Medziagos kiekio ir debito matuoklio analize

KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS
TELEKOMUNIKACIJŲ IR ELEKTRONIKOS FAKULTETAS

Referatas

„Medžiagos kiekio ir debito matuoklio analizė“

KAUNAS 2002

„Medžiagos kiekio ir debito matuoklio analizė“

Medžiagos kiekio ir sunaudojimo matavimas

Technologinio proceso eigos kontrolei,automatinio reguliavimo ir valdymo procesui būtina matuoti kuro, oro, vandens ir kitų medžiagų sunaudojimą.Sunaudojamo kiekio matavimas būtinas norint apskaičiuoti pagamintą produkciją.

Skiriama tūrinis ir svorinis sunaudojimas. Tūrinis (Q ) – tai medžiagos kiekis pratekantis kanalo ar vamzdžio skerspjūviu per laiko vienetą ir matuojamas m /val, m /min , l/min, l/ val.
Svorinis (Q ) – tai medžiagos kiekis pretekantis kanalo ar vamzdžio skespjūviu per laaiko vienetą ir matuojamas t/val, kg/s ir t.t.. Dažniausiai sunaudojimas dujų, oro, ir skysčių matuojamas tūriniais vienetais t.y.m /min, m /val, l/ min, l/s.

Medžiagų sunaudojimas yra matuojamas apskaitos prietaisais.Priklausomai nuo metodo, priimto matuoti sunaudojimą dujų, skysčių ir garų, skiriami keli tipai apskaitos prietaisų: ultragersiniai apskaitos prietaisai, elektromagnetiniai ( indukciniai ), kintamo lygio, kintamo slėgio kritimo,pastovaus slėgio kritimo apskaitos prietaisai.

Matuojant medžiagų kiekį, praeinantį kanalo ar vamzdžio skerspjūviu per laiko vienetą, taikomas skaitiklis ar integruojantis įrenginys,kuris įmontuojamas apskaitos prietaise.Integruojantis įrenginys,įmontuojamas apskaitos prietaise,akimirksniu sumuoja sunaudojamą meedžiagų kiekį m (l) arba g (kg).

Takių medžiagų srautai plačiai naudojami tiek gamyboje, tiek buityje. Tai įvairūs skysčiai- vanduo,naftos produktai,chemikalai, nutekamieji vandenys, skysti maisto produktai, skysti metalai, taip pat garas ,dujos, plazma. Tokių medžiagų temperatūrų diapazonas yra -250¸2500°C, slėgis gali si

iekti kelis šimtus atmosferų, o vamzdžių, kuriais teka srautai skersmenys būna nuo 0,1 mm iki 10m. Be to, srautus tenka matuoti ne tik techniniuose objektuose, bet ir gyvuose organizmuose, pavyzdžiui, kraujo srautus kraujagyslėse.

Vienas iš svarbiausių dydžių, apibūdinančių srautą yra debitas. Debitu vadinamas medžiagos kiekis, pratekantis pro laiko vienetą. Debitas paparastai išreiškiamas dvejopai:
· Tūrinis debitas išreiškiamas kubiniais metrais sekundei ( m /s )
· Masės debitas išreiškiamas kilogramais sekundei ( kg/s )
Debito matavimas priklauso netiesioginių matavimų klasei, kadangi jis paprastai yra apskaiciuojamas pasinaudojant kitais išmatuotais dydžiais.Labiausiai paplitę debito matavimo metodai yra šie:
· Hidrodinaminiai ( jėgos )
· Kinematiniai ( greičio)

Hidrodinaminiai metodai paremti srauto jėgine sąveika su kokia nors dirbtine kliūtimi, sudaryta sraute.Hidrodinaminių metodų taikymo pavyzdžiai- matavimas diafragminiais matuokliais, Venturi vamzdžiais, sūkuriniaismatuokliais.

Šių metodų trūkumas glūdi pačiame jų principe- sudaryta kliūtis pakeičia matuojamojo srauto paarametrus ir sukelia papildomas paklaidas.

Kinematiniai matavimo metodai remiasi srauto greičio matavimu.Žinant srauto vidutinį greitį arba jo profilį erdvėje, galima rasti srauto debitą.Skirtingai nuo hidrodinaminių metodų, jie gali būti nekontaktiniai ir todėl neiškraipo matuojamo srauto. Prie kintamų priskiriama termoanemometriniai, elektromagnetiniai, ultragarsiniai, lazeriniai matavimo metodai.

Hidrodinaminiai debito matavimo metodai

Hidrodinaminiai debito matavimo metodai remiasi reiškiniais atsirandančiais skysčių ar dujų srautui veikiant jame esantį objektą. Hidrodinaminius galime skirstyti į statinius ir dinaminius. Prie statinių priskiriami: kintamų slėgių skirtumo, sūkurinis, generatorinis, prie dinaminių – pastovaus slegių skirtumo, tachometrinis, vi

ibracinis ir kiti.

Kintamo slėgių skirtumo metodas yra paremtas siaurinimo įrenginio, sukuriančio slėgių skirtumą, panaudojimu.Kintamo slėgių skirtumo metodas yra vienas iš plačiausiai naudojamų metodų skystų ir dujinių medžiagų, kurių slėgis iki 100Mpa ,o temperatūra iki kelių šimtų laipsnių, debitui matuoti.

Debito matuokliai su siaurinimo įtaisais yra jautrūs srauto greičio profilo iškraipymams, todėl prieš matavimo vietą ir po jos vamzdis turi buti tiesus ( 5.40 ) Dv, kur Dv yra vidutinis vamzdžio skersmuo.Jei vamzdyje yra alkūnių, šie atstumai gali būti didesni.Reikalingą tiesios atkarpos ilgį galima sumažinti panaudojant srauto formuotuvus, tačiau jie gali pakeisti diafragminio matuoklio debito koeficientą.

Hidrodinaminiai dažniniai debito matavimo matodai yra paremti sūkurių ar hidrodinaminių virpesių atsiradimu skystos ar dujinės medžiagos sraute.Sūkuriniuose debito matuokliuose panaudojamas hidrodinaminis reiškinys žinomas kaip Karmano sūkurių atsiradimas skysčiui aptekant kliūtį.Sūkurinių matuoklių dinaminis diapazonas siekia nuo 1:5 iki 1:200. Prieš sūkurinius debitmačius taip pat turi būti tiesi vamzdžio atkarpa. Sūkuriniai debitmačiai rinkoje atsirado neseniai. JAV jie pasirodė 1968m. Ypač gerai jie tinka karšto garo debitui matuoti.

Dinamianiai srautų debito matavimo metodai

Turbeliniai ir sparneliniai matuokliai.

Turbininiai matuokliai naudojami dujų ir skysčių, tarp jų vandens, cheminių produktų, naftos ir naftos produktų debitui matuoti, ir kartais yra vadinami tachometriniais matuokliais.Tachometriniuose debitmačiuose yra besisukantis elementas, kurio sukimosi greitis proporcingas tūriniam debitui. Turbiniai matuokliai būna su ašiniu ir tangentiniu rotoriumi. De

ebitmačiai su tangentiniu rotoriumi naudojami, kai vamzdžių skersmuo ne didesnis kaip 50 mm. Plamiausiai naudojami matuokliai su ašiniu rotoriumi.

Pastovaus slėgio kintamo ploto matuokliai- rotametrai.Rotametro veikimo principas remiasi tuo, kad jautraus elemento-šiuo atveju plūdės- padėtis priklauso nuo matuojamosios terpės debito.Jie naudojami tiek skysčių, tiek dujų debitui matuoti. Dėl konstrukcijos paprastumo ir mažų slėgio nuostolių jie gana plačiai naudojami technologinių procesų kontrolei.

Ultragarsiniai srautų debito matuokliai

Ultragarsiniais debito matuokliais vadinami tokie matuokliai, kuriuose informacija apie srauto debitą gaunama ultragarso bangomis.Ultragarsinių debito matuoklių privalumai yra šie:
Jie labai greitaveikiai, neturi jokių judančių mechaninių elementų, nėra slėgo nuostolių, išėjimo signalas yra elektrinisir tinka distanciniam duomenų perdavimui.Tokie matuokliai daugiausiai naudojami skysčio debitui matuoti, bet pastaruoju metu rinkoje atsirado ir ultragarsinių dujų debitmačių.Ultragarsiniai debito matuokliai naudojami labai plačiame temperatūrų diapazone nuo -219°C (skystas deguonis) iki kelių tūkstančių laipsnių ( skysti metalai, įkaitintos dujos)gerai tinka greitai kintantiems arba pulsuojantiems objektams matuoti.

Ultragarsinių debito matuoklių veikimo principas remiasi tuo,kad ultragarso bangų sklidimo trukmė prieš srautą ir pasroviui yra skirtinga.

Faziniai ultragariniai debitmačiai. Juose vėlinimo trukmių skirtumas randamas matuojant harmoninių ultragarso bangų, sklindančių priešingomis kryptimis fazių skirtumą.Faziniai debitmačiaigali būti tiek vienkanaliai, tiek dvikanaliai, bet tikslesni yra vienkanaliai debitmačiai, kuriuose ultragarso banga periodiškai siunčiama priešingomis kryptimis.

Impulsiniai ultragarsiniai debitmačiai.Impulsiniais debitmačiais yra tiesiogiai matuojamas ultragarso bangų sklindančių priešingomis kryptimis su

uvėlinimo trukmių skirtumas.Pagrindinė problema matuojant šio tipo debitmačiais yra ta, kad matuojamasis laikų skirtumas gali būti labai mažas.

Dopleriniai ultragarsiniai debitmačiai.Doplerinių ultragarsinių debitmačių ultragarso banga atsispindi (yra išsklaidoma) nuo sraute esančių oro burbuliukų, kietų dalelių arba tankio ir ultragarso greičio fliuktacijų, atsirandančių dėl turbulentinių reiškinių. Doplerinių matuoklių tikslumas mažesnis negu kitų ultragarsinių debitmačių, nes atsispindėjęs signalas turi ne vieną aiškiai apibrėžtą dažnį, o visą dažnių spektrą, atsirandantį dėl greičio profilio.Dopleriniai matuokliai ypač plačiai naudojami dvifaziams srautams, turintiems kietų dalelių, matuoti.Jie gerai tinka pulsuojantiems srautams matuoti.

Leave a Comment