Расходомер РЦ-71

Расходомер предназначен для непрерывного дистанционного измерения, записи на дисковую диаграмму, интегрирования массового расхода муки (суммарного учета), отрубей и промежуточных продуктов на мукомольных заводах.
Принцип действия расходомера состоит в измерении электромеханическим методом реактивного момента статора электродвигателя, на валу которого закреплена крыльчатка, взаимодействующая с потоком сыпучего материала.
Электродвигатель установлен на площадке, которая подвешена к корпусу на системе крестообразно расположенных плоских пружин 1. К площадке прикреплен кронштейн 4 с плунжером 5 дифференциально-трансформаторной катушки 8. Крыльчатка 3 посажена на вал электродвигателя. Рабочие грани лопастей крыльчатки расположены по радиусу.
Потенциометром регулируют величину выходного сигнала, получающегося на клеммах вторичной обмотки катушки. Концы первичной и вторичной обмоток через штепсельный разъем 6 подключают к вторичному прибору.
Сыпучий материал поступает внутрь крыльчатки, и лопасти выбрасывают его наружу. Под действием реактивного момента статор электродвигателя, площадка и кронштейн поворачиваются на пружинах на некоторый угол вокруг оси вращения крыльчатки, а плунжер поступательно перемещается относительно обмоток дифференциально-трансформаторной катушки, в результате чего изменяется напряжение тока на клеммах вторичной обмотки. Это напряжение измеряется вторичным прибором.
При движении по лопасти на каждую частицу действуют центробежная сила переносного движения тсо2г, сила трения 2truoff, сила инерции, направленные по радиусу вдоль лопасти, и сила Кориолиса перпендикулярная к рабочей грани лопасти, где т — масса частицы; со — угловая скорость крыльчатки; I — коэффициент трения частицы по лопасти; г, г и г— соответственно радиус, радиальная скорость и радиальное ускорение частицы. На лопасть действуют такие же по абсолютной величине, но противоположные ло знаку силы.
Так как рабочие грани расположены по радиусу, то радиальные силы не создают, а силы Кориолиса, направленные перпендикулярно к рабочим граням лопастей, создают момент относительно оси вращения крыльчатки.
Сыпучий материал движется одновременно по нескольким лопастям. Совокупность всех сил, действующих на крыльчатку со стороны потока сыпучего материала, может быть приведена к главному вектору и главному моменту реактивных сил.
Главный момент реактивных сил является однозначной мерой массового расхода и служит для расчета чувствительности расходомера, жесткости уравновешивающих пружин, мощности приводного электродвигателя, динамических и статических характеристик датчика.
При условии, что поток сыпучего материала при входе в крыльчатку не вращается вокруг продольной оси; рабочие грани лопастей расположены точно по радиусу; угловая скорость крыльчатки постоянна и расход сыпучего материала установившийся, главный момент М реактивных сил может быть определен по уравнению, где Q — массовый расход сыпучего материала, кг/с; ю. — угловая скорость крыльчатки, Л/с; г — радиус крыльчатки, м.
Уравнение (9) получено в предположении, что крыльчатка вращается с постоянной угловой скоростью.
В связи с тем, что промышленность изготавливает синхронные электродвигатели ограниченной номенклатуры, в расходомерах центробежного типа стали применять асинхронные электродвигатели. Частота вращения роторов зависит от момента сопротивления на валу, т. е. расхода сыпучего материала.
Примем, что скольжение s ротора асинхронного электродвигателя пропорционально расходу и может быть записано уравнением, где со — угловая скорость ротора, 1 /с; <ос — синхронная скорость, 1/с; sH — скольжение при номинальной нагрузке, %; Q Ш текущее значение расхода сыпучего материала, кг/с; Qa — расход сыпучего материала, соответствующий номинальной мощности электродвигателя, кг/с.
Из этого уравнения видно, что в датчике расходомера с асинхронным электродвигателем зависимость момента сил М от расхода Q нелинейна. Отклонение от линейности можно уменьшить путем применения электродвигателя с малым скольжением s или путем увеличения установленной мощности электродвигателя.
Обычная величина скольжения 5—8%. Чтобы уменьшить кривизну характеристики, в расходомерах устанавливают электродвигатели, мощность которых в 3—4 раза больше расчетной.
Кроме сыпучего материала, через крыльчатку расходомера проходит некоторое количество воздуха, который также создает реактивный момент. Суммарный момент сил в плоскости вращения крыльчатки, где Me — суммарный момент, Н м; Мп — главный момент сил воздушного потока, Н-м; М — главный момент сил, создаваемых сыпучим материалом, Н-м.
Мощность электродвигателя Р(Вт) для привода крыльчатки расходомера можно определить по формуле, где ш. — коэффициент, учитывающий расход энергии на перемещение воздуха; Q — расход сыпучего материала, кг/с; со — угловая скорость крыльчатки, 1/с; г — радиус крыльчатки, м.
Затраты энергии на перемещение воздуха зависят от сопротивления сети, расхода воздуха, конструкции и частоты вращения крыльчатки и др. Замеры, проведенные в условиях мукомольного завода, оборудованного пневмотранспортом, показали, что в самых неблагоприятных условиях на перемещение воздуха затрачивается не более 20% энергии, расходуемой на перемещение сыпучего материала в датчике расходомера. Поэтому при- расчетах мощности можно принять К= 1,2.
Статическая' характеристика, т. е. зависимость показаний расходомера п (т/ч) от массового расхода продукта Q при медленном изменении расхода, может быть описана уравнением
п = сМ,
где с — коэффициент пропорциональности; М главный момент реактивных сил, определяемый уравнением (11), Н/м.
Момент сил, создаваемый воздушным потоком, в уравнение статической характеристики не входит, так как при постоянных условиях эксплуатации его величина постоянна, а влияние можно исключить путем смещения стрелки вторичного прибора на соответствующую величину при холостом ходе расходомера.
Характер переходных процессов в расходомере зависит от степени демпфирования выходного сигнала. Если демпфирование отсутствует или очень мало, датчик расходомера представляет собой колебательное звено, а если демпфирование велико, датчик представляет собой апериодическое звено второго порядка.
Приведенное теоретическое обоснование принципа действия раскрывает метрологические возможности расходомеров центробежного типа с горизонтально расположенной осью вращения крыльчатки и выдвигает основные требования к условиям их эксплуатации.
Расходомер марки РЦ-71 состоит из датчика пылезащищенного исполнения, который устанавливают в потоке продукта, вторичного показывающего и самопишущего прибора типа КСДЗ-С и счетчика марки СЧ. Прибор и счетчик имеют обыкновенное исполнение и монтируются в диспетчерской. Корпус датчика изготовлен из листовой и угловой стали, имеет съемный чехол с жалюзи И, отверстиями 5 для вентилирования и охлаждения электродвигателя, откидную крышку 18, съемные из прозрачного материала люки 24, камеру с приемным и выпускным патрубками, которые соединяют с самотечными трубами, направляющий лоток для подачи сыпучего материала в крыльчатку.
Асинхронный электродвигатель 10 установлен на площадке 28, которая подвешена к корпусу при помощи кронштейнов 14 на плоских крестообразно расположенных пружинах 12. Через кольца 13 в средней части пружин проходит вал электродвигателя. Пружинная подвеска допускает поворот статора электродвигателя и площадки вокруг оси вращения ротора и крыльчатки.
К площадке 28 приварен кронштейн 19, в верхней части которого имеется стержень 17, соединенный с поршнем масляного демпфера 4 и плунжером индуктивного преобразователя 3. Отверстие для прохода стержня закрыто диском.
Камера крыльчатки 5 (рис. 19) отделена от электродвигателя 1 лабиринтным уплотнением следующего устройства. К ступице 6 крыльчатки винтами 4 прикреплен лабиринтный диск 3. Его выступы входят в канавки лабиринтного диска 2. Зазор между лабиринтными дисками 1—2 мм. К диску 3 металлическим хомутом 7 на винтах по окружности прикреплено резиновое кольцо 8.
Когда крыльчатка не вращается, резиновое кольцо плотно прилегает к лабиринтному диску 2 и не пропускает пыль из камеры. При вращении крыльчатки и лабиринтного диска 3 резиновое кольцо под действием центробежной силы отходит от неподвижного диска 2, и между ними образуется зазор. Во время работы датчика силы трения между лабиринтными дисками отсутствуют, так как они не касаются друг друга. Частицы, попавшие в зазор между лабиринтными дисками, выбрасываются центробежными силами.
При правильной сборке и регулировке лабиринтное уплотнение действует эффективно, т. е. не пропускает пыль из камеры наружу.
Крыльчатка {см. рис. 18) имеет 12 треугольных в поперечном сечении лопастей 23. Такая форма лопастей позволяет намного уменьшить влияние переменной составляющей воздушного потока на точность измерения расхода.
В камере установлены рассекатель 22 и отражательный козырек 25 для направления потока в нижний выпускной патрубок. Выпускной патрубок разделен козырьком на две части. Через отверстие 27 проходит около 40%, а через отверстие 26 — 60% общего количества сыпучего материала.
Люки 24 из прозрачного материала служат для контроля за движением продукта и очистки крыльчатки от крупных случайно попавших предметов.
Коробка, в которой находятся демпфер, индуктивный преобразователь и клеммная коробка, также защищена от пыли. Для этого откидная крышка снабжена резиновым уплотнением, а отверстие, через которое проходит стержень 17, перекрыто диском 16. Диск помещен между стенками и образует вместе с ними лабиринтное уплотнение с воздушным зазором. Изготовлен он из листового гетинакса толщиной 1 мм, и, поскольку вес его небольшие, силы трения между ним и ограждающими стенками относительно малы.
Поршень и шток 9 масляного демпфера крепятся к стержню 2 винтом 3. В проточку 4 на стержне подвешивают тарировочный груз во время проверки чувствительности и настройки расходомера. Корпус 6 демпфера соединен с кронштейном винтом 7. Масло заливают через верхнее отверстие, для чего крышку 8 свинчивают и поднимают.
Индуктивный преобразователь устроен так же, как в расходомере РВД-71.
Клеммная коробка 32 (см. рис. 18) снабжена штуцерами 2 и крышкой с резиновыми прокладками. Внутри коробки расположены клеммный набор и потенциометр, ось 31 которого выходит наружу. К нижним трем клеммам подключают провода электродвигателя, а к верхним четырем — провода индуктивного преобразователя.
При транспортировке, монтаже и включении электродвигателя возможны сильные удары, которые могут привести к поломке и деформации ответственных деталей датчика. Чтобы уменьшить отрицательные последствия ударов, датчик снабжен амортизатором.
Амортизатор состоит из шпильки ввернутой в корпус датчика, гайки, резиновой шайбы, зажимной гайки и контргайки. На рисунке все детали показаны в рабочем положении расходомера. Расстояние между резиновой шайбой 3 и площадкой 4 при холостом ходе датчика должно быть 5—6 мм. При включении электродвигателя площадка 4 поворачивается и ударяется о резиновую шайбу амортизатора.
На время транспортировки и монтажа датчика гайку перемещают вверх и прижимают площадку к резиновой шайбе, но дифференциально-трансформаторной катушки, находящейся в стакане индуктивного преобразователя 3. На клеммах вторичной обмотки катушки возникает напряжение переменного тока, которое по измерительному кабелю подается во вторичный прибор КСДЗ. Стрелка этого прибора показывает величину расхода сыпучего материала.
Зависимость показаний расходомера от массового расхода (статическая характеристика) практически линейна. Небольшие отклонения от линейности вызываются изменением частоты вращения асинхронного электродвигателя привода крыльчатки с изменением нагрузки. Испытания показали, что в диапазоне расходов от 1 до 5 т/ч отклонение не превышает ±0,5%, т. е. находится в поле погрешностей расходомера.
Характер переходного процесса при ступенчатых возмущениях зависит от степени демпфирования. При слабом демпфировании переходный процесс колебательный, а при сильном (в демпфере масло большой вязкости) — апериодический второго порядка.

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

..........................................................................................................................

 
 
© 2011 Разработано специально для food-industri.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.