с кольцевым поршнем.
Счетчик состоит из корпуса, крышки, измерительной камеры
с кольцевым поршнем, передаточного и счетного механизмов.
Измерительная камера состоит из внешнего цилиндра и двух
внутренних цилиндрических выступов, которые соосны с цилинд-
ром камеры и направлены своими отверстиями внутрь камеры.
Один из этих выступов составляет одно целое с нижним основа-
нием внешнего цилиндра, другой — с верхним основанием.
Измеряемая жидкость поступает в измерительную камеру че-
рез отверстие в нижнем основании внешнего цилиндра и вытекает
через отверстие в верхнем основании. Внутри измерительной каме-
ры установлена радиальная перегородка, препятствующая непосред-
ственному перетеканию измеряемой жидкости из входного отвер-
98
стия в выходное. Эта перегородка врезана в стенки внутренних
кольцевых выступов, в цилиндрическую стенку камеры и в нижнее
основание камеры, четвертым краем перегородка входит в ради-
альный паз верхнего основания камеры. В центре нижнего основа-
ния предусмотрен направляющий ролик.
Поршень представляет собой цилиндр с поперечной перегород-
кой посредине и осью в центре перегородки, которая при движении
’S и 14
Рис. 69. Счетчик с кольцевым поршнем.
/ — направляющий ролик; 2—предохранитель-
ная сетка; 3 — корпус: 4—выступ поршня; 5 —
поводок; 6 —нажимое кольцо; 7 —уплотнитель-
ное кольцо; 8 —крышка; 3 — трибка; 10— выступы
измерительной камеры; II — измерительная ка-
мера; 12—кольцевой поршень; 13—прорезь
поршня; 14—отверстие выхода; 15—отверстие
входа; 16 — радиальная перегородка.
поршня обкатывается вокруг направляющего ролика. В перегород-
ке имеются отверстия для перетекания жидкости* (они служат так-
же для облегчения поршня). В поршне сделан радиальный прорез.
Во время работы счетчика под действием разности давлений
входящей и выходящей жидкости поршень совершает движения
внутри измерительной камеры, обкатываясь своей внутренней по-
верхностью по цилиндрическим выступам. Ось поршня в это время
обкатывается вокруг направляющего ролика и передает движение
через поводок передаточному и счетному механизму. Жидкость по-
ступает то во внешнее пространство между поршнем и стенкой из-
мерительной камеры, то во внутреннее пространство между порш-
7*	99
нем и цилиндрическими внутренними выступами, благодаря этому
на внутренней и внешней поверхностях поршня все время имеется
избыточное давление и тем самым устраняется возможность оста-
новки поршня в мертвой точке.
Глава десятая
СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА ГАЗА
10-1. СЧЕТЧИКИ РОТАЦИОННЫЕ
Ротационные газосчетчики предназначаются для измерения
больших количеств газа. Счетчики этого типа отличаются от осталь-
ных типов газосчетчиков меньшими габаритами при одних и тех же
Рис. 70. Схема ротационного газо-
счетчнка.
пределах измерения; они работают
с большим числом оборотов и
допускают перегрузки.
Принцип работы счетчиков
этого типа поясняется схемой,
приведенной .па рис. 70. Счетчик
состоит из корпуса, вращающихся
лопастей и передаточного и счет-
ного механизмов. Лопасти приво-
дятся во вращение под действием
разности давлений газа, входя-
щего через верхний входной па-
трубок и выходящего через ниж-
ний выходной патрубок. При
своем вращении лопасти обкаты-
ваются своими боковыми поверх-
ностями, соприкасаясь с внутрен-
ней поверхностью корпуса. Меха-
низм вращения лопастей аналоги-
чен вращению овальных шестерен
у описанных выше счетчиков
жидкости.
В положении лопастей, пока-
занном на рис. 70, разность дав-
лений, действующая на левую
лопасть, приводит ее во вращение
против часовой стрелки. Величина
силы от разности давлений, дейст-
вующей на обе половины правой
лопасти, одинакова, поэтому на
эту лопасть не действует вращаю-
щий момент. Но вал каждой лопасти вне корпуса оканчивается зуб-
чатыми шестернями, вследствие зацепления которых вращение
одной лопасти влечет за собой вращение другой.
Объем газа, вытесняемый за пол-оборота одной лопасти, равен
объему, ограниченному внутренней поверхностью корпуса и боко-
вой поверхностью одной лопасти, занимающей вертикальное поло-
жение. Таким образом, за полный оборот лопасти вытесняется че-
тыре таких объема.
При изготовлении ротационных счетчиков особое внимание
обращается на легкость хода, что достигается установкой валов
100
лопастей на подшипники качения и на уменьшение неучитывае-
мых утечек газа через счетчик, что достигается тщательной обра-
боткой внутренней поверхности корпуса и трущихся поверхностей
лопастей и тщательной их подгонкой.
Газ в таких счетчиках подводится сверху, благодаря чему
взвешенные частицы не засоряют счетчик, а падают вниз.
Потеря напора на таких счетчиках обычно не превышает 35—
40 .им вод. ст., приведенная погрешность измерений при изменении
расхода от 10 до 100% от номинального остается в пределах ±1%.
10-2. СЧЕТЧИКИ КЛАПАННЫЕ
Основными частями клапанного счетчика являются корпус, изго-
тавливаемый из луженой жести, газораспределительный механизм и
счетный механизм (рис. 71).
Корпус представляет собой герметичный штампованный ци-
линдр, имеющий внутри две газораспределительные камеры /, 5
с патрубками для подсоединения к газопроводной сети.
Рис. 71. Схема клапанного
газосчетчнка.
/ — входная газораспреде-
лительная камера; 2. 4—
измерительные камеры;
3 —диск меха; 5 — пыход-
Haaj газораспределитель-
ная камера.
Камеры разделены измерительной подвижной перегородкой.
Перегородка выполняется в виде эластичной диафрагмы из кожи,
заменителей кожи или из полихлорвинила. В центре диафрагмы
крепится металлический диск 3, имеющий возвратно-поступательное
движение вдоль оси цилиндра. Нужно отметить, что в последнее
время диафрагмы из кожи не изготавливаются, так как кожа под-
вержена усадке и растяжению в процессе эксплуатации; присутст-
101
вне бензола в газе приводит к выщелачиванию кожи, в результате
чего кожа высыхает, и счетчик либо выходит из строя, либо его
показания сильно возрастают.
В газораспределительные камеры вмонтированы клапаны с эла-
стичным седлом. Переключение клапанов осуществляется пружи-
ной, связанной с рычажным механизмом, приводящимся в действие
измерительной подвижной перегородкой.
Действие счетчика основано на перемещении подвижной пере-
городки под действием разности давлений газа до и после счетчика
и переключении газораспределительного механизма, связанного
с перегородкой. Переключением клапанов осуществляется впуск газа
поочередно то в одну, то в другую измерительную камеру. За каж-
дые два хода подвижной перегородки вытесняются два объема га-
за, соответствующих объему измерительной камеры.
Подвижная перегородка посредством системы рычагов приво-
дит в действие счетный механизм.
Клапаны при работе счетчика должны по возможности быстро
переключаться, так как в момент переключения газ проходит че-
рез клапаны, минуя измерительную камеру. Это неучтенное количе-
ство газа тем больше, чем больше расход газа через счетчик.
Счетчики данного типа применяются главным образом для бы-
товых нужд при измерении сравнительно небольших количеств га-
за, так как клапанные счетчики на большие расходы газа очень
громоздки.
10-3. СЧЕТЧИКИ БАРАБАННЫЕ
Рис. 72. Схема барабанного
газосчетчика.
Основными частями барабанного счетчика являются корпус, ба-
рабан с измерительными камерами и счетный механизм.
Па рис. 72 приведена схема барабанного счетчика, поясняющая
принцип его работы.
Металлический барабан, имеющий четыре измерительные каме-
ры одинаковой емкости, погружен в затворную жидкость. Под дей-
ствием разности давлений газа
до и 'после счетчика барабан вра-
щается на оси, при этом газ вы-
тесняется жидкостью поочередно
из камер барабана. Вращение
оси передается счетному механиз-
му. За один полный оборот
барабана вытесняются четыре
объема камер.
Необходимым условием пра-
вильной работы барабанного газо-
светчика является определенное
постоянное положение уровня
затворной жидкости — этот уро-
вень должен быть выше оси
барабана. Для наблюдения за по-
ложением уровня служит водомер-
ное устройство.
Другим условием правильной работы счетчика является строго
горизонтальная его установка, для чего на корпусе счетчика уста-
навливаются уровни.
102
В качестве затворной жидкости чаще всего применяется чистая
вода. При точных измерениях счетчику дают некоторое время по-
работать для того, чтобы вода была насыщена измеряемым газом.
В случаях измерения количества газа с отрицательными темпера-
турами применяют другие незамерзающие жидкости.
Барабанные счетчики обеспечивают измерение с погрешностью,
лежащей в пределах от ±0,2 до ±1,0%.
Номинальный расход барабанного газосчетчика определяется
произведением измерительного объема на число оборотов барабана.
При повышении числа оборотов барабана уровень затворной жидко-
сти становится неспокойным, и открытие и закрытию щелей проис-
ходят нечетко, что приводит к снижению точности измерения, по-
этому счетчики обычно работают с числом оборотов барабана не
выше 80—100 об/ч. Таким образом, для увеличения предела изме-
рения таких счетчиков приходится увеличивать объем измеритель-
ных камер барабана, и счетчики получаются громоздкими. Поэтому
барабанные счетчики не нашли применения для промышленных из-
мерений больших количеств газа и используются для лабораторных
исследований, требующих большой точности измерения.
Прлложение 1
Кинематическая вязкость газовых смесей
103
П риложение 2
Средняя динамическая и кинематическая
вязкость воды
при давлении 200 до кГ/смг
II риложение 3
Динамическая вязкость некоторых
газов в зависимости
от температуры при нормальном давлении
/ —кислород; 2—воздух; 3—азот, окись углерода (от—50 до
+ 500° С); 4 — углекислый газ; 5 —хлор; 6—сернистый газ,
сероводород; 7 —аммиак, ацетилен (от 0 до 50° С), этилен
(от—50 до + 50° С); 8—метан, этилен (от 300 до 500° С);
ацетилен (от 50 до 100° С); этилен (от 50 до 300° С);
10 —этан; // — водород; /2—пропан; 13 — бутан, изобутан.
Приложение 4
Рис. 3. Водород.
106
300	500 100 900
Рис. 4. Азот.
Рис. 5. Окись углерода.
107
Гис. 7/Углекпслый газ.
118
Рис. 9. Пропан.
109
Основные технические характери
Тип прибора	Исполнение прибора	Тип вторичного прибора	Пределы
			расхода
1	2	3	4
ДП-280	Показывающий	
ДП-410	Самопишущий для не- агрессивных сред	
ДП-410А	Для аммиака	
ДП-410К	Для кислорода	
ДП-610	Самопишущий для не- агрессивных сред	
ДП-610Л	Для аммиака	
ДП-610К	Для кислорода	
ДП-430	Самопишущий с допол- нительной записью давления	
ДП-630	Самопишущий с допол- нительной записью давления	
ДП-278	Показывающий, сигналь- ный	
ДПЭМ	Бесшкальный с индук- ционным датчиком на малые давления для не- агрессивных жидкостей	Вторичные приборы индукционные типа Э
ДПЭМ-А	Для аммиака	
дпэм-к	Для кислорода	
ДЭМПМ-280	Показывающий с индук- ционным датчиком на малое давление	Вторичные приборы индукционные типа Э
От 0 до !; 1,25; 1.6; 2; 2,5; 3.2; 4; 5; 6,3; 8 со множителем 10" кг/ч, т/ч, м3/ч, нм*/ч. л/ч
110
П риложение 6
стики поплавковых дифманометров
измерений		Основ- ная приве- денная по- греш- ность	Допусти- мое дав- ление из- меряемой среды	Допустимые пара- метры окружающей среды		Привод диаграммы
	перепада давлений			Темпера- тура	Влаж- ность	
	5	6	7	8	9	10
	От 0 до 43; 63; 100; 160; 253; 403; 630; 1 000 мм рт. ст. *	±1.5%	160 кГ/сн^	10—63* с	39—80%	—
		±1.5%	160 кПсм?	10-60° с	30-80%	Часовой
		±1.5%	160 К Г/СМ2	10—60’ с	30-80%	От электродвига теля
		±1.5%	160 кГ. см2	10-60’ с	30-8)%	Часовой
		±1.5%	160 кГ[см2	10—60’ с	30—80%	От электродвига- теля
		±1.5%	160 кГ/см?	10-60’с	30-80%	
	От 0 до 40; 63; 100; 160; 250; 100 .« и вод. ст.	d 2,5% с дву- мя вто- ричны- ми при- борами	2.5 кГ}см2	10—60’ с	30-80%	
	От 0 до 41; 63; 100; 160; 250; 400 мм вод. ст.	±2,5% с од- ним вторич- ным при- бором	2.5 kTJcmP	5-53’ С	80%	
111
Тип прибора	Исполнение прибора	Тип вторичного прибора	Пределы расхода
1	2	3	4
дпэс	Бесшкальный с индук- ционным датчиком на среднее давление	Вторичные приборы индукционные типа Э	•
ДЭ.МП-280	Показывающий с индук- ционным датчиком на среднее давление	Вторичные приборы индукционные типа Э	
ДПЭВ	Бесшкальный с индук- ционным датчиком на высокое давление	Вторичные приборы индукционные типа Э	
ДПП.М-270	Показывающий с пнев- матическим датчиком на малое давление для неагрессивных сред	Вторичные приборы пневматические типа МСС; приборы и блоки системы АУС	
ДППМ-270-к	Для кислорода		
ДП П-280	Показывающий, с пнев- матическим датчиком 'для неагрессивных сред	Вторичные приборы пневматические типа МСС; приборы и блоки системы АУС	
ДПП-280-К	Для кислорода		
04ДП-410	Самопишущий регули- рующий	—	
04ДП-610	Самопишущий регули- рующий	—	
От 0 до 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5: 3.2; 4; 5; 6,3; 8 со множителем 10" кг/ч, т/ч, м’/ч, нм’/ч. л)ч
112
Продолжение прилож. 6
-	 измерений		Основ- ная приве- денная по- греш- ность	Допусти^, мое дав- ление из- меряемой среды	Допустимые пара- метры окружающей среды		Привод диаграммы
	перепада давлений			Темпера- тура	Влаж- ность	
	5	6	7	8	9	10
	От 0 до 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000 лсл рт. ст.	±2.5% с дву- мя вто- ричны- ми при- борами	160 кГ/см*	10-60° С	30-80%	
	То же	±2,5% с од- ним вторич- ным при- бором	160 кГ/с-и»	10—60° С	30-80%	•
	От 0 до 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000 л;.и рт. ст.	±2,5% с дву- мя вто- ричны- ми при- борами	320 кГ!смг	10-60» С	30-80%	
	От 0 до 40; 63; 100; 160; 250; 400 мм вод. ст.	±1.5%	2,5 кГ/см*	10-60° с	30-80%	
	От 0 до 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000 мм рт. ст.	±1.5%	160 кГ[см^	10-60° с	30-80%	
	То же	±1.5%	160 кГ/см?	10-60° с	30 - 80%	Часовой
	То же	±1.5%	160 кПсм?	10—60° с	30-80%	От электродвига- теля
8-693
113
Основные технические характер»
Тип прибора	Исполнение прибора	Заполнитель	Тип вторичного при- бора
1	2	3	4
ДК-РПВ	Показывающий	Вода, трансформа- торное масло	—
ДК-РС..В	Самопишущий	Вода, трансформа- торное масло	—
ДК-РСЭ-В	Самопишущий	Вода, трансформа- торное масло	—
ДКС-РПВ	Показывающий с сум- мирующим механиз- мом	Вода, трансформа- торное масло	—
ДК-РПР	Показывающий	Ртуть	—
ДК-РСЧР	Самопишущий	Ртуть	—
ДКРСЭР	Самопишущий	Ртуть	—
ДКС-РПР	Показывающий с сум- мирующим механиз- мом	Ртуть	—
ДК-РПВФ	Показывающий с ферродипамичсским датчиком	Вода, трансформа- торное масло	Вторичные приборы ферродинамические типа ВФ
ДК-РПВФ	Показывающий с ферродинамическим датчиком	Ртуть	Вторичные приборы ферродинамические типа ВФ
114
Приложение 7
стики кольцевых дифманометров
Пределы измерений перепада давления	Основная прпче- денная погреш- ность	Допустимые параметры измеряемой среды	Допусти- мая тем- пература окружаю- щей среды	Привод диаграммы
5	6	7	8	9
От 0 до 43; 63; 100; 160 мм вод. ст.	±1.5%	0,25 к Г {см2	5-50’ С	—
От 0 до 25; 40; 63; 10); 160 мм вод. ст.	+ 1.5%	0,25 кГ/см*	5—53’ С	Часовой
От 0 до 25; 40; 63; 133; 16) ле.и вод. ст.	±1.5%	0,25 к Г/см2	5—50’ С	От электро- двигателя
Ог 0 до 4); 63; 100; 160 мм вод. ст.	Показаний ±1,5%; суммиро- вания в пределах шкалы 30—100% ±2,5%	0,25 кГ]см?	5-50’ С	—
От 0 до 63; 1ЭЭ; 163 мм рт. ст.	±1.5%	40 к Г] см2	5—53® С	
От 0 до 63; 190; 160 мм рт. ст.	±1.5%	40 кГ/см~‘	5-50’ С	Часовой
От 0 до 63; 100; 160 мм рт. ст.	±1.5%	40 кГ/с.«2	5-50’ С	От электро- двигателя
От 0 до 63; 100; 160 мм рт. ст.	Показаний ±1.5%; суммиро- вания в пределах 3)—103% шкалы ±2.5%	40 кГ/см2	5-50’ С	—
От 0 до 40; 63; 100; 163 мм вод. ст.	±1.5%	0,25 кГ/см2	5-50’С	—
От 0 до 63; 100; 160 мм рт. ст.	±1.5%	40 к Г/см2	5-50’ С	—
8*	115
,	Приложение 8
Основные технические характеристики колокольных дифманометров
. Тип прибора	Исполнение прибора	Тип вторичного прибора	Пределы измерений перепада давления	Основная приведенная погрешность	Допустимые параметры измеряемой среды	Допустимая температура окружающей среды
ДКФМ-Р ДК Модель 3701	Бесшкальный с ферродинамическим датчиком Бесшкальный с индукционным дат- чиком	Вторичные прибо- ры ферродннамиче- ские типа ВФ Вторичные прибо- ры индукционные типа Э	От 0 до 10; 16; 25, 40 леи вод» ст. От 0 до 10; 16; 25; 40; 63; 100 мм вод. ст.	±1.5% ±2%	0,5 кГ/смг 2,5 кГ/см*	5—50* С 5—Г0“ С
Приложение 9
Основные технические характеристики индикаторов расхода (с сильфонными дифманометрами)
Тип прибора	Исполнение прибора	Пределы показаний	Основная приведенная погрешность	Допустимые параметры измеряе- мой среды			Допустимые па- раметры окру- жающей среды	
				Темпера- тура	Давление	Вязкость	Темпера- тура	Влаж- ность
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ИРКВ	Показывающий компенсацион- ный для вязких жидкостей	От 0 до 500; 800; 1 250; 2 000; 3 200: 4 0J0; 5 000; 6 300 кг/ч	±2%	10-100’ С	10 кГ/см*	3-12’ Е	5-50’ С	80%
ИРКВФ	Показывающий компенсацион- ный для вязких жидкостей с ферродинамическим датчиком	От 0 до 500; 800; 1 250; 2 000 ; 3 200; 4 000; 5 000; 6 300 кг/ч	±2%	10—100° С	10 к Г /Смг	3-12’ Е	5—50’С	80%
Приложение 10
Основные технические характеристики мембранных дифманометров
Тип прибора	Исполнение прибора	Тип вторичного прибора	Пределы измерений перепада давления	Основная приведен- ная по- грешность	Допустимое давление из- меряемой среды	Допустимые па- раметры окру- жающей среды	
						Темпера- тура	Влаж- ность
1	2	3	4	5	6	7	8
ДМ-218	Бесшкальный с индукционным или реостатным датчиком	Вторичные прибо- ры индукционные типа Э	0—16 мм вод. ст.	±1%	200 мм вод. ст.	10-50’ С	80%
ДМИ-Р	Бесшкальный с индукционным дат- чиком	Вторичные прибо- ры ферродинамиче- скне типа ВФ	От 0 до 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 600; 2 500; 4 000; 6 300; 10 000; мм вод. ст. От 0 до 25; 40: 63; 100; 160: 250; 400: 630; 1 000 мм рт. ст.	+1.5%	64 кГ/см*	5—50° С	
дм (модели 3533, 3500 , 3537, 3508)	Бесшкальный с индукционным дат- чиком	Вторичные прибо- ры дифференциаль- но-трансформатор- ные	От 0 до 160; 250; 400 мм вод. ст. От 0 до 40; 63; 100; 160; 2.50; 400; 630; 1 003 мм рт. ст. От 0 до 1,6; 2,5: 4; 6,3; 10 кГ/см*	±1.5% или 2%	64; 100; 160; 250; 600 к Г/см'	5-50’ С	80%
ДМК-Р	Бесшкальный ком- пенсационный с фер- родинамическим дат- чиком	Вторичные прибо- ры ферродинамнче- ские типа ВФ	От 0 до 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 600 мм вод. ст. От 0 до 49; 63; 160 мм рт. ст.	±1%	16 к Г/см*	5-50’С	—
П родолжение прилож. 10
00 Тип прибора	Исполнение прибора	Тип вторичного прибора	Пределы измерений перепада давления	Основная приведен- ная по- грешность	Допустимое давление из- меряемой среды	Допустимые па- раметры окру- жающей среды	
						Темпера- тура	Влаж ность
1	2	3	4	5	6	7	8
дмк	Бесшкальный ком- пенсационный с ав- томатическими кор- рекциями, с ферро- динамическим дат- чиком	Вторичные прибо- ры ферродинамиче- ские типа ВФ	От 0 до 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 630 мм вод. ст. От 0 до 40; 63; 100; 160 л<л« рт. ст.	±1,5%	16 КГ/СМ*	5-50’ С	—
ДМПК-4	Компенсационный с пневмодатчиком	Приборы и блоки системы АУС	От 0 до 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400 мм вод. ст.	±1%	1 кПсм* или 4 к Г'см*	5-50’ С	80%
ДМП К-100	Компенсационный с пневмодатчиком	Приборы и блоки системы АУС	От 0 до 40; 63; 100; 160, 250 ; 400; 630; 1 000 мм рт. ст.	±1%	100 кПсм*	5—50’ С	80%
ДМПК-ЮОА	Компенсационный с пневмодатчиком для измерения а)	азотной кисло- ты 47—55% б)	интронных га- зон NO+NO,—0,2%; N,—95,3%: 11,0-1.1%. 0,-3,4%	Приборы и блоки системы АУС	От 0 до 40; 63: 100; 160; 250; 400; 630; 1 000 мм рт. ст.	±1%	100 кГ!см*	10-50’ С	80%
Приложениг II
Основные технические характеристики ротаметров стеклянных показывающих
		Пределы измерений			и потери давления в зависимости от поплавка						типа прибора и		материала			Макси- маль- но			
	По воздуху, НМ9/Ч									По воде, л/ч						допу- стимое		2	
Тип индика- тора расхода	Сталь 1Х18Н9Т			Дюралюминий анодированный			Эбонит			Сталь IX18H9T			Дюралюминий анодированный			давле- ние, кГ(см*		ф «ч 0J а С	Л
	Макси- мум	Минимум	ес	Макси- мум	Минимум		Макси- мум	Минимум	<1	Макси- мум	Минимум		Макси- мум	Минимум	<1	газовых	О X si	к X а с X С	погрешнос!
РС-ЗА (модель 3004)	0,16 0,25	0,025 0,04	24 38	о,1	0,01	13	0,06	0,006	8	4,5 6,3	0,4 0,63	24 38	2,5	0,25	13	3	5	±4	-6»/о
РС-3 (модель 3001)	1,0 10	0,2 1,6	38 75	0,63 6,3	0,1 1,0	13 30	0,35 4,0	0,04 0,63	8 13	34 100	6 16	38 11	14 100	1,6 16	13 11	4	6	±1 — »	.5— 5»/0
РС-5 (модель 3002)	10	40										25	6,3	40	250 400 1 250	40 63 250	43 112 111	160 1 000	26 160	95	4	6	+1 9 * »	,5- 5’/о
РС-7 (модель 3003)										1 600 2 500 3 000	400 800 1 300	180 270 260	—	—	—	3	5	±1 2,	,5— 5 /о
Примечал и е. Др — потеря давления в ротаметре мм вод. ст.
П риложение 12
to
Основные технические характеристики ротаметров бесшкальных с индукционным датчиком
РЭД и показывающих с пневмодатчиком РИД
Характеристика	Модель ротаметров						
	РЭД				РПД		
	3104	3103	3101	3102	3202	3201	3203
Максимальный расход по воде, л/ч		25, 40, 63	100, 160, 250, 400	630, 1 000, 1 600, 2 500, 4 000	6 300,10 000, 16 000	160, 250 400	630, 100, 1 600, 2 500, 4000	6 300, 10 000, 16 000
Диаметр условного прохода, мм	 Максимально допусти- мое рабочее давление, кГ/см2 . 			8 64	20 64	40 64	70 16	20 64	40 64	70 16
Присоединение . . .	Ниппельное		Фланцевое			Фланце во	е
Основная приведенная погрешность в комплек- те со вторичным прибо- ром		2,5э/о	2,5%	2,5/с	2,5%	3%	3%	3%
со вторичными приборами ЭПИД, по специальному заказу поставляются
Примечания: 1. Ротаметры РЭД поставляются
со вторичными приборами ЭПЗИ, ДС, ДСР, ДП, ДПР.	avc
2. Ротаметры РПД работают в комплекте со вторичными приборами типа МС и приборами системы ajl.
П риложение 13
Основные технические характеристики скоростных водомеров
Тип прибора	Исполнение прибора	Допустимый расход изме- ряемой среды, .«/«’		Допустимые параметры измеряемой среды		Калибр (диаметр условного прохода), мм	Основная приведен- ная по- грешность
		постоянный	кратковре- менный	Темпера- тура	Давление		
1	2	3	4	5	6	7	8
ВКМ-10 ВКМ-20	С вертикальной крыльчаткой, многоструйный	0.35—4,0 0,5—6,3	0.35—8,0 0,5—12,6	30° С	10 кпсм*	32 40	±2%
ВК-3 ВК5 ВК-10 ВК-20	С вертикальной крыльчаткой	0,12—0,90 0.25—1,50 0,50—3.0 1,0-6,0	0,12—1.50 0.25—2,5 0.50—5,0 1.0—10	30° С	10 к Г!см'	15 20 30 40	±2%
С-20 С-32 С-40	Крыльчатый для питьевой воды в водопроводах	0,5-1,5 1.0—3,0 2,0—6,0	—	4—40’ С	10 к Пен*	20 32 40	—
С-32Г С-40Г	Крыльчатый для горячей воды в теплосетях	4 6,3	—	80’ С	10 кГ1сн'	32 40	—
ВВ-50 ПН-80 ВВ-100 ВН-150 ВВ-200	С горизонтальной крыльчаткой завода .Водоприбор**	4-15 8—45 8-75 15-160 25—265	4—22 8-80 8-140 15-380 25—550	30’ С	10 кПсм*	50 80 100 150 200	±2%
ВВ-50 ВВ-80 ВВ-100 — В4-150 Lr ВЗ-200	С горизонтальной крыльчаткой завода „Ленводопрнбор"	3—8,75 6—31,25 8—55 12—125 8-212,5	3-35 6—125 8—220 12—500 18-460	|	30’ С	10 кПсм*	50 80 100 200	±2%
Основные технические характеристики
Тип прибора	Исполнение прибора	Допустимый расход измеряемой		
		минимальный	номинальный	•
СВШ-зА-	Шестеренчатый для бензина и нефтепродук- тов	Для бензина 1 500 л/ч; для нефте- продуктов 1 000 л/ч	Для бензина на 650 л/ч; для неф- тепродуктов 5 000 л/ч	
2СВШС-25	Шестеренчатый спе- циальный со сбросом по- казаний на нуль для бензина, керосина, ди- зельного топлива	400 л/ч	—	
CBIIIC-40	Шестеренчатый спе- циальный со сбросом по- казаний на нуль для бен- зина	3 000 л/ч	14 000 л/ч	
ДБ-40	Дисковый со шкалой разового расхода и сум- мирующим устройством для’бензина	0,6 м*/ч	—	
СД-100	Дисковый со шкалой разового расхода для бензина	15 м3/ч	—	
ДН-15М ДН 45М-60 ДНВ-80М	Дисковый для бензи- на	—	0,1—1,2 м*}ч 0,5—16 м3/ч 3—20 м3/ч	
МСП	Бесшкальный порш- невой суммирующий для мазута	75 л/ч 120 л/ч 188 л/ч 300 л/ч 480 л/ч 600 л/ч	—	
МПСП	Поршневой сумми- рующий со шкалой мгно- венного расхода для ма- зута	75 л/ч 120 л/ч 188 л/ч ЗОЭ л/ч 480 л/ч 600 л/ч	—	
МПСФ	Поршневой суммирую- щий со шкалой мгновен- ного расхода с ферроди- намическим датчиком для мазута	75 л/ч 120 л/ч 188 л/ч 300 л/ч 480 л/ч 600 л/ч	—	
122
1 1	П риложение 14 жидкостных объемных счетчиков						
среды		Допустимые параметры измеряемой среды			Калибр (диаметр условного прохо- да). мм	Основная приведенная погрешность
	максимальный	Температура	Давление	Вязкость		
	Для бензина 15 000 л/ч; для неф- тепродуктов 12 000 л/ч	Для бензина —204-4-40° С; для нефтепро- дуктов 0—60° С	16 к Г/см2	60 сст	40	±0,5%
	4 000 л/ч	-404-4-40° С	6 кГ/см2	—	25	±0.5%
	20 00) л/ч	—304-4-40° С	3 кГ/см*	—	40	±0.5%
	10 м*/ч	—	5 кГ/см*	—	40	±0,5% при максимальном расходе
	d) мз/ч	—	6 кГ/см*	—	100	±0,5%
	К ратковреме нны й 0,1—2,4 мя/ч 0,5—18 м3/ч 3—33 м*/ч	120° С	—	—	15 60 80	±0.5-2,5%
	500 л/ч 800 л/ч 1 250 л/ч 2 003 л/ч 3 200 л/ч 4 003 л/ч	10-100° С	10 кГ/см2	3-12° Е	25 32	±1.0%
	500 л/ч 800 л/ч 1 250 л 1ч 2 0Э0 л/ч 3 200 л/ч 4 0 Х) л/ч	10—100° С	10 кГ/см*	3—12° Е	25 32	Показаний ±1.5%; сум- мирования ±1.0%
	500 л/ч 80) л/ч 1 250 л/ч 2 000 л/ч 3 200 л/ч 4 000 л/ч	10-100” с	' 10 кГ[см2	3-12° Е	25 32	Показаний ±1 5%; сум- мирования ±1.0%

CQ
О
Я
S
H
о
U
К
3
о
о
M
rt
a
a
s
s
Q-
Ф
H
a
rt
rt
к
ф
s
X
Ф
3*
s
s
X
Ф
Ф
3
к
СП
о
я
и
О
Основная приведенная погрешность			1 см		о4- +1	±2—3'/»
араметры из- i среды	Давление		300	мм вод. ст.	600 мм вод. ст.	г«гэ/7Я I
Допустимые п меряемо/	Темпепатуоа		5—35° С		15—25° С	0—50° С
емой среды	с 2 « з « р		Я ст		600 .и’/ч	48 мг:ч 120 мЧч 720 мЧч
расход намеря <	с « 3 3 с а		т»/8и 9		У со g	40 мЧч 100 мЧ'ч 600 мг/ч
Допустимый	минимальный		сс о		ог	1
	Исполнение прибора		е СС Е к q		Барабанный	Ротационный
	Тип прибора		се ё U		ГСБ-400	РС-40 1-PC-100 РС-600
ЛИТЕР АТ УРА
1.	Агейкин Д. И., Дсссосова Л. Л., Электромагнит-
ный расходомер, «Автоматика и телемеханика», XVII, 1123—1126
(1956),	12.
2.	Агейкин Д. И., Костина Е. Н., Кузнецова И. Н.,
Датчики систем автоматического контроля и регулирования. Маш-
гиз, 1959.
3.	Андреев П. А., Канаев Л. А., Федорович Е.Д.,
Жидкометаллические теплоносители ядерных реакторов, Судпром-
гиз, 1959.
4.	Вайнштейн А. Л., К вопросу об измерении расхода вяз-
ких сред, «Измерительная техника», 1959, № 12.
5.	В а с и л е в с к и й В. М., «Автоматические молокосчетчики»
«Молочная промышленность», 1959, № 4.
6.	В а с и л е в с к и й Ю. М., Ультразвуковой измеритель ско-
рости потока, «Приборостроение», 1957, № 12.
7.	В о с к р е с е н с к и й В. II., Мазутомеры поршневые, «При-
боростроение», 1956, № 6.
8.	Г уто п В. Г., Контрольно-измерительная техника в произ-
водстве строительных материалов, Промстройиздат, 1954.
9.	Д и д е и к о К. И. и Гусева М. А., Новая аппаратура
контроля и регулирования, Машгиз, 1961.
10.	Диденко К. И. и Левин В. М.. Измерение .малых
расходов мазута, «Измерительная техника», 1959, № 12.
11.	Дул ьн ев Г. Н. и Сергеев О. А., К вопросу изме-
рения скоростей среды с помощью полупроводниковых термочув-
ствительных сопротивлений. Сборник статей ЛИТМО, вып. 21,
изд. ЛИТМО, 1957.
12.	К а ты с Г. П., Методы и приборы для измерения пара-
метров нестационарных тепловых процессов, Машгиз, 1959.
13.	Кивилис С. С., Коэффициенты расхода диафрагм и со-
пел, «Измерительная техника», 1959, № 12.
14.	Кивилис С. С., Погрешности исходных коэффициентов
расхода диафрагм, «Измерительная техника», 1959, № 12.
15.	К р е м л е в с к и й П. П., Расходомеры, .Машгиз, 1955.
16.	Лей бм ан А. Г., Клейзингер И. Л., Счетчик-расхо-
домер, Бюллетень технической информации Гипромолоко, 1958,
№ 1—2.
17.	Мельтцер Л. В., О применении радиоактивных мето-
дов для автоматического контроля расхода и запыленности газо-
вых сред, Сборник работ по автоматике и телемеханике, изд. ЛИ
СССР, 1956.
125
18.	Миронов К. А., Ши петин Л. И., Теплотехнические
измерительные приборы, Машгиз, 1958.
19.	Никитин Б. И., Измерение расхода жидкости электро-
магнитным методом, «Приборостроение», 1956, № 7.
20.	Павловский А. Н., Измерение расхода и количества
жидкостей, газов и пара, Машгиз, 1951.
21.	Павловский А. И., Приборы для измерения количест-
ва жидких нефтепродуктов и техника их поверки, Стандартгиз,
1957.
22.	Правила 27—54 по применению и поверке расходомеров
с нормальными диафрагмами, соплами и трубами Вентури, Коми-
тет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Минист-
ров Союза ССР.
23.	П р е о б р а ж е н с к и и В. П., Теплотехнические измере-
ния и приборы, Госэнергоиздат, 19-53.
24.	Романенко В. И., Коэффициент расхода диафрагм
с двойным скосом, «Измерительная техника», 1960, № 3.
25.	Сергеев О. А., К вопросу о расчете теплоотдачи нитей
термоанемометров, Сборник статей ЛИТМО, вып. 21, изд. ЛИТМО,
1957.
26.	Т у р и ч и н А. М., «Электрические измерения неэлектриче-
ских величин, Госэнергоиздат, 1954.
27.	У т я м ы in е в Р. И., Электронный измеритель расхода топ-
лива с иенагруженной вертушкой, «Приборостроение», 1959, № 2.
28.	Харламов А. А., Об измерениях в пульсирующем воз-
душном потоке, «Приборы и техника эксперимента», 1957, № 1.
29.	Шафран овская 3. М,, Применение ультразвука для
измерения теплотехнических параметров, «Приборостроение», 1956,
№ 4.
30.	Шу ми лове кий Н. Н., Мельтцер Л. В., Автомати-
ческий 'контроль расхода газа по методу «меченых молекул»,
«Приборостроение», 1956, № 3.
31.	Ш у м и л о в с к и й Н. И., Мельтцер Л. В., Гу-
щин Ю. В., Толоконников М. И., Применение радиоактив-
ных изотопов в устройствах автоматического контроля, «Автомати-
ка и телемеханика», 1957, № 6.
32.	Шу мидовский Н. Н., Мельтцер Л. В., Примене-
ние радиоактивных изотопов для измерения скоростей потоков и
для автоматического контроля расхода по методу «меченых моле-
кул» Доклады АН СССР, 1956, т. 106, № 4.
СОДЕРЖАНИЕ
Г лава первая. Классификация приборов для измерения
расхода и количества.................................. 3
1-1. Приборы для	измерения	расхода...................  3
1-2. Приборы для	измерения	количества	4
Глава вторая. Расходомер переменного перепада давле-
ния .................................................. 5
2-1. Общие положения и определения................... 5
2-2. Вывод уравнения расхода......................... 6
2-3. Характеристика входящих в уравнение расхода величин 9
2-4. Рабочие формулы расхода........................ 19
2-5. Методика расчета нормальных сужающих устройств 22
2-6. Нормальные сужающие устройства................. 29
2-7. Дифманометры-расходомеры....................... 32
2-8. Устройства телепередачи показаний дифманометров-
расходомеров .................................... 37
2-9. Суммирующие устройства дифманометров-расходомеров 42
2-10. Особые случаи измерения расхода................ 45
2-11. Указания по установке расходомеров переменного пере-
пада давления.................................... 51
Глава третья. Расходомеры обтекания...................... 57
3-1. Ротаметры....................................... 57
3-2. Расходомеры поршневые и поплавковые. ........ 58
3-3. Расходомеры гидродинамические................... 61
Г лава че/пве ртая. Расходомеры с непрерывным движе-
нием приемных устройств........................•	. . . . 63
4-1. Расходомеры турбинные........................... 63
4-2. Расходомеры с подвижным элементом трубопровода . . 65
Г лава пятая. Электрические расходомеры.................. 67
5-1. Расходомеры индукционные........................ 67
5-2. Расходомеры ионизационные....................... 72
Г лава шестая. Тепловые расходомеры...................... 74
6-1. Термоанемометры................................. 74
6-2. Расходомеры	калориметрические................... 76
Глава седьмая. Ультразвуковые расходомеры................ 78
7-1. Расходомеры	фазовые............................. 78
7-2. Расходомеры	частотные........................... 79
127
Глава восьмая. Прочие способы измерения расхода ... 81
8-1. Анемометры....................................  81
8-2. Трубки скоростного напора..................... 83
8-3. Парциальные расходомеры....................... 86
8-4. Измерение расхода открытых потоков............ 87
Глава девятая- Счетчики количества жидкости............ 91
9-1. Основные характеристики счетчиков............. 91
9-2. Счетчики скоростные........................... 92
9-3. Счетчики объемные............................ 94
Глава десятая. Счетчики количества газа................100
10-1. Счетчики ротационные........................100
10-2. Счетчики клапанные . .........................Ю1
10-3. Счетчики барабанные......................  .	Ю2
Приложения..............................................ЮЗ
Литература.............................................125