> Техника, страница 73 > Приборы для измерения пара
Приборы для измерения пара
Приборы для измерения пара,
паромеры, служат для измерения расхода пара в условиях производства. До настоящего времени еще не имеется удовлетворительной конструкции паромера, который наподобие водомера просто суммировал бы количество прошедшего через него пара за данный отрезок времени. Определение суммарного расхода пара достигается косвенным путем с помощью электрических или механических интегрирующих приспособлений. Существующие конструкции паромеров или дают по тарированной шкале показание мгновенного расхода пара (в кг/ск, в килограммах/ч, в килограммах 1ч на единицу поверхности нагрева котла) или вычерчивают на движущейся бумажной ленте диаграмму нагрузок в зависимости от времени; путем планиметрирования вычерченной диаграммы можно определить суммарный расход пара. По своей конструкции все паромеры можно разделить на две главные группы: 1) паромеры, работающие по принципу сохранения постоянства площади проходного сечения; в них различным количествам пара, протекающего по паропроводу, соответствуют переменные разности давлений и 2) паромеры, работающие по принципу сохранения постоянства разности давлений; в них изменяется площадь свободного прохода в зависимости от количества протекающего пара.
Теория паромера. При прохождении потока пара через дроссель-шайбу (диафрагму) а (фигура 1), острие края отверстия которой выполнено на конус с углом образующей конуса, равным 45°, и направлено навстречу потоку, поток пара изменяет свое очертание,
Ж
ФИГ. 1.
принимая форму, указанную на фигуре 1 пунктиром. В сечениях трубопровода I, II, III и IV давления, скорости и площади сечения будут соответственно равны: кг/м2
(мм вод. ст.), wt м/ск, Ft м2 в сечении I перед дроссель-шайбой; р0, w0, f„ в плоскости II шайбы; р, w, f в наиболее узком месте III потока; р2, w2, Г2 в сечении IV, в к-ром поток полностью занимает все сечение трубы. Для взятых сечений I, III и IV трубопровода зависимость между статич. давлением
Г) V2
~ и динамич. давлением — выразится ур-ием:
Pi
-I—1 =
г,
(w-w2)2
2 д ’
(1)
где γ, γ1 и у2—объёмный вес пара в килограммах/м3 * * * * в со ответствующем сечении паромера, д м/ск2—
(W — Vo)2
ускорение силы тяжести; член —2д~ 0ПРе~ деляет потерю от удара при изменении давления от р до 2V Вводя обозначения ко-эфициента сужения μ=коэффициентов wij=
—£,тг=~ и секундного расхода пара
Г 1 г 2
Таблица 1,—Значения коэфициента к. в m3V=F1w1=F2w2=fapw, после преобразования ур-ия (1) путем подстановки выражений для скоростей
w,=ψ- · μ w=m1 · μ · w,
= ΐτ ·w=»!· μ тонн.
Г 2
полагая объёмный вес γ постоянным на протяжении паромера (γχ=γ2=γ), получим:
Pi, (т, μ · w)2 _ Р
У 2д ~ у 2g
- 2т2/г + 2т μ2).
(2)
В зависимости от того, измеряется ли разность давлений рг—р, то есть перед дроссель-шайбой, до начала сужения потока и в месте наибольшего сужения, или рг—р2, то есть на относительно большом расстоянии от дроссель-шайбы, перед началом сужения и после окончательного расширения потока, будем иметь для первого случая:
Pi i (mi-μ- ν)~ = Р, »! /оч у И" 2 д у^2д’
для второго случая:
Pl, (mi-μ- »)· _ у ‘ 2а
-f+Si1-2*····
из ур-ия (3) имеем:
- 1 У~
2 т?2и2);
2 а
(Pi —Р) м/ск
(4)
(5)
V=f0-p-w=fa —
из ур-ия (4) имеем в м/ск: _ i
]/4?(Pi-p) м3/с%;(6)
Vt-
«2-2m2 •Ju + 2m| · μ·
V=fo-μ-W =fQ
V1-· ^2 _ 2m2 · μ + 2mR · ju2
]/"y (P1-P2) «7<*·
(8)
В том случае когда диаметры трубы перед дроссель-шайбой и после нее одинаковы,то есть когда Fj=F2=F, коэф-ты тг=т2=т и ур-ие (6) примет вид:
V=to VT(Pl “ V) м3/™·
Ур-ие (8) примет вид:
у=to т-~У у (Ρι - Ρύ »3/™· (10)
Т. к. разность рг — р в ур-ии (9) больше разности Ρχ — Ρζ в ур-ии (10), то в целях большей точности измерения рациональнее измерять разность давлений р±—р. Если обозна-
чить выражение ρψ~ ^ ~ через к, то секундный объём проходящего пара выразится:
V=f0-k У у (Pi-р) м3/ск; (11)
секундный же расход G пара в килограммах, равный у · V, выразится:
G=/о · к]/2ду (р, — р) кг/ск. (12) Значения коэф-та к при различных величинах т=ψ даны в таблице 1.
| ’"-У | /_ d У т= -β | к | т=Ч | Vm= -jj | ы 1 |
| 0,15 | 0,387 | 0,610 | 0,5 | 0,707 | 0,70.0 |
| 0,2 | 0,447 | 0,617 | 0,55 | 0,74 | 0,725 |
| 0,25 | 0,500 | 0,625 | 0,6 | 0,775 | 0,755 |
| 0,3 | 0.548 | 0,634 | 0,65 | 0,808 | 0,795 |
| 0,35 | 0,592 | 0,645 | 0,7 | 0,836 | 0,845 |
| 0,4 | 0,632 | 0,6t0 | 0,75 | 0,866 | 0,910 |
| 0,45 | 0,671 | 0,680 |
Ф-лы (11) и (12) выведены в предположении малых разностей давлений Ρχ—ρ, при к-рых. изменением объёма пара можно пренебречь; если разность Ρχ—ρ будет больше 1,5 ж водяного столба, то в таком случае необходимо пользоваться точной ф-лой, имеющей· следующий вид:
G =
_/о у
У Ι—ΙΎΙϊμΖ
Ζβ7ι(Ρι-ρ)·
У
Pi
(Pi - Р)
х I [ру/х _ (Л) <* + J >/х I _
x-ί i VpJ Pi) < ‘
где γχ—уд. в пара, перед паромером, & κ== сР: с„; обозначая произведение обоих последних корней через е, получим следующее выражение·
• G=f0-k-eV 2ду (ρχ — р) кг/ск [Г (13а>
Значения коэф-та ε вычисляются или берутся по особым таблицам; для частного случая тр=0,35 в предположении к =1,30» значения ε даны в таблице 2. Следует отметить, что значения козф-та ε справедливы для сопел с закругленными краями в широких пределах изменения рг:р, а для дроссель-шайб с острыми краями для значений рх: р, лишь незначительно разнящихся от единицы. Из ф-л (11) и (12) следует, что количество протекающего пара меняется с изменением удельного (объёмного) веса пара у. Размеры дроссель-шайбы, измерительного фланца (сопла) или трубки Вентури выбираются по-рабочему давлению и f насыщенного пара. Если рабочее давление в паропроводе колеблется больше чем на 1 atm, то необходи-
1_6
мо вводить поправку. Уд. в у=0,5802 · р1е, поэтому поправочный множитель v, на который необходимо умножить полученное подсчетом по формулам (11) и (12) количество-пара, будет
где γα—уд. в при давлении, на к-рое прибор-тарирован, у„—действительный уд. в., соответствующий фактическому давлению удрос-сель-шайбы. Т. к. у зависит также и от f°,. то нужно ввести еще корректирующий множитель τ=1 ^=1 —, где уА—уд. в., со-
ответствующий действительному состоянию· пара,у$—уд. в., соответствующий насыщенному пару. Значения множителей v и τ берутся по диаграммам Молье (фигура 2, 3); для насыщенного пара τ—1. На диаграмме-фигура 2 по оси ординат отложены значения
Таблица 2.—3 паления коэфициента
| Vi-V, |
Рабочее давление пара в atm | |||||||||
| мм Hg | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ю | 12 |
| 0 | 1 000 | 1 000 | 1 000 | 1 000 | 1 000 | 1 000 | 1 000 | 1 000 | 1000 | 1 000 |
| 40 | 0,984 | 0,989 | 0,992 | 0,994 | 0,995 | 0,996 | 0,996 | 0,996 | 0,997 | 0,998 |
| 80 | 0,967 | 0,9(8 | 0,984 | 0,987 | 0,989 | 0,991 | 0,992 | 0,993 | 0,994 | 0,995 |
| 120 | 0,950 | 0,967 | 0,976 | 0,981 | 0,984 | 0,987 | 0,988 | 0,989 | 0,991 | 0,993 |
| 160 | 0,934 | 0,956 | 0,967 | 0,974 | 0,978, | 0,982 | 0,984 | 0,986 | 0,988 | 0,990 |
| 200 | 0,917 | 0,945 | 0,959 | 0,968 | 0,973 | 0,978 | 0,980 | 0,982 | 0,985 | 0,988 |
| 240 | 0,901 | 0,934 | 0,950 | 0,961 | 0,967 | 0,973 | 0,976 | 0,978 | 0,982 | 0,985 |
| 280 | 0,884 | 0,923 | 0,942 | 0,955 | 0,962 | 0,969 | 0,972 | 0,974 | 0,979 | 0.982 |
| 820 | 0,868 | 0,912 | 0,934 | 0,948 | 0,956 | 0,964 | 0,968 | 0,971 | 0,976 | 0,980 |
| 360 | — | 0,900 | 0,926 | 0,911 | 0,951 | 0,959 | 0,964 | 0,967 | 0,973 | 0,977 |
| 400 | — | 0,891 | 0,918 | 0,934 | 0,945 | 0,954 | 0,959 | 0,963 | 0,970 | 0,975 |
Фигура 4.
.давления, на которое тарирован прибор, а переменным параметром семейства кривых является фактич. давление у дроссель-шайбы. На диаграмме фигура 3 соответствующими величинами являются t° и давление «ара у дроссель-шайбы. том случае, если вместо дроссель-шайбы (Применяют измерительный фланец (сопло) n п с закругленными краями (фигура 4), то при правильном очертании поверхности фланца никакого дополнительного сужения потока пара по его выходе из фланца не бу-. дет; поэтому для этого J случая в уравнении (9) коэфициент сужения μ можно принять равным «динице и секундный объём протекающего пара определится из ур-ия:
V=fo у== р) mVck’ (14)
где. (0—площадь отверстия сопла и т — у-. Сопло с отношением ψ=0,16 принято за нормальное. Нормальные сопла благодаря малому отношению т дают очень точные замеры, но в то же время дают относительно большее падение давления, так. обр. в тех случаях, где такое падение давления нежелательно, нужно применять сопла с бблыним отношением т. С целью получения возможно меньшего падения давления применяют там, где позволяет место, трубки Вентури, схематически изображенные на фигуре 5. Разность давлений измеряется в месте начала конич. сужения и в месте наиболее узкого сечения; для этого в этих местах имеются на трубе кольцевые полости, •сообщающиеся с полостью трубы рядом отверстий. Секундный расход определяется по формуле:
а
Фиг.
V=h
- р) м3/ск, (15)
где С—постоянная прибора, устанавливаемая путем тарировки.
Конструкция дроссель-шайбы, измеритель-лого фланца (сопла) и трубы Вентури. Конструктивное выполнение дроссель-шайбы видно на фигуре 6. Шайба а окружена двумя кольцевыми полостями Ь и Ь, которые двумя рядами круглых отверстий с и двумя узкими кольцевыми щелями сообщаются с пространствами трубопровода перед шайбой и за шайбой. Трубки dd, ведущие от дроссель-шайбы к измерительным приборам, д.б. установлены строго горизонтально и иметь определенную длину. Для предохранения измерительного прибора, присоединенного к дроссель-шайбе, отпорчи вследствие ударов при случайных резких колебаниях давлений присоединение измерительных приборов к дроссель-шайбе производят по схеме фигура 7, на которой цифрами 1 и 2 обозначены главные разобщающие вентили, цифрою 3 обозначен вентиль, служащий для выравнивания давления при проверке измерительного прибора, вентили 4 и 5 служат для выключения измерительного прибора. При установке описываемого прибора запирают вентили 1 и 2, после че-•го открывают вентили 1, 2 и 3, а-затем открывают единовременно вентили 4 и б, по открытии которых измерительный прибор будет находиться под давлением, и указатель его должен стоять на нуле, т. к. открыт выравнивающий давление вентиль 3. После того как будет _
закрыт вентиль 3, измерительный прибор будет показывать разность давлений в паропроводе в местах до дроссель-шайбы и за нею. Для выключения измерительного прибора сначала открывают вентиль 3 и выравнивают в приборе давление, после чего закрывают вентили 4,
5, 1 я 2.
Конструкция нормального измерительного фланца (сопла) изображена на фигуре 8.
Конструктивные размеры даны в таблице 3.
Конструктивное оформление измерительного фланца, выполняемого заводом Сименс и Гальске, дано на фигуре 9. Сопло имеет отверстия а, сообщающиеся с кольцевой полостью 6, к которой в гнезде с присоединяют одну из трубок, идущих к измерительному прибору, другую трубку присоединяют в гнезде d к стенке кольцевого пространства е.
Применяемая весьма часто в П. д.и. п. взамен дроссель-шайбы или сопла труба Вентури (фигура 10) состоит из параболического, обычно бронзового, сопла а и конич. трубы Ь; кольцевые полости с и d с помощью трубопроводов ей f сообщаются с измерительным прибором.
Труба Вентури дает наименьшие потери давления, и поэтому в тех случаях, где нежелательно иметь хотя бы относительно небольшие потери давлений, применяется труба Вентури. Ее недостаток заключается в том, что для ее постановки требуется определенное место, между тем как дроссельная
Фигура 6.
| D | d | Ώχ | 1 | h | L | R | r | di | d3 | s | h | i | k | n | ||
| 25 | 10 | 80 | 9 | 1 | 3 | 26 | 15 | 5 | 14 | 22 | - | 28 | 3 | 5 | 4 | 3 |
| 30 | 12 | 85 | 10 | 1 | 3 | 26 | 17 | 6 | 16 | 26 | - | 26 | 3 | 5 | 4 | 3 |
| 35 | 14 | 90 | 12 | 1 | 3 | 26 | 20 | 7 | 18 | 30 | - | 26 | 3 | 5 | 4 | 3 |
| 42 | 17 | 97 | 14 | 1 | 3 | 26 | 24 | 9 | 22 | 34 | - | 26 | 3 | 5 | 4 | 3 |
| 50 | 20 | 105 | 17 | 1 | 3 | 26 | 28 | 10 | 26 | 36 | - | 26 | 3 | 5 | 4 | 3 |
| G0 | 24 | 115 | 20 | 1 | 3 | 26 | 34 | 12 | 30 | 36 | - | 26 | 3 | 5 | 4 | 3 |
| 70 | 28 | 125 | 24 | 1 | 3 | 28 | 39 | 14 | 34 | 38 | - | 28 | 3 | S | 5 | 3 |
| 85 | 34 | 140 | 29 | 1 | 3 | 33 | 48 | 17 | 40 | 44 | 54 | 28 | 3 | 5 | 5 | 3 |
| 100 | 40 | 158 | 34 | 1 | 3 | 38 | 56 | 20 | 46 | 50 | 60 | 28 | 3 | 6 | 5 | 3 |
| 112 | 45 | 172 | 38 | 1 | 3 | 42 | 63 | 22 | 52 | 56 | 66 | 28 | 3 | 6 | 5 | 3 |
| 125 | 50 | 188 | 42 | 1 | 3 | 46 | 70 | 25 | 58 | 62 | 72 | 28 | 3 | 6 | 5 | 3 |
| 150 | 60 | 215 | 51 | 1 | 3 | 55 | 84 | 30 | 68 | 72 | 82 | 28 | 3 | 6 | 5 | 3 |
| 175 | 70 | 245 | 59 | 1 | 3 | 63 | 95 | 35 | 78 | 82 | 94 | 29 | 4 | 7 | 5 | 3 |
| 200 | 80 | 270 | 68 | 1 | 3 | 72 | 112 | 40 | 88 | 92 | 104 | 29 | 4 | 7 | 5 | 3 |
| 225 | 90 | 295 | 76 | 1 | 3 | 80 | 126 | 45 | 98 | 102 | 115 | 29 | 4 | 7 | δ | 3 |
| 250 | 100 | 320 | 84 | 1 | 3 | 88 | 140 | 50 | 108 | 112 | 126 | 29 | 4 | 7 | 5 | 3 |
| 300 | 120 | 375 | 101 | 2 | 4 | 107 | 168 | 60 | 128 | 132 | 146 | 29 | 4 | 7 | 5 | 3 |
| 350 | 140 | 435 | 118 | 2 | 4 | 124 | 196 | 70 | 148 | 152 | 168 | 30 | 4 | 8 | 5 | 4 |
| 425 | 170 | 515 | 144 | 2 | 4 | 150 | 238 | 85 | 178 | 182 | 200 | 30 | 4 | 8 | 5 | 4 |
| 500 | 200 | 590 | 169 | 2 | 4 | 175 | 280 | 100 | 210 | 216 | 232 | 30 | 5 | 10 | 5 | 4 |
| 600 | 240 | 690 | 203 | 3 | 5 | 211 | 336 | 120 | • 250 | 256 | 275 | 30 | 5 | 10 | 5 | 4 |
| 700 | 280 | 795 | 236 | 3 | 5 | 244 | 392 | 140 | 290 | 2Э6 | 315 | 30 | 5 | 10 | δ | 4 |
| 850 | 340 | 950 | 237 | 3 | 5 | 295 | 476 | 170 | 350 | 356 | 375 | 30 | 5 | 10 | 5 | 4 |
| 1 000 | 400 | 1100 | 338 | 3 | 5 | 346 | 560 | 200 | 410 | 416 | 440 | 30 | 6 | 11 | 5 | 5 |
провода дана на диаграмме фигура 11, на которой кривая а относится к дроссель-шайбе, кривая 6 — к измерительному фланцу, кривая с — к трубе Вентури.
Паромеры, работающие по принципу /= Const. Паромер системы Гере с U - образным ртутным диференциаль-ным манометром присоединенным к измерительному фланцу Ь, схематически изображенный на фигуре 12 без самопишущего регистрирующего прибора, слу- фиг 9_
жит для замера мгновенных разностей давлений; расход пара определяют по имеющимся при паромере таблицам. Манометр присоединен к измерительному фланцу при помощи медных трубок. Одно колено манометра выполняют с расширением, т. ч. изменение уровня в этом колене незначительно. Свободное пространство над
шайба или измерительный фланец легко м. б. поставлены между двумя фланцами грубопровода. Зависимость потери давленья (в % разности давлений) от отношения щам. d суженного сечения к диам. D трубо-
ртутью манометра во избежание нагрева ее заполняют конденсатом; медные трубки, при помощи которых манометр присоединяют к измерительному фланцу, также заполняют конденсатом; вблизи фланца трубки располагают горизонтально (фигура 13) на такую длину
(до 5 м), чтобы при"любых’резких колебаниях разности высот ртути столб воды обязательно кончался в горизонтальной части трубок, в противном случае,возникнут ошиб-
| i | |||||
| l | |||||
| - | s v | ; | |||
| : | b ^ | ; | |||
| ; | : | ||||
| : | 4 v | ||||
| 1 | : | ||||
| : | : | ||||
| ; | ___ | C | : | ||
| - | - | ||||
| :, ,, | я |
I I I
S3 0.4, 0.5 0.6 0.1 0.8
— d/b
Фигура 11.
ки в показаниях прибора благодаря неуравновешенному столбу воды. Шкала прибора системы Гере имеет деления, указывающие высоту в миллиметров, или деления, указывающие часовой расход пара. В последнем случае тарировка производится в соответствии с размерами измерительного фланца, к которому манометр присоединен. Обычно шкалу часового расхода пара выполняют в виде многих кривых для отдельных давлений, и в соответствии с рабочим давлением трубопровода шкалу передвигают перпендикулярно оси манометра.
Паромер-часы Гере (Боме) представляют тот же диференциальный ртут
ный манометр, выполненный в виде сообщающихся сосудов (фигура 14). В одном колене манометра имеется поплавок а, соединенный с рычагом b, могущим вращаться около оси с. Оба колена манометра трубками и d
присоединены к измерительному фланцу. Благодаря разности давлений изменяются уровни ртути, и поплавок перемещается, вращая рычаг b; движения последнего связаны со стрелкой, указывающей по шкале циферблата часовой расход пара. Конструктивное выполнение паромера-часов Гере дано на фигуре 15, где указаны случаи присоединения паромера к измерительным фланцам как вертикального, так и горизонтального трубопроводов. Аналогичными по конструктивному осуществле-
Фигура 14.
нию являются паромеры системы Сименс и Гальске, действие которых также основано на передвижении поплавка в зависимости от положения уровня в 2 сообщающихся сосудах. Как видно из фигура 16, один сосуд а помещен в другом Ь; сосуды сообщаются между собою через погруженную в ртуть трубку с. В сосуде а на поверхности ртути плавает поплавок d, при вертикальном движении которого зубчатая бронзовая рейка поворачивает зубчатое колесико, ось которого· при помощи магнита связана с осью стрелки, указывающей по шкале циферблата часовой расход пара в то и по дополнительной шкале часовой расход пара в килограммах, отнесенный к 1 м2 поверхности нагрева котла. Т. к. расход пара согласно ф-лам (12) и (13) пропорционален ]/р 1—р, то для получения перемещений поплавка пропорционально корню квадратному из разности давлений стенки внешнего сосуда b очерчены по параболе. Поэтому если указатель прибора снабдить Фигура 16. дером, к-рое будет чертить диаграмму расхода пара на равномерно движущейся бумажной ленте, то такую диаграмму
можно будет планиметрировать. Па фигура 17 дано внешнее изображение этого паромера, присоединенного к трубе Вентури.
Самопишущие паромеры с автоматической регулировкой. К этому типу паромеров относится паромер
I ере (Боме), конструкция которого схематиче-ски изображена на фигуре 18. Два сосуда а и b сообщаются между собою трубками end.
Сосуд а, относительно большого диаметра,неподвижен, сосуд Ь может вращаться около оси е и поддерживается пружиной f. Осью вращения е служат полые цапфы трубок d и с из которых одна (трубки с)· сообщается с сосудом а и заполнена ртутью, другая цапфа (трубки к) сообщается с медной трубкой д, ведущей к измерительному фланцу h. Сосуд а в свою очередь соединен с измерительным фланцем трубкою г.Под вли-разности давлений (рг—р) ртуть из сосуда а по трубке с будет переходить в сосуд Ь, и последний начнет опускаться. Для того чтобы перемещение сосуда b было пропорционально количеству протекающего па
янием ра, то есть было пропорционально Урх—р, очертание внутренней поверхности сосуда Ь выполнено по соответствующей кривой. Все пространство сосудов а и b над поверхностью ртути, так же“ как и трубки d, д иг, заполнено конденсатом. Движения сосуда рК,
Ь передаются при помощи связанного с ним двуплечего рычага к (фигура 19) пишущему перу, которое вычерчивает показания мгновенного расхода (в кг/ч) в виде непрерывной диаграммы на ленте, движущейся при помощи барабана I, имеющего часовой завод; диаграмма может быть легко плани-метрирована. Для того чтобы тарировка паромера оставалась правильной при изменении рабочего давления пара, ось т вращения рычага к помещена в кулисе п, связанной со штоком о поршневого манометра г, наполненного маслом; при изменении рабочего давления пара изменяется давление в манометре г, связанном с паропроводом трубою s, причем поршень манометра переместится, действуя на пружину t манометра, и переместит кулису, а тем самым соответственно изменит положение оси рычага к пишущего прибора. Угол поворота кулисы пропорционален давлению рх, криволинейное же очертание прорези кулисы, перестанавливающей ось рычага к, выбрано так, что изменение длин плеч рычага к происходит пропорционально Урх. Для предотвращения загрязнения прибора от масла, неизбе-
Вертикальный паропровод
Горизонтальный паропровод
Фигура 20.
только из слива w начнет капать вместо масла вода, нужнозакрыть вентиль г, спустить воду из манометра?· и вновь наполнить его маслом.
Паромер Дебро также относится к саморегулирующимся. Принцип действия этого паромера дан на схеме фигура 20. Оригинальной конструкции диференциаль-ный микроманометр (смотрите) в виде полого кольца а может свободно качаться около своей оси, опираясь на ножевые опоры. Во внутренней полости кольца находится налитая до определенного уровня ртуть. Кольцо а внутренней перегородкой Ь и находящейся в нем ртутью разделено на две полости. Каждая из полостей связана системой трубок с измерительным фланцем, включенным в паропровод. Когда по обе стороны измерительного фланца установится разность давлений, равная рх—р, то такая же разность давлений будет иметь место в разобщенных перегородкой b полостях кольца а под действием разности давлений рх — р ртуть начнет перетекать в полость кольца с меньшим давлением до тех пор, пока не установится разность высот уровней ртути, соответствующая разности давлений р1—р. Под влиянием этой разности высот уровней рту-
ти равновесие кольца нарушится, кольцо начнет поворачиваться согласно схеме на фигуре 20 против часовой стрелки. К кольцу а прикреплены 2 серповидных части с которые при повороте кольца будут погружаться в сосуд d, в который также налита ртуть. Поворот кольца а будет совершаться до тех пор, пока вес вытесненной ртути не будет равен весу образовавшегося внутри кольца а ртутного столба. К кольцу а прикреплен указатель е. Для того чтобы указатель е имел угловые перемещения, пропорциональные мгновенным расходам пара,? то есть был пропорционален j/Pi — Р> серповидным частям с придано соответствующее криволинейное очертание. Конструктивное выполнение паромера Дебро изображено на фигуре 21. Для легкой подвижности кольца а трубки f и fu соединяющие кольцо с измерительным фланцем паропровода, выполняются тонкостенными в виде спиральных цилиндрических пружин, которые могут легко изгибаться, не препятствуя качанию кольца а. Прибор
му на бумажной ленте, укрепленной на барабане h. Так как угловые перемещения колеса пропорциональны Vpj^—p, то есть пропорциональны мгновенному расходу пара, а вращение барабана, снабженного часовым механизмом, пропорционально времени, то диаграммам, б. легкопланиметрирована.Ос-ь г поворота рычага д может перемещаться в прорези кулисы к, к-ряя системой рычагов I соединена с одним концом дугообразной полой пружины т овального сечения, другой конец пружины сообщается посредством трубы п с паровым пространством трубопровода. При изменении давления рхконец пружины т будет перемещаться пропорционально изменению давления (смотрите Манометр) и будет перемещать кулису к так, что отношение плеч рычага д будет изменяться пропорционально Урх, следовательно тарировка прибора, так же как и у вышеописанного паромера Гере, будет оставаться правильной и при изменении рабочего давления пара. В паромерах Дебро новейшей конструкции взамен серповидных частей с
(фигура 21), погружающихся при вращении кольца а в сосуд со ртутью, применен подвешенный при помощи двух тяг due груз f (фигура 22). Длины шарнирно соединенных тяг подобраны так,что угловые перемещения колеса а пропорциональны
VVi — V- Внешний вид паромера Дебро с подвешенным для управления грузом и приспособлением для автомати-ческ. установки на различные рабочие давления в паропроводе показан на фигуре 23.
Паромеры с мембранами измеряют не непосредственно Фигура .22.
самый поток пара, протекающий по трубопроводу, а только пропорциональную этому потоку ответвленную часть. Примером паромера с мембраной может служить паромер Асканиа, конструкция которого схематически изображена на фигуре 24. К фланцу дроссель-шайбы а паропровода присоединен паромер b, имеющий камеру с разделенную на две .части при помощи тонкой мембраны d, вес которой практически м. б. принят равным нулю. Верхняя полость е камеры с сообщается через измерительную дроссель-шайбу и трубку
Фигура 23. фигура 24.
камеры с при помощи трубки г сообщается с полостью паропровода непосредственно за дроссель-шайбой а, где давление пара равняется р. С мембраной жестко соединен небольшой игольчатый клапан к. Под действием разности давлений рх—р мембрана d стремится прогнуться книзу, открывает клапан /с, и пар, проходя через измерительную дроссель-шайбу f и клапан к, будет выходить из паромера до тех пор, пока в обеих половинах ей h камеры с давление не будет ровно р. Количество пара, которое выходит через клапан к, будет равно количеству па-
ра, прошедшему через измерительную дроссель-шайбу f. Через дроссель-шайбу а, как и через дроссель-шайбу f, пар протекает под влиянием разности давлений рг—р,] поэтому при всех разностях давлений рг—р количества пара, протекающие через дроссель-шайбу f, а следовательно и через»вен-тиль к, будут пропорциональны количествам пара, протекающим через дроссель-шайбу а, то есть будут пропорциональны расходам пара. Для поддержания равенства £° в паропроводе и камере с паромер окружен кожухом и обогревается горячим паром, который поступает через трубку д. При прохождении ответвленного потока через диффузор у клапана к получается разрежение, которое, будучи измерено при помощи вакуумметра, может служить мерилом для определения мгновенного расхода пара; вакуумметр присоединяют к трубке I. Для предотвращения попадания пара в трубопровод в трубке I сделано небольшое калиброванное отверстие т, через к-рое засасывается воздух. Ответвленный поток пара, пропорциональный действительному расходу пара, по трубопро-
а
воду п поступает в конденсатор, где конденсируется, и полученный конденсат автоматически отмеривается специальным водомером-счетчиком. Умножая количество полученного и замеренного водомером конденсата на коэф. пропорциональности дроссель-шайб а я f, обычно представляющий целое число, например 10 000 или 100 000, получают количество действительно израсходованного пара, которое и показывает шкала водомера. Общий вид установки такого паромера показан на фигуре 25, где а—паромер, 6—конденсатор, с—водомер-счетчик израсходованного пара, d—вакуумметр, шкала которого показывает мгновенный расход пара, е—самопишущий прибор.
На фигуре 26 дана конструкция паромера с двумя мембранами. К патрубку а и фланцу b паромера присоединяют трубопроводы, ведущие от измерительного фланца, поставленного в паропроводе. Мембрана с выполненная в виде коробки с гофрированными упругими стенками, под влиянием разности давлений пара Ар=2Д — р будет стремиться сжаться, ее дно опустится книзу, благодаря· чему откроется связанный с ним клапан d. При открытом клапане d пар под давлением начнет поступать в коробку мембраны е, имеющую те же размеры, что и мембрана с.
Приток пара в мембрану е будет совершаться до тех пор, пока разность между давлением в коробке мембраны е и наружной атмосферой не станет равной Ар. Под действием этой разности давлений пар из мембраны. е будет вытекать через измерительную дроссель-шайбу f, следовательно через дроссель-шайбу f, так же как и через измерительный фланец, поставленный в главном паропроводе, будет протекать пар при одной и той же разности Ар давлений, и следовательно количества пара, протекающего через главный паропровод, будут пропорциональны количествам ответвленного потока пара, протекающего через измерительную дроссель-шайбу f. Необходимо лишь учесть разницу уд. весов пара, идущего по главному паропроводу и вытекающего через измерительную дроссель-шайбу f. При работе паромера при установившемся истечении пара через-дроссель-шайбу f клапан d будет открыт все· время лишь настолько, чтобы в мембране в разность давлений равнялась Ар. При нарушении равновесия давлений клапан d переместится в новое положение, пока снова давления в обеих мембранах не придут в состояние равновесия. При помощи регулировочного винта д клапан d легко м. б. отреху-лирован и· установлен в такое положение, при к-ром он точно будет закрываться в тот момент, когда Ар=0. Гайка h служит для· регулировки упругости обеих мембран. Для определения мгновенных расходов пара к трубе i присоединяют нормальный диферен-циальный манометр, тарированный на определенное давление пара. Для точности измерения надлежит наблюдать, чтобы через измерительную дроссель-шайбу f протекал пар без воды; сконденсировавшийся в камере дроссель-шайбы пар отводится отдельно по трубке к.
Испытания, произведенные над мембранными паромерами и над паромерами Дебро (фигура 21) и Гере (фигура 19), показали (фигура 27), что мембранные паромеры при изменяющихся нагрузках дают более точные показа-
иия, то есть меньшую величину ошибок, как это следует из диаграммы фигура 27, где по оси абсцисс отложены % от нормальных нагрузок Др, на которые тарированы приборы, •а по оси ординат отложены в % ошибки показаний приборов, причем со знаком плюс .даны ошибки при изменении расхода пара в сторону увеличения и со знаком минус— •ошибки при изменении расхода пара в сторону уменьшения. Кривая а относится к паромеру Дебро, кривая b—к паромеру Гере, кривая с—к мембранному паромеру.
Жак видно из диаграммы, при разности давлений Др, меньшей 15% от нормальной, паромеры Дебро и Гере вообще не дали каких-либо показаний, т. к. сила, перемещающая. их указатель, в этом случае оказывается меньше силы, необходимой для движения их подвижных частей. Кроме того, т. к. масса движущихся частей мембранного паромера значительно меньше массы подвижных частей паромеров Дебро и Гере, то мембранные паромеры дают относительно .лучшие показания при изменяющихся нагрузках пара. При периодически изменяющихся нагрузках пишущие приборы дают значительные амплитуды колебания, сильно го
•1.75
1.5
1.25
Ί 10
•io.75 0.5 .0.25 О
| г | ||||||||||||
| - | i- | |||||||||||
| i | ||||||||||||
| - | ||||||||||||
| -5 | 0 |
*Ь0 ЮО 200 300 400 500 | ||||||||||
| - | ||||||||||||
| а | ||||||||||||
| - | L | |||||||||||
Фигура 28.
искажая истинное показание. На фигуре 28 дана диаграмма зависимости размаха пишущего пера прибора Дебро в зависимости от отношения частоты колебаний внешней силы, на него действующей, к частоте собственных колебаний прибора; при отноше нии, равном нулю, отклонение пишущего прибора будет соответствовать истинному его показанию; при отношении частот колебаний, равном единице, когда явления резонанса будут сказываться наиболее сильно, размах пишущего пера будет стремиться к бесконечности. На оси абсцисс диаграммы фигура 28 отложены размахи пишущего прибора в процентах от верного отклонения, по оси орди нат дано отношение частоты колебаний п
Г
внешней силы к частоте пе собственных колебаний прибора.
Приспособления для передачи показаний паромеров на расстояние. Для целей передачи показаний паромеров в места, удаленные от места установки паромера, служат соответствующие электроприборы. Простейшим способом является соединение дйферен-циального манометра с системой электросопротивлений, включенных параллельно таким образом, чтобы при различных показаниях ди-ференциального манометра включалось различное сопротивление; общее сопротивление сети при этом изменяется.
Измеряя силу тока и общий расход электр ич. энергии любым из способов электрометрии, можно иметь показания как мгновенного, так и общего расхода пара.
В качестве примера на фигуре 29 изображен паромер Гальване, состоящий из ртутного дифференциального U-образного манометра, одно из колен которого выполнено значительно большего диаметра по сравнению с другим узким коленом. В стекло трубки узкого колена по ее длине на расстояниях, возрастающих по закону квадратов чисел, впаяны платиновые контакты а, соединенные с электросопротивлениями, включенными параллельно в сеть. При изменении высоты уровня ртути последняя будет соприкасаться с различным числом впаянных контактов и тем самым будет изменять сопротивление сети. Для установки уровня ртути на нуль при разности давлений ρχ —р, равной нулю, пользуются установочным приспособлением, состоящим из штифта Ь с укрепленным на его конце телом с погруженным в ртуть; опуская или несколько выдвигая штифт b, можно изменять высоту уровней ртути, чем и достигается установка на нуль. Схема всей установки дана на фигуре 30. В сеть паромера а включен гальванометр Ь, отклонение стрелки к-рого, изменяясь в зависимости от силы проходящего по сети тока, будет давать показание мгновенного расхода пара в килограммах/ч. Электросчетчик с показывающий количество прошедшей по сети электроэнергии, будет указывать суммарное количество израсходованного пара. Самопишущий элек-
троприбор d, перемещение пера которого пропорционально силе тока, вычерчивает диаграмму расхода пара, которая м. б. легко
| — | ||||
| -с | ||||
| [lltEgpjj
[ © Г |
планиметрирована. Для того чтобы показания приборов были верны как при изменении рабочего давления пара, так и при изменении его t°, в сеть включено переменное сопротивление, связанное с манометром е, измеряющим рабочее давление пара, идущего по паропроводу f, также включено переменное сопротивление электротермомет-
включению в сеть манометра е и электротермометра д, показания приборов можносогласно даннымфирмы считать верными при изменении рабочего давления в пределах отношения 1:2 и при изменениях (° от 1° насыщенного пара до 400°. В тех случаях, когда вся установка работает от переменного тока в 110 или 220V,
применяют выпрямитель тока h, к-рый-----
тируется на общем щите.
Применение электрооборудования не зависит от системы самого паромера; необходимо только перемещения указателя паро-_мера тем или иным способом соединить с включениями в сеть переменного сопротивления. На фигуре 31 изображен рассмотренный выше паромер Дебро, рычаг пишущего пера которого связан с зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом. При угловых перемещениях рычага в зависимости от разности давлений пара рг—р будет соответственно поворачиваться колесо, и в сеть будет включаться соответствующее сопротивление.
Паромеры, работающие по принципу 2Д—p=Const. Расход пара, как выше было указано, может быть определен из ур-ия:
G=kf-V2ду (р, — р) кгск,
где fc—постоянная прибора, f—площадь свободного прохода суженного сечения, (Pi — Р)—разность давлений перед сечением f и после него, у — соответствующая плотность пара. В отличие от вышеописанных приборов, в которых площадь f свободного прохода в суженной части паропровода при всех разностях давлений остается постоянной, то есть в отличие от приборов, работающих по принципу /= Const, были предложены также и конструкции паромеров, работающих по принципу р,-р= Const. Схема паромера этой группы приведена на фигуре 32. Поток пара при своем движении держит открытым клапан (поплавок) си, положение которого в состоянии равновесия обусловливается величиной связанного с ним постоянного груза b и следовательно величиной постоянной разности давлений рг— р.
При изменении расхода пара нарушится равновесие клапана а и груза 6, и клапан будет перемещаться в новое положение до тех пор, пока при соответственно изменившейся величине f, снова не установится равновесие между грузом b и силой давления р,—р. Очертание внутренней поверхности прибора выполняют по соответствующей кривой с таким расчетом, чтобы перемещение клапана а было пропорционально изменению площади f свободного прохода; при таком очертании внутренней поверхности стенок паромера связанный с клапаном а самопишущий прибор будет вычерчивать планиметрируемую диаграмму расхода пара. К паромерам этой группы относится паромер Бейера, конструктивное выполнение которого дано на фигуре 33. Клапан а, сидящий на тонком стержне Ь, связан для предотвращения резких колебаний с амортизатором (катарактом) с амор-тизующее действие которого м. б. регулируемо игольчатым клапаном d. Направле-
22
Фигура 32.
Т. В. т. XVII.
иие потока пара указано стрелками. Клапан связан с грузом е и движение его передается перу /, которое вычерчивает диаграмму расхода на вращающемся барабане д. Указанный паромер не имеет автоматич. регулировки на изменение рабочего давления р, поэтому при изменяющихся давлениях р необходимо путем подсчета вводить соответствующие поправки. В этом,отношении более совершенным является паромер Саржей, изображенный на фигуре 34, в котором клапан а выполнен в виде колокола, вес которого уравновешивает разность давлений Рг—р. Клапан насажен на стержень Ь, па нижнем конце которого укреплен пружинный манометр с. При помощи канала внутри стержня Ь манометр сообщается с паровым пространством. К свободному концу манометра прикреплен указатель d, угловые перемещения которого будут соответствовать изменению рабочего давления рг. Клапан а и стержень Ь могут только перемещаться вдоль оси, вра
щаться же не могут, т. к. стержень b снабжен канавкой, в которой ходит шпонка, укрепленная в корпусе паромера. Так. обр. перемещение указателя вдоль оси будет зависеть от объёма проходящего пара, угловое перемещение—от рабочего давления. К прибору прикрепляют расчетную диаграмму, и та точка диаграммы, на которой остановится острие указателя, будет давать непосредственно расход пара с введенной поправкой на давление.
Область применения обоих типов паромеров можно охарактеризовать таким образом. Паромеры, работающие по принципу р,—р=Const (поплавковые паромеры), относительно дброги и не м. б. выполнены для диам. труб, больших 200 миллиметров. Для трубопроводов, имеющих большой диаметр, применяют преимущественно паромеры, работающие по принципу /=Const, так как их существеннейшая часть—диференциальный манометр—остается одна и та же для паропроводов любого диаметра. К недостаткам поплавковых паромеров надо также отнести присутствие в паропроводе двт жущихся частей и неизбежность уплотнений (сальников); кроме того весь тонкий механизм, передающий движение от клапана к указателю, по необходимости располагается рядом с прибором, следовательно непосредственно на трубопроводе, к-рый часто бывает проложен в мало удобных для наблюдения местах, что затрудняет самые наблюдения. К преимуществам поплавковых паромеров надо отнести их способность давать одинаково точные отсчеты независимо от количеств израсходованного пара как для случаев максимальных количеств пара, какие только м. б. через них пропущены, так и для случаев самых ничтожных расходов пара, т. к. именно при самых верхних положениях клапана (поплавка) а (фигура 32) последний устанавливается особенно точно вследствие узости кольцевого прохода. Паромеры, работающие по принципу /= Const, малые расходы пара, ниже 15% от нормального, указывают очень неточно, т. к. вследствие пропорциональности расхода пара корню квадратному из разности давлений, сила, которая должна перемещать указатель или пишущее перо, становится относительно очень малой, и вблизи нулевого положения эти паромеры, за исключением мембранных, вообще не дают показаний. Этот основной недостаток не м. б. устранен никакими передаточными механизмами. Вследствие этого паромеры, для которых /=Const, неприменимы в тех случаях, когда ожидаются сильные колебания расхода пара. Поэтому часто вопрос о выборе паромера разрешают т. о., что паромеры, для которых f= Const, включают в главные паропроводы котельных, а поплавковые паромеры включают там, где следует контролировать разнообразное расходование пара различными потребителями его. Нужно отметить, что поплавковые паромеры вообще· в последнее время все больше выходят неупотребления. Приборы такой же конструкции, как паромеры, м. б. применяемы для измерения расхода любых жидкостей и газов, если только можно допустить потерю давления в трубопроводе до ОД aim.
Лит.: Ломшаков А. С., Испытание парпвых котлов, Л., 1927; В г a n d-S e u f e r t, Technlsche Untersuchungsmethi den zur Betriebsiiberwachung, B., 1926; Gramberg A., Maschinentechnische Versuchs-wesen, B. 1, Technische Messungen bei Mascbinenun-tersuchungen u. zur BelriebskontroIIe, B., 1923; Schii-1 e W., Leitfaden d. technischen Warmetechnik, я Aufl., B., 1928; Regeln 1. Leistungsversuche an Yenti-latoren u. Kompressoren, 2 Aufl., B., 1926; Warraestelle· Diisseldorf des Vereins Deutscher Elsenhiittenleute, Mitteilungen, 76, 85 u. 86, Diisseldorf; Kretzsch-mar F., <·Ζ. d. VDI», 1926, 29; «Messtechnik». Halle a/S., 1925, Jg. 1, 2 и 3; 1926, Jg. 2, 8 a 9. Б. Шпринк-