Акустические расходомеры

          Преобразователи со свободными карманами во избежание их засорения применяют лишь для чистых и неагрессивных сред. Тем не менее, некоторые фирмы предусматривают подвод воды для очистки. Другой их недостаток — возможность появления вихреобразования и влияние на профиль скоростей.

          Преобразователи с преломлением (рис. 3, и, к) лишены этих недостатков. Кроме того, они способствуют снижению реверберационной погрешности, так как предотвращают попадание на приемный элемент отраженных колебаний. Но при изменении температуры, давления и состава измеряемого вещества угол преломления и скорость звука в материале звукопровода будут изменяться.

          Важное преимущество преобразователей с внешними пьезоэлементами (рис. 3, к) - это отсутствие контакта с измеряемым веществом и ненарушение целостности трубопровода. Однако в нем имеется повышенный уровень паразитных сигналов и помех, вызванных прохождением акустических колебаний по стенке трубы, и чувствительность его значительно хуже.

          Пример простой конструкции узла пьезоэлемента преобразователя расхода газового бензина показан на рис. 4.

Рисунок 4- Преобразователь расходомера

          Внутри трубки 3, укрепленной на сетке 2, проходят проводники 4, из которых один соединен с центром дискового пьезоэлемента 7, а другой с помощью контактов 6 из фольги — с его краями. Все это залито эпоксидным компаундом 5 и защищено фторопластовой оболочкой 1. Многолетняя заводская эксплуатация подтвердила надежность работы данного узла.

          Более сложным является устройство узла преобразователя с жидкостным звукопроводом, расположенным снаружи трубопровода. Такой преобразователь предназначен для труб, имеющих диаметр 150 мм, и служит для измерения расходов жидкости в пределах 20-200 м3/ч при давлении 0,6 МПа, он применен в расходомерам для малых труб.

Рисунок 5- Преобразователь с кольцевыми пьезоэлементами для труб малого диаметра

          Внутри изоляционной втулки находится дисковый пьезоэлемент диаметром 20 мм. Он прижимается к мембране из оргстекла. Далее акустические колебания передаются через компрессорное масло и стенку трубопровода измеряемому веществу. Масло залито в полость, образованную корпусом и площадкой, вышлифованной в стенке трубопровода.

          Пример применения пьезоэлементов кольцевой формы для труб малого (менее 10 мм) диаметра (соответствующий схеме на рис. 3, б) показан на рис. 5. На нем приведены лишь две части измерительного участка трубопровода 2, соединенного накидными гайками 4 и снабженного штуцерами 1. Кольцевые пьезоэлементы 7, к которым напряжение подается через контактные кольца 6, приклеены к трубе эпоксидной смолой. С обеих сторон каждого пьезоэлемента труба покрыта эпоксидной смолой с наполнителем 3. Это способствует ослаблению паразитных акустических колебаний, идущих по стенке трубы. Этой же цели служат фторопластовые прокладки 6 и резкие изменения сечений стенки в местах соединений. Конструкция рассчитана на давление до 50 МПа.

          Заключение

          Основная область применения ультразвуковых расходомеров — измерение расхода различных жидкостей. Особенно целесообразны они для измерения расхода неэлектропроводных и агрессивных жидкостей, а также нефтепродуктов. Неоспоримые достоинства ультразвуковых расходомеров: малое или полное отсутствие гидравлического сопротивления, надежность (так как нет подвижных механических элементов), высокая точность, быстродействие, помехозащищенность – определили их широкое распространение.

          Список использованной литературы

          1.Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ / П.П. Кремлевский – СПб.: Политехника, 1975. – 412 с.

          2. Хансуваров К.И. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара/ К.И. Хансуваров, В.Г. Цейтлин– М.: Издательство стандартов, 1990. – 287 c.