Chương 4 - Đo lưu lượng

Chia sẻ: Nguyen Thang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

486
lượt xem 194
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lưu lượng và đơn vị đo Lưu lượng là lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống dẫn trong một đơn vị thời gian. Tuỳ theo đơn vị tính l-ợng chất l-u theo thể tích hoặc khối l-ợng, ng-ời ta phân biệt: +

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 4 - Đo lưu lượng

Ch−¬ng 4 §o l−u l−îng 4.1. Kh¸i niÖm chung 4.2.1. L−u l−îng vµ ®¬n vÞ ®o L−u l−îng lµ l−îng chÊt l−u ch¶y qua tiÕt diÖn ngang cña èng dÉn trong mét ®¬n vÞ thêi gian. Tuú theo ®¬n vÞ tÝnh l−îng chÊt l−u theo thÓ tÝch hoÆc khèi l−îng, ng−êi ta ph©n biÖt: + L−u l−îng thÓ tÝch (Q) tÝnh b»ng m3/s, m3/giê ... + L−u l−îng khèi (G) tÝnh b»ng kg/s, kg/giê ... L−u l−îng trung b×nh trong kho¶ng thêi gian ∆t = t2 - t1 x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc: ∆V ∆m Q tb = hoÆc G tb = (4.1) ∆t ∆t Trong ®ã ∆V, ∆m lµ thÓ tÝch vµ khèi l−îng chÊt l−u ch¶y qua èng trong thêi kho¶ng gian kh¶o s¸t ∆t. L−u l−îng tøc thêi x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: dV dm Q= G= hoÆc (4.2) dt dt 4.1.2. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u l−îng §Ó ®o l−u l−îng ng−êi ta dïng c¸c l−u l−îng kÕ. Tuú thuéc vµo tÝnh chÊt chÊt l−u, yªu cÇu c«ng nghÖ, ng−êi ta sö dông c¸c l−u l−îng kÕ kh¸c nhau. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c l−u l−îng kÕ dùa trªn c¬ së: - §Õm trùc tiÕp thÓ tÝch chÊt l−u ch¶y qua l−u l−îng kÕ trong mét kho¶ng thêi gian x¸c ®Þnh ∆t. - §o vËn tèc chÊt l−u ch¶y qua l−u l−îng kÕ khi l−u l−îng lµ hµm cña vËn tèc. - §o ®é gi¶m ¸p qua tiÕt diÖn thu hÑp trªn dßng ch¶y, l−u l−îng lµ hµm phô thuéc ®é gi¶m ¸p. TÝn hiÖu ®o biÕn ®æi trùc tiÕp thµnh tÝn hiÖu ®iÖn hoÆc nhê bé chuyÓn ®æi ®iÖn thÝch hîp. 4.2. L−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo thÓ tÝch L−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo thÓ tÝch lµm viÖc theo nguyªn t¾c ®Õm trùc tiÕp l−îng thÓ tÝch chÊt l−u ®i qua buång chøa cã thÓ tÝch x¸c ®Þnh cña l−u l−îng kÕ. - 64 -
Theo cÊu t¹o, l−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo thÓ tÝch ®−îc chia ra: l−u l−îng kÕ b¸nh r¨ng, l−u l−îng kÕ c¸nh. 4.2.1. L−u l−îng kÕ b¸nh r¨ng S¬ ®å nguyªn lý cña l−u l−îng kÕ b¸nh r¨ng tr×nh bµy trªn h×nh 4.1. 3 V2 1 2 V1 a) c) b) H×nh 4.1 S¬ ®å nguyªn lý cña l−u l−îng kÕ b¸nh r¨ng 1&2) B¸nh r¨ng 3) Vá L−u l−îng kÕ gåm hai b¸nh r¨ng h×nh «van (1) vµ (2) truyÒn ®éng ¨n khíp víi nhau trong vá (3) (h×nh 4.1a). D−íi t¸c ®éng cña dßng chÊt láng, b¸nh r¨ng (2) quay vµ truyÒn chuyÓn ®éng tíi b¸nh r¨ng (1) (h×nh 4.1b) cho ®Õn lóc b¸nh r¨ng (2) ë vÞ trÝ th¼ng ®øng, b¸nh r¨ng (1) n»m ngang. ChÊt láng trong thÓ tÝch V1 ®−îc ®Èy sang cöa ra. Sau ®ã b¸nh r¨ng (1) quay vµ qu¸ tr×nh t−¬ng tù lÆp l¹i, thÓ tÝch chÊt láng trong buång V2 ®−îc ®Èy sang cöa ra. Th«ng th−êng thÓ tÝch buång chøa V1 = V2 = V0 , do ®ã trong mét vßng quay cña trôc l−u l−îng kÕ, thÓ tÝch chÊt láng qua l−u l−îng kÕ b»ng bèn lÇn thÓ tÝch V0. Trôc cña mét trong hai b¸nh r¨ng liªn kÕt víi c¬ cÊu ®Õm ®Æt ngoµi vá l−u l−îng kÕ. ThÓ tÝch chÊt l−u ch¶y qua l−u l−îng kÕ trong thêi gian ∆t = t2 - t1 tØ lÖ víi sè vßng quay x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: ∆V = q v (N 2 − N 1 ) (4.3) Trong ®ã: qV - thÓ tÝch chÊt l−u ch¶y qua l−u l−îng kÕ øng víi mét vßng quay. N1, N2 - tæng sè vßng quay cña l−u l−îng kÕ t¹i thêi ®iÓm t1 vµ t2. L−u l−îng trung b×nh: ∆V q v (N 2 − N 1 ) Q tb = = (4.4) ∆t t 2 − t1 - 65 -
L−u l−îng tøc thêi: dV dN Q= = qv = qvn (4.5) dt dt dN Víi n = lµ tèc ®é quay cña trôc l−u l−îng kÕ. dt Th«ng th−êng thÓ tÝch chÊt l−u ch¶y qua l−u l−îng kÕ ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng: ∆V = q c (N c 2 − N c1 ) (4.6) Trong ®ã: qc - hÖ sè l−u l−îng kÕ (thÓ tÝch chÊt l−u ch¶y qua l−u l−îng kÕ øng víi mét ®¬n vÞ chØ thÞ trªn l−u l−îng kÕ). Nc1, Nc2 - sè trªn chØ thÞ cña l−u l−îng kÕ t¹i thêi ®iÓm t1 vµ t2. §Ó ®Õm sè vßng quay vµ chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn ng−êi ta dïng mét trong ba c¸ch d−íi ®©y: - Dïng mét nam ch©m nhá g¾n trªn trôc quay cña l−u l−îng kÕ, khi nam ch©m ®i qua mét cuén d©y ®Æt cè ®Þnh sÏ t¹o ra xung ®iÖn. §Õm sè xung ®iÖn theo thêi gian sÏ tÝnh ®−îc tèc ®é quay cña trôc l−u l−îng kÕ. - Dïng tèc ®é kÕ quang. - Dïng m¹ch ®o thÝch hîp ®Ó ®o tÇn sè hoÆc ®iÖn ¸p. Giíi h¹n ®o cña l−u l−îng kÕ lo¹i nµy tõ 0,01 - 250 m3/giê, cÊp chÝnh x¸c 0,5; 1, tæn thÊt ¸p suÊt nhá nh−ng cã nh−îc ®iÓm lµ chÊt láng ®o ph¶i ®−îc läc tèt vµ g©y ån khi lµm viÖc. 4.2.2. L−u l−îng kÕ kiÓu c¸nh §Ó ®o l−u l−îng dßng khÝ ng−êi ta sö dông l−u l−îng kÕ kiÓu c¸nh (h×nh 4.2). 1 8 2 3 7 4 5 6 H×nh 4.2 L−u l−îng kÕ kiÓu c¸nh 1) Vá 2, 4,7&8) C¸nh 3) Tang quay 5) Con l¨n 6) Cam - 66 -
L−u l−îng kÕ gåm vá h×nh trô (1), c¸c c¸nh (2,4,7,8), tang quay (3) vµ cam (6). Khi c¸nh (4) ë vÞ trÝ nh− h×nh vÏ, ¸p suÊt chÊt khÝ t¸c ®éng lªn c¸nh lµm cho tang (3) quay. Trong qu¸ tr×nh quay c¸c c¸nh lu«n tiÕp xóc víi mÆt ngoµi cam (6) nhê c¸c con l¨n (5). Trong mét vßng quay, thÓ tÝch chÊt khÝ ®i qua l−u l−îng kÕ b»ng thÓ tÝch vµnh chÊt khÝ gi÷a vá vµ tang. ChuyÓn ®éng quay cña tang ®−îc truyÒn ®Õn c¬ cÊu ®Õm ®Æt bªn ngoµi vá l−u l−îng kÕ. L−u l−îng kÕ kiÓu c¸nh cã thÓ ®o l−u l−îng ®Õn 100 - 300 m3/giê, cÊp chÝnh x¸c 0,25; 0,5. 4.3. L−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo tèc ®é 4.3.1. Nguyªn lý ®o L−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo tèc ®é dùa trªn c«ng thøc: Q = v.S (4.7) Trong ®ã: Q - l−u l−îng. v - tèc ®é dßng ch¶y. S - diÖn tÝch tiÕt diªn ngang èng dÉn. TiÕt diÖn S biÕt tr−íc, ®o v x¸c ®Þnh ®−îc Q. 4.3.2. L−u l−îng kÕ tuabin h−íng trôc H×nh 4.3 tr×nh bµy s¬ ®å cÊu t¹o cña mét l−u l−îng kÕ tuabin h−íng trôc. 4 2 1 3 H×nh 4.3 S¬ ®å cÊu t¹o l−u l−îng kÕ tuabin h−íng trôc 1) Bé chØnh dßng ch¶y 2) Tuabin 3) Bé truyÒn b¸nh r¨ng-trôc vÝt 4) ThiÕt bÞ ®Õm Bé phËn chÝnh cña l−u l−îng kÕ lµ mét tuabin h−íng trôc nhá (2) ®Æt theo chiÒu chuyÓn ®éng cña dßng ch¶y. Tr−íc tuabin cã ®Æt bé chØnh dßng ch¶y (1) ®Ó - 67 -
san ph¼ng dßng rèi vµ lo¹i bá xo¸y. ChuyÓn ®éng quay cña tuabin qua bé b¸nh r¨ng - trôc vÝt (3) truyÒn tíi thiÕt bÞ ®Õm (4). Tèc ®é quay cña tuabin tØ lÖ víi tèc ®é dßng ch¶y: n = kv Trong ®ã: k - hÖ sè tØ lÖ phô thuéc cÊu t¹o l−u l−îng kÕ. v- tèc ®é dßng ch¶y. L−u l−îng thÓ tÝch chÊt l−u ch¶y qua l−u l−îng kÕ: F Q = v.S = [m3/s] (4.8) n k Víi: S - tiÕt diÖn dßng ch¶y [m2]. n - tèc ®é quay cña tuabin [vßng/s]. NÕu dïng c¬ cÊu ®Õm ®Ó ®Õm tæng sè vßng quay cña l−u l−îng kÕ trong mét kho¶ng thêi gian tõ t1 ®Õn t2 sÏ nhËn ®−îc thÓ tÝch chÊt láng ch¶y qua l−u l−îng kÕ : F dV = dQ.dt = n.dt k F t2 V= ∫ ndt k t1 (N 2 − N1 ) F V= Hay (4.9) k t2 N 2 − N 1 = ∫ ndt Víi t1 L−u l−îng kÕ tuabin h−íng trôc víi ®−êng kÝnh tuabin tõ 50 - 300 mm cã ph¹m vi ®o tõ 50 - 300 m3/giê, cÊp chÝnh x¸c 1; 1,5; 2. 4.3.3. L−u l−îng kÕ tuabin tiÕp tuyÕn §Ó ®o l−u l−îng nhá ng−êi ta dïng l−u l−îng kÕ tuabin tiÕp tuyÕn cã s¬ ®å cÊu t¹o nh− h×nh 4.4. Tuabin (1) cña l−u l−îng kÕ ®Æt trªn trôc quay vu«ng gãc víi dßng ch¶y. ChÊt l−u qua mµng läc (2) qua èng dÉn (3) vµo l−u l−îng kÕ theo h−íng tiÕp tuyÕn víi - 68 -
tuabin lµm quay tuabin. C¬ cÊu ®Õm liªn kÕt víi trôc tuabin ®Ó ®−a tÝn hiÖu ®Õn m¹ch ®o. 1 2 3 H×nh 4.4 L−u l−îng kÕ tèc ®é kiÓu tuabin tiÕp tuyÕn 1) Tuabin 2) Mµng läc 3) èng dÉn L−u l−îng kÕ tuabin tiÕp tuyÕn víi ®−êng kÝnh tuabin tõ 15 - 40 mm cã ph¹m vi ®o tõ 3 - 20 m3/giê, cÊp chÝnh x¸c 2; 3. 4.4. L−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p 4.4.1. Nguyªn lý ®o L−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p ho¹t ®éng dùa trªn nguyªn t¾c ®o ®é gi¶m ¸p suÊt cña dßng ch¶y khi ®i qua thiÕt bÞ thu hÑp. Khi ch¶y qua thiÕt bÞ thu hÑp (h×nh 4.5), vËn tèc chÊt l−u t¨ng lªn vµ ®¹t cùc ®¹i (v2) t¹i tiÕt diÖn B-B, do ®ã t¹o ra sù chªnh ¸p tr−íc vµ sau thiÕt bÞ thu hÑp. Sö dông mét ¸p kÕ vi sai ®o ®é chªnh ¸p nµy cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc l−u l−îng cña dßng ch¶y. F2 F0 F1 A B C W1 W2 p’1 p’ ∆p δp p’1 p3’ p1 p2 p’2 v3’ v2 v1 H×nh 4.5 Ph©n bè vËn tèc vµ ¸p suÊt cña mét dßng ch¶y lý t−ëng qua thiÕt bÞ thu hÑp - 69 -
Gi¶ sö chÊt láng kh«ng bÞ nÐn, vµ dßng ch¶y lµ liªn tôc, vËn tèc cùc ®¹i cña dßng ch¶y t¹i tiÕt diÖn B-B ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: ( ) 1 2' v2 = p 1 − p '2 ρ ξ−µ m 2 2 Trong ®ã: p1’, p2’ - ¸p suÊt tÜnh t¹i tiÕt diÖn A-A vµ B-B. ρ - tØ träng chÊt l−u. ξ - hÖ sè tæn thÊt thuû lùc. m - tØ sè thu hÑp cña thiÕt bÞ, m = F0/F1. µ - hÖ sè thu hÑp dßng ch¶y, µ = F2/F0. Th−êng ng−êi ta kh«ng ®o ®é gi¶m ¸p ∆p’ = p’1 - p’2 ë tiÕt diÖn A-A vµ B-B, mµ ®o ®é gi¶m ¸p ∆p = p1 - p2 ngay tr−íc vµ sau thiÕt bÞ thu hÑp. Quan hÖ gi÷a ∆p’ vµ ∆p cã d¹ng: p 1 − p '2 = ψ p 1 − p 2 ' Khi ®ã: ψ (p1 − p 2 ) 2 v2 = ρ ξ − µ2m2 vµ l−u l−îng khèi l−îng cña chÊt l−u: G = v 2 F2 ρ = v 2 µF0 ρ µψ F0 2ρ(p 1 − p 2 ) G= ξ−µ m2 2 G = αF0 2ρ(p 1 − p 2 ) Hay: (4.10) µψ Víi α = gäi lµ hÖ sè l−u l−îng. ξ−µ m2 2 Tõ c¸c biÓu thøc trªn vµ F0 = πd2/4, ta nhËn ®−îc c«ng thøc x¸c ®Þnh l−u l−îng khèi (G) vµ l−u l−îng thÓ tÝch (Q) cña dßng chÊt l−u: πd 2 2ρ(p 1 − p 2 ) G=α (4.11) 4 - 70 -
πd 2 (p1 − p 2 ) 2 Q=α (4.12) ρ 4 Trong tr−êng hîp m«i tr−êng chÊt l−u chÞu nÐn, th× khi ¸p suÊt gi¶m, chÊt l−u gi¶n në, lµm t¨ng tèc ®é dßng ch¶y so víi khi kh«ng chÞu nÐn, do ®ã ph¶i ®−a thªm vµo hÖ sè hiÖu chØnh ε (ε < 1), khi ®ã c¸c ph−¬ng tr×nh trªn cã d¹ng: G = cαε ρ(p 1 − p 2 ) (4.13) (p1 − p 2 ) 1 Q = cαε (4.14) ρ ë ®©y: () c = π 2 / 4 lµ h»ng sè. ρ - tØ träng chÊt l−u t¹i cöa vµo cña lç thu hÑp. 4.4.2. ThiÕt bÞ thu hÑp a) Mµng ng¨n Mµng ng¨n cã hai lo¹i: mµng ng¨n chuÈn vµ mµng ng¨n cã lç thu hÑp ®Æc biÖt. Mµng ng¨n chuÈn cã lç thu hÑp h×nh trô (h×nh 4.8a), ®−îc chÕ t¹o víi nhiÒu cì kÝch th−íc kh¸c nhau. Mµng ng¨n chuÈn cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt nh−ng tæn thÊt cña dßng ch¶y qua thiÕt bÞ thu hÑp kh¸ lín, ®−îc sö dông khi ®o l−u l−îng c¸c dßng ch¶y cã trÞ sè Reynol lín h¬n trÞ sè tíi h¹n. Mµng ng¨n cã lç thu hÑp ®Æc biÖt nh− mµng ng¨n cã lç c«n (h×nh 4.8b), lç h×nh phÓu (h×nh4.8c), ... ®−îc sö dông khi ®o l−u l−îng c¸c dßng ch¶y cã trÞ sè Reynol nhá h¬n gi¸ trÞ tíi h¹n, v× khi ®ã hÖ sè l−u l−îng kh«ng ph¶i lµ h»ng sè. Trong tr−êng hîp nµy, trªn c¬ së thùc nghiÖm ng−êi ta x¸c ®Þnh hÖ sè l−u l−îng cho mçi lç thu hÑp vµ xem nh− kh«ng ®æi trong ph¹m vi trÞ sè Reynol giíi h¹n. c) b) a) H×nh 4.6 CÊu t¹o mµng ng¨n dïng ®Ó ®o l−u l−îng dßng ch¶y a) Mµng ng¨n chuÈn b) Mµng ng¨n lç c«n c) Mµng ng¨n h×nh phÓu - 71 -
b) èng thu hÑp èng thu hÑp chuÈn cã cÊu t¹o d¹ng èng venturi (h×nh 4.7), cã biªn d¹ng gÇn gièng víi biªn d¹ng dßng ch¶y khi bÞ thu hÑp, nhê ®ã dßng ch¶y biÕn ®æi tõ tõ, gi¶m tæn thÊt ¸p suÊt khi qua thiÕt bÞ thu hÑp nh−ng lo¹i nµy cã nh−îc ®iÓm lµ khã chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt. H×nh 4.7 S¬ ®å cÊu t¹o cña èng thu hÑp chuÈn 4.4.3. S¬ ®å thiÕt bÞ ®o §èi víi hÖ thèng ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p th«ng dông gåm hai bé phËn c¬ b¶n: thiÕt bÞ thu hÑp vµ thiÕt bÞ ®o ¸p. Ngoµi ra tïy theo yªu cÇu sö dông trong hÖ thèng ®o cã thÓ trang bÞ thªm c¸c bé phËn: biÕn ®æi ®iÖn, tÝch ph©n l−u l−îng, tÝnh khèi l−îng chÊt l−u, tÝnh to¸n xö lý sè liÖu, biÕn ®æi tØ träng chÊt l−u trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc … §èi víi thiÕt bÞ thu hÑp, trong c«ng nghiÖp sö dông réng r·i c¸c mµng ng¨n, khi cÇn gi¶m tæn thÊt dßng ch¶y sö dông èng thu hÑp venturi. §Ó nhËn ®−îc kÕt qu¶ ®o chÝnh x¸c cao, khi ®Æt thiÕt bÞ thu hÑp ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: + Lç cña thiÕt bÞ thu hÑp ph¶i ®ång t©m víi èng dÉn. + èng ®o ¸p ph¶i ®Æt ngay tr−íc vµ sau thiÕt bÞ thu hÑp. + Tr−íc vµ sau thiÕt bÞ thu hÑp, èng dÉn ph¶i cã mét ®o¹n th¼ng kh«ng thay ®æi tiÕt diÖn, kh«ng cã van hoÆc c¸c vËt c¶n lµm thay ®æi dßng ch¶y víi chiÒu dµi cÇn thiÕt. §èi víi thiÕt bÞ ®o hiÖu ¸p suÊt, tïy theo ph¹m vi ®o, tÝnh chÊt chÊt l−u, yªu cÇu sö dông kÕt qu¶ ®o cã thÓ dïng c¸c lo¹i ¸p kÕ kh¸c nhau. Trªn h×nh 4.8 tr×nh bµy mét sè hÖ thèng ®o víi thiÕt bÞ thu hÑp mµng ng¨n vµ ¸p kÕ ®o hiÖu ¸p kh¸c nhau. - 72 -
α ρgh G b) a) c) H×nh 4.8 S¬ ®å hÖ thèng ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p a)Víi èng Pito b) Víi ¸p kÕ vµnh khuyªn c) Víi mµng ®µn håi Trªn h×nh 4.9 tr×nh bµy s¬ ®å hÖ thèng ®o l−u l−îng ®−îc dïng réng r·i trong nhµ m¸y luyÖn kim vµ nhµ m¸y hãa chÊt. HÖ thèng gåm hai bé phËn: Bé phËn ®o l−u l−îng tøc thêi (A) vµ bé phËn tÝch ph©n l−u l−îng (B) . 3 8 9 1 2 a1 11 10 a2 12 10 b1 b2 13 14 15 4 16 7 6 A B 5 H×nh 4.9 HÖ thèng ®o l−u l−îng kiÓu 1, 2 & 3) Cuén d©y vµ lâi s¾t 4) Bé phËn so s¸nh 5) §éng c¬ xoay chiÒu 6) Cam 7) Kim chØ 8) §éng c¬ ®ång bé 9) Vµnh b¸n khuyªn 10 & 11) Chæi ®iÖn 12 &13) Vµnh khuyªn dÉn ®iÖn 14) Cuén d©y 15) Ly hîp 16) Hép sè - 73 -
Nguyªn t¾c lµm viÖc cña bé ph©n ®o l−u l−îng tøc thêi: Khi ch−a lµm viÖc, l−u l−îng b»ng 0, c¸c lâi s¾t (1) vµ (2) ë gi÷a c¸c cuén d©y thø cÊp, v× sè vßng d©y cña c¸c cuén d©y a1, b1 vµ a2, b2 b»ng nhau vµ ®Êu ng−îc pha, ta cã: U a1 = U b1 ⇒ U 1 = U a1 − U b1 = 0 U a2 = U b2 vµ ⇒ U 2 = U a 2 − U b2 = 0 . Khi ®ã ∆U = U 1 − U 2 = 0 , ®éng c¬ (5) ®øng yªn vµ kim chØ (7) chØ 0. §Ó chØnh ®iÓm kh«ng, ®ãng khãa (K) vµ ®iÒu chØnh lâi s¾t (3). Khi lµm viÖc, l−u l−îng t¨ng lªn, gi¶ sö lâi s¾t (1) dÞch chuyÓn lªn, U a1 t¨ng, U b1 gi¶m dÉn ®Õn U 1 = U a1 − U b1 > 0 vµ ∆U = U 1 − U 2 > 0 , sai lÖch ®iÖn ¸p qua khuÕch ®¹i (4) lµm cho ®éng c¬ (5) quay cam (6) vµ kim (7). Cam (6) quay lµm cho lâi s¾t (2) dÞch chuyÓn lªn cho ®Õn khi vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña nã nh− lâi s¾t (1) th× ∆U = U1 − U 2 = 0 , ®éng c¬ (5) ngõng quay. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña bé tÝch ph©n l−u 10 l−îng: α Khi kim chØ 0, th× hai chæi than (9) vµ (10) cña vµnh khuyªn (11) hîp víi t©m vµnh khuyªn (11) mét gãc β = 180 o , chØ cã ®éng c¬ (8) ®−îc cÊp 9 ®iÖn. Khi l−u l−îng t¨ng, ®éng c¬ (5) liªn ®éng H×nh 4.10 S¬ ®å vÞ trÝ chæi than cña vµnh b¸n khuyªn víi chæi than (10) quay, lµm dÞch chuyÓn chæi than (10) ®i mét gãc α, gãc hîp bëi hai chæi than vµ t©m vµnh khuyªn β = 180 − α gi¶m xuèng. Khi chæi than (9) vµ (10) nèi ®iÖn cuén d©y (14) hót khíp nèi (15) lµm quay hép sè (16). Sè vßng quay trªn hép sè (16) tØ lÖ víi thêi gian nèi ®iÖn cho cuén d©y, do ®ã tØ lÖ víi gãc dÞch chuyÓn chæi than (10) lµ α. Ta cã: Q ∑ = k .n (4.15) - 74 -
Trong ®ã: Q ∑ - tæng l−îng l−u l−îng. k - hÖ sè tØ lÖ. n - sè vßng quay trªn trôc sè. 4.4.4. L−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p kh«ng ®æi Ngoµi l−u l−îng kÕ dïng thiÕt bÞ thu hÑp ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p biÕn ®æi, trong c«ng nghiÖp ng−êi ta cßn sö dông l−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p kh«ng ®æi. Trªn h×nh h×nh 4.11a tr×nh bµy s¬ ®å cÊu t¹o mét l−u l−îng kÕ lo¹i nµy. CÊu t¹o cña l−u l−îng kÕ gåm hai bé phËn c¬ b¶n: èng h×nh c«n (1) vµ phao (2). èng h×nh c«n chÕ t¹o b»ng thñy tinh hoÆc vËt liÖu kh«ng s¾t tõ, phao chÕ t¹o b»ng ªb«nit, ®uyra hoÆc thÐp. P2 P1 G a) b) H×nh 4.11 S¬ ®å cÊu t¹o l−u l−îng kÕ ®o l−u l−îng theo ®é gi¶m ¸p kh«ng ®æi a) S¬ ®å cÊu t¹o b) S¬ ®å cã bé biÕn ®æi ®iÖn Nguyªn t¾c ho¹t ®éng: phao n»m trong dßng chÊt l−u ®−îc ®Èy lªn nhê lùc ®Èy acsimet vµ ®éng n¨ng cña dßng khÝ, ®ång thêi chÞu t¸c dông cña träng l−îng b¶n th©n. Khe hë gi÷a thµnh èng vµ phao ®ãng vai trß thiÕt bÞ thu hÑp dßng ch¶y. Do gi¶m ¸p qua phao nªn ¸p suÊt tr−íc phao (p1) vµ sau phao kh¸c (p2) nhau, ¸p lùc t¸c dông lªn phao: P1 = p 1 .S P2 = p 2 .S - 75 -
Trong ®ã S lµ tiÕt diÖn ngang cña phao. Gi¶ sö ë mét l−u l−îng nµo ®ã phao ë vÞ trÝ c©n b»ng. Khi l−u l−îng t¨ng lªn, p1 t¨ng, phao bÞ ®Èy lªn trªn lµm khe hë t¨ng lªn lµm cho p1 gi¶m cho ®Õn lóc phao ë vÞ trÝ c©n b»ng míi: P1 = G + P2 ⇒ p 1 .S = G + p 2 .S G ⇒ p1 − p 2 = = ∆p = const (4.16) S MÆt kh¸c ta cã: 2 Q = α.F .∆p (4.17) ρ Tõ (4.16) vµ (4.17) ta nhËn thÊy Q phô thuéc ®¬n trÞ vµo tiÕt diÖn khe hë F do ®ã phô thuéc vµo vÞ trÝ cña phao. Nh− vËy c¨n cø vµo vÞ trÝ cña phao ta biÕt ®−îc l−u l−îng. L−u l−îng kÕ lo¹i nµy th−êng dïng ®Ó ®o l−u l−îng nhá, khi cÇn truyÒn kÕt qu¶ ®i xa ng−êi ta dïng bé biÕn ®æi ®iÖn kiÓu biÕn ¸p vi sai (h×nh 4.11b), khi ®ã phao ®−îc chÕ t¹o b»ng vËt liÖu s¾t tõ. 4.5. L−u l−îng kÕ ®iÖn tõ Nguyªn lý cña l−u l−îng kÕ ®iÖn tõ dùa trªn c¬ së ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: khi cã mét d©y dÉn chuyÓn ®éng trong tõ tr−êng, c¾t c¸c ®−êng søc cña tõ tr−êng th× trong d©y dÉn xuÊt hiÖn mét suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng tØ lÖ víi tèc ®é chuyÓn ®éng cña d©y dÉn. S¬ ®å nguyªn lý cña l−u l−îng kÕ ®iÖn tõ biÓu diÔn trªn h×nh 4.12. 5 2 N S 3 4 1 H×nh 4.12 S¬ ®å l−u l−îng kÕ ®iÖn tõ 1 & 2) §iÖn cùc 3) èng kim lo¹i 4) Miliv«n kÕ 5) Nam ch©m - 76 -
L−u l−îng kÕ gåm èng kim lo¹i kh«ng tõ tÝnh (3) bªn trong cã phñ líp vËt liÖu c¸ch ®iÖn (s¬n ªmay, thuû tinh h÷u c¬) ®Æt gi÷a hai cùc cña mét nam ch©m (5) sao cho trôc èng vu«ng gãc víi ®−êng søc cña tõ tr−êng. Trong mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi ®−êng søc, cã hai ®iÖn cùc (1) vµ (2) ®−îc nèi víi miliv«n kÕ (4). Khi chÊt l−u cã tÝnh dÉn ®iÖn ch¶y qua èng, trong chÊt l−u xuÊt hiÖn mét suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng (E) : 4B E = B.v.D = (4.14) Q πD Trong ®ã: B - c−êng ®é tõ tr−êng. v - tèc ®é trung b×nh cña dßng ch¶y. D - ®−êng kÝnh trong cña èng. Q - l−u l−îng thÓ tÝch cña chÊt l−u. Khi B = const th× søc ®iÖn ®éng c¶m øng E tØ lÖ víi l−u l−îng thÓ tÝch Q. L−u l−îng kÕ ®iÖn tõ víi tõ tr−êng kh«ng ®æi cã nh−îc ®iÓm lµ trªn c¸c cùc xuÊt hiÖn c¸c søc ®iÖn ®éng phô (do ph©n cùc) lµm sai lÖch kÕt qu¶ ®o. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm trªn, ng−êi ta dïng l−u l−îng kÕ ®iÖn tõ dïng nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu, tuy nhiªn tõ tr−êng xoay chiÒu l¹i lµm mÐo tÝn hiÖu ra. L−u l−îng kÕ ®iÖn tõ ®−îc dïng ®Ó ®o l−u l−îng cña chÊt láng cã ®é dÉn ®iÖn kh«ng nhá h¬n 10-5 - 10-6 simen/m. Chóng cã −u ®iÓm: ®o l−u l−îng kh«ng cÇn ph¶i ®o tØ träng chÊt láng, c¸c phÇn tö h¹t, bät khÝ vµ t¸c ®éng cña m«i tr−êng (nh− nhiÖt ®é, ¸p suÊt, ...) nÕu chóng kh«ng lµm thay ®æi ®é dÉn ®iÖn cña chÊt l−u sÏ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn kÕt qu¶ ®o. L−u l−îng kÕ ®iÖn tõ víi ®−êng kÝnh èng tõ 10 - 1.000 mm cã thÓ ®o l−u l−îng trong tõ 1 - 2.500 m3/giê víi vËn tèc dßng ch¶y tõ 0,6 - 10 m/s, cÊp chÝnh x¸c 1; 2,5. - 77 -