На нефтяных месторождениях при добыче нефти и её доставке по трубопроводам к месту переработки используют расходомеры. Также не обойтись без них в машиностроении, химической, пищевой и косметической промышленности при транспортировке по трубам вязких жидкостей, лакокрасочных материалов и химических веществ. Они необходимы для измерения расхода рабочей среды и точной дозировки жидкостей в разных технологических операциях. Расходомеры бывают ролико-лопастного, оптического, ультразвукового, электромагнитного и другого типа. Из-за надёжности и высокой точности востребованы шестерёнчатые счётчики. Из этой статьи читатели узнают о конструкции и принципе работы таких механизмов.
Назначение и конструкция
Основные рабочие узлы, которые входят в конструкцию шестерёнчатых расходомеров и назначение измерительных приборов этого типа.
Шестерёнчатые расходомеры были изобретены в 1932 немецкой фирмой «Bopp & Reuther». Их назначение — высокоточное измерение расхода смазочных, не смазочных, а также абразивных жидкостей, обладающих вязкостью в диапазоне 1 − 25000 мм² / с. Учитывая высокую цену промышленных жидкостей, установка прибора на предприятиях вызвана экономической необходимостью. При этом нельзя допускать попадания в поток посторонних тел, так как счётчик будет выдавать погрешности в измерениях. Шестерёнчатый расходомер состоит из следующих узлов:
- корпус;
- измерительная камера;
- две шестерни;
- геркон/датчик Холла;
- подшипники скольжения;
- счётное устройство.
Корпус и измерительная камера — это основа расходомера. В днище свободно установленной в корпусе измерительной камеры вмонтированы оси с шестернями, которые дополнительно крепятся к крышке.
Использование геркона, либо датчика Холла необходимо для регистрации вращательного движения шестерёнок импульсным датчиком. Каждый зубец шестерёнок генерирует один импульс, что обеспечивает высокое разрешение, в результате чего достигается точность измерений. С измерительных датчиков импульсы поступают в считывающее устройство для обработки полученной информации.
Детали счётчиков-расходомеров изготавливают из чугуна, нержавеющей стали, алюминия, бронзы или латуни, пластмассы. Устанавливая шестерёнчатый измерительный прибор, надо учитывать рабочие условия, температуру и вязкость измеряемой среды, а также номинальное давление в системе и присоединительный диаметр.
В зависимости от модели шестерёнчатые расходомеры оборудованы электронным или механическим счётным устройством, которое можно обнулять, и возвратным печатающим механизмом. Счётное устройство служит для общего учёта количества жидкости, а дозатор для определения отдельных порций. Количество жидкости, необходимое для технологического процесса устанавливается кнопками на дозаторе.
Принцип действия
Как в шестерёнчатых расходомерах измеряется расход рабочих жидкостей?
Принцип работы этого измерительного прибора основан на методе вытеснения. Во время движения по трубопроводу, рабочая жидкость через входное отверстие попадает в герметично закрытую измерительную камеру, которая находится между корпусом расходомера и шестернями. Давление потока приводит в движение две шестерни с графитовыми втулками. Пропуская жидкость, они совершают оборот вокруг своей оси. Свободное вращение шестерёнок обеспечивают подшипники.
За один полный оборот (360 ̊) проходит определённое количество жидкости. Вращательные движения посредством магнитных импульсов передаются на бесконтактные импульсные датчики, которые преобразовывают их и посылают для дальнейшей обработки в счётное устройство.
Зачастую из-за изменения вязкости рабочих жидкостей, например, вследствие перепадов температуры могут возникать погрешности в измерениях. Чем больше вязкость рабочей среды, тем выше точность измерений. Однако в отличие от расходомеров других типов объёмометрический способ работы шестерёнчатых измерительных приборов меньше зависит от вязкости потока.
Монтаж шестерёнчатых расходомеров
Соответствие расхода рабочих жидкостей и диаметра условного прохода — важные характеристики, от которых зависит точность измерения. Причинами несоответствия могут быть ошибки в расчетах или неполное заполнение трубы. В этом случае надо пересчитать расход или сузить трубопровод с учётом динамических потерь, которые вносят в систему шестерёнчатые расходомеры. При выборе этих измерительных приборов также надо учитывать коррозионные качества материалов, контактирующих с рабочими жидкостями.
Используя на производстве шестерёнчатые расходомеры, преследуют две основные цели — коммерческий и технологический учёт. Коммерческий учёт требует более точного измерения. Погрешность показаний в этом случае не должна превышать 1 %. При проведении технологического учёта, в зависимости от конкретной задачи, допускается погрешность измерений до 2 – 3%.
Чтобы прибор долго работал и точно проводил измерения, перед запуском нужно убедиться в правильности установки и настройки. Часто это оборудование выходит из строя из-за его несоответствия скорости потока, давлению в системе и температуре измеряемой рабочей среды. Также причинами поломки могут быть механические примеси в измеряемой жидкости из-за плохой фильтрации, монтаж в неправильном месте, отсутствие нагрузочного резистора между прибором и контролёром.
При неверной установке возникает дополнительная нагрузка на подшипники и стенки измерительной камеры. Это вызывает быстрый износ деталей и потерю точности измерений. У правильно установленного оборудования оси шестерёнок должны быть горизонтально расположены, а дисплей счётного устройства вертикально. При монтаже перед шестерёнчатым расходомером надо установить фильтры, улавливающие инородные частицы, а также фильтры-воздухоотделители. Воздух в измеряемой среде может повредить счётчик и снизить точность измерений.
Для продления срока службы измерительного прибора надо вовремя проводить его обслуживание и соблюдать рекомендации производителей. В технической документации указана погрешность расходомера, которая выясняется на заводе путём тестирования калибровочной жидкостью. Без перенастройки можно только с веществами со схожими параметрами. Для жидкостей с другими характеристиками надо провести новую калибровку. Если соблюдать эти правила, оборудование будет долго служить и точно измерять расход.
Роль шестерёнчатых расходомеров в автоматизации производства
Достоинства шестерёнчатых расходомеров и пример их использования в промышленности.
Необходимость точного измерения расхода вязких жидкостей есть во многих хозяйственных отраслях. Искажённые данные приведут к увеличению затрат и снижению рентабельности предприятия. Установка шестерёнчатых расходомеров поможет избежать этих неприятностей.
Нефтяная промышленность — яркий пример применения таких измерительных приборов. Вопрос сбережения энергетических ресурсов является приоритетом в энергетической политике нашего государства. Учитывая рост цен на энергоносители, достоверные данные о потребляемых ресурсах — действенный и недорогой способ повышения энергоэффективности и экономии в отрасли. Сейчас есть много приборов учёта расхода потребляемой нефти. Шестерёнчатые расходомеры помогают соблюдать сроки поставки сырья на переработку и сократят убытки, связанные с незапланированными расходами и протечками.
В заключение статьи надо сказать, что к достоинствам счётчиков-расходомеров этого типа относится высокая точность измерения, быстродействие, независимость от изменения направления потока, а также надёжность учётных приборов. Установка шестерёнчатых расходомеров поможет контролировать расход рабочих жидкостей, тем самым повысив рентабельность предприятия.