Ротаметр для газа, воды, аргона. Принцип работы

Мембранный расходомер

Это одни из наиболее простых приборов измерения расхода. Принцип их работы основан на перемещении мембран измерительных камер по мере поступления в них газа. Впуск и выпуск газа вызывает движение стенок камер, что в свою очередь приводит в движение счетный механизм. Число сокращений и расширений камер при этом пропорционально объему проходящего через прибор газа.

Данные приборы обладают широким диапазоном и относительно недороги, однако из-за невысокой точности, неустойчивости к повышенному давлению и невозможности измерения больших расходов, они являются практически неприменимыми в промышленной сфере.

Для определения расхода жидкости или газа за заданный промежуток времени применяются ротаметры.

Название происходит от английского rotate – вращаться, связанного с тем, что индикатор прибора находится в постоянном вращении. Брэнд  rotameter был зарегистрирован в Англии.

Впервые принцип работы прибора (специальная форма корпуса и поплавка) был описан немецким изобретателем Карлом Куперсом в 1908 году. К. Куперс затем запатентовал ротаметрический измеритель переменного расхода жидкости или газа.

В простейшем случае ротаметр представляет собой стеклянный, расширяющийся сверху цилиндр, внутри которого находится индикатор – поплавок, в виде шарика из устойчивой к агрессивным средам пластмассы или металла (Рис. 1). Ротаметр устанавливается всегда вертикально.

Проходящий снизу вверх поток жидкости или газа поднимает поплавок на некоторую величину. В виду того что сечение оболочки неодинаково возникает момент, когда сила тяжести, действующая на поплавок, уравновесит давление потока.Чем больше расход измеряемого вещества, тем более высокое положение займет поплавок. На стенки цилиндра нанесены деления, которые показывают расход проходящей жидкости или газа. При устойчивой высоте поплавка возможно получение величины расхода. В простейших ротаметрах показания снимаются визуально. Стоит отметить, что при визуальном считывании имеет значение и прозрачность проходящей жидкости. Герметичность ротаметра не позволяет непосредственно измерить положение поплавка электрическим путем. Для преобразования высоты поплавка в электрические величины применяют магнитные или оптические датчики положения.

Рис.1

Корпусом для ротаметров, используемых для небольших давлений служит стекло или пластик, при давлении от 6,4 Мпа до 70 применяются ротаметры с корпусом из металла.

Электромагнитные расходомеры

Их принцип работы основан на законе электромагнитной индукции, согласно которой в электропроводной жидкости, проходящей через электромагнитное поле, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости потока (проводника).

Такие расходомеры нашли применение в системах объемного учета теплоносителя и воды на промышленных и энергетических предприятиях. Недостаток – высокая стоимость и вес для диаметров более 300-400 мм, сложность снятия на поверку.

Штанговые электромагнитные водосчетчики работают по принципу погружения датчика в жидкость, где происходит измерение скорости потока. Такие счетчики определяют расход холодной воды в полностью заполненных трубопроводах.

Применение: газоподготовка

Жидкая углекислота в поставке для сварочных работ приобретается высшего и первого сортов. Заправка баллонов углекислотой для пищевиков дороговата, но желательна: Влажность газа нулевая.

Применение газа второго сорта допускается при возможности осушения: к 1% водного осадка добавляется нерегламентированное количество паров жидкости. Извлечением из газового потока паров воды занимается газоосушитель.

Это герметичная ёмкость с засыпкой гигроскопичными материалами. Осушители низкого давления устанавливаются после редуктора, высокого – принимают газ из баллона перед редуктором. Влагопоглотителями выступают алюмогель, силикагель, медный купорос.

Адиабатическое охлаждение газа провоцирует резкое объёмное расширение. Газопотребление в пределах 15–20 л/мин приводит к оледенению паров влаги, что чревато закупоркой редуктора. Газозабор высокого объёма требует установки газоподогревателя змеевикового типа на 24/36 В. Термоэлемент нейтрализует замерзание паров воды, рассчитан на пропуск больших объёмов.

Активная газозащита сварочных швов при полуавтоматической дуговой сварке плавящимся проволочным электродом ведётся углекислотой в чистом виде или в смеси с аргоном.

Использование баллонов подразумевает ограниченный суточный расход сварочными постами. 40-литровый баллон с внутренним давлением 6 МПа принимает 25 кг сжиженной субстанции. В газообразном виде после испарения жидкость трансформируется в 12,5 тыс. л газа.

Сфера применения углекислотных баллонных редукторов

В соответствии с требованиями нормативной документации применение редукторов при эксплуатации газовых баллонов обязательно. Поэтому данное оборудование используется везде, где необходим углекислый газ в баллонах:

  • При проведении сварочных работ в среде углекислого газа.
  • В химической промышленности при производстве синтетиков.
  • В пищевой промышленности для газирования напитков и в качестве замены консервантам.
  • В медицине для создания условий, наиболее близких к физиологическим при проведении операций.
  • В системах водоочистки, где углекислый газ выступает в качестве нейтрализатора щелочей.
  • В сельском хозяйстве для ускорения роста различных тепличных культур и для сокращения затрат на отопление.
  • В целлюлозно-бумажной промышленности, где углекислота используется в качестве альтернативы серной кислоте при обработке целлюлозной массы.

Как подобрать для бытового использования?

Бытовые редуктора под пропановые баллоны не регулируются

Чтобы определить давление, на котором работает плита или другое оборудование, следует посмотреть в технический паспорт. Адаптер имеет маркировку на крышке, где кроме выдаваемого давления указана дата изготовления и проверки, стоит клеймо производителя.

Устанавливая самостоятельно газовое оборудование, следует выбирать редуктор лягушку на газовый баллон по рабочему значению давления газа печки или котла и расходу. Свое название редукционная модель получила за слегка выпуклую форму круглого корпуса, что придает ей сходство с земноводными.

На бытовое оборудование можно ставить универсальный регулируемый адаптер, предназначенный для пропана. Следует подбирать по значению давления или расхода газа на выходе. Если оборудование рассчитано на больший расход, то оно будет прерывать работу, пламя постоянно тухнуть.

Редуктор для углекислого баллона имеет другую конструкцию и не подойдет для длительной работы. Его детали, включая прокладки, сделаны из материала, разрушающегося при контакте с пропаном.

Мембранный расходомер

Это одни из наиболее простых приборов измерения расхода. Принцип их работы основан на перемещении мембран измерительных камер по мере поступления в них газа. Впуск и выпуск газа вызывает движение стенок камер, что в свою очередь приводит в движение счетный механизм. Число сокращений и расширений камер при этом пропорционально объему проходящего через прибор газа.

Данные приборы обладают широким диапазоном и относительно недороги, однако из-за невысокой точности, неустойчивости к повышенному давлению и невозможности измерения больших расходов, они являются практически неприменимыми в промышленной сфере.

Принцип работы ротаметра

Принцип работы ротаметра с оптическим датчиком положения поплавка показан на Рис.4.

  • Корпус ротаметра 1 с переменным сечением изготовлен из стекла или прозрачного пластика, выдерживающего давление потока.
  • Поплавок 2 должен быть изготовлен из плотного вещества (например, металла), исключающего возможность всплытия в измеряемом веществе. При воздействии сильного магнитного поля поплавок изготавливают из немагнитных материалов (керамики или пластмассы).

Рис. 4

  • С одной стороны ротаметра размещается источник света 3,
  • лучи которого проходят через рассеиватель 4. Внешнее освещение не должно быть соизмеримо с  яркостью источника света ротаметра во избежание ошибок считывания положения.
  • Собирающая линза   5 располагается с противоположной стороны ротаметра.
  • Изображение линзы фокусируется на вращающемся зеркале 6.  Вращение линзы создается синхронным мотором с известным числом оборотов в минуту.
  • Отраженное изображение поступает на фотодетектор 8
  • через ограничивающую планку  7.
  • На электронный переключающий триггер  9 поступает сигнал открытия от мотора, когда он начинает вращение зеркала.
  • Фотодетектор через усилитель-компаратор 10 сбрасывает триггер, когда оптическая система обнаружит темный поплавок на светящемся экране.
  • Триггер 9 разрешает поступление тактовых импульсов,
  • открывая логический ключ 11.
  • Счетчик 12 подсчитывает количество импульсов, поступивших до момента сброса схемы фотодетектором.
  • Количество импульсов, пропорциональное высоте подъема поплавка, отображается индикатором 13.

Очевидными преимуществами ротаметров является простота всей конструкции, несложная технология изготовления. Для процесса измерения не требуется внешнего источника энергии. Оболочка ротаметра позволяет безопасно получать показания объемного расхода агрессивных и высокотемпературных веществ. Высота подъема поплавка практически линейно зависит от измеряемого объема, что упрощает дальнейшее преобразование измерений.

К недостаткам ротаметрических расходомеров можно отнести обязательно вертикальное расположение прибора(так как с процессом измерения связана сила тяжести поплавка), влияние на точность показаний величины вязкости жидкости (впрочем,некоторые фирмы изготавливают ротаметры, откалиброванные по расходу конкретного вещества заказчика) и в случае визуального считывания информации – возможность ошибки.

На точность показания прибора может влиять вибрация, поэтому рекомендуется применять ротаметры в неподвижных системах. Температура также сильно влияет на объем газов, что приводит к увеличению погрешности прибора.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Особенности аргоновых редукторов

Первая из них связана с различной плотностью газов. Плотность аргона при нормальных условиях составляет 1,784 кг/м3, в то время как плотность кислорода – 1,301 кг/м3 , а углекислого газа – 1,965 кг/м3. Соответственно, при использовании не «своего» редуктора придётся перенастраивать и ротаметр. Что рекомендуется только в специализированных мастерских, иначе показания расхода аргона будут существенно разниться от фактических.

Второе отличие связано со значениями допустимых давлений газа. Для кислородных редукторов они всегда меньше, поскольку смесь кислорода практически с любой составляющей взрывоопасна. Этот факт определяет повышенные требования к качеству запорной и присоединительной арматуры, уплотнениям и пр. Вместе с тем, добротность изготовления кислородных редукторов всегда позволяет использовать их и для аргона. Но не наоборот.

Поскольку расход аргона при сварке следует регулировать более точно, все типоразмеры аргоновых редукторов отличаются увеличенной площадью мембраны

Это особенно важно при сварке алюминия или нержавеющей стали. Увеличенная площадь мембраны:

  • препятствует замерзанию газа при отрицательных внешних температурах;
  • позволяет более экономично использовать аргон;
  • дополнительно стабилизирует расход газа.

Различие в расходах приводит к выводу – использовать обычные регуляторы расхода при сварке аргоном нецелесообразно, поскольку при этом не обеспечивается необходимая точность. А заправка баллона аргоном обойдётся гораздо дороже, чем заправка углекислотой

Поэтому использование традиционных редукторов, понижающих давление, но не показывающих расход (а для вариантов со смесью аргона и углекислого газа, или аргона с гелием это особенно важно) в данном случае не приветствуется. Предпочтение следует отдать регуляторам расхода, в конструкции которых предусмотрены ротаметры

Ещё лучше использовать наиболее универсальный, углекислотный редуктор, с двумя ротаметрами.

Ротаметры ЭМИС

Одним из ведущих производителей ротаметров является компания ЭМИС. Ниже представлен краткий обзор двух наиболее популярных моделей расходомеров – ЭМИС-МЕТА 210 и ЭМИС-МЕТА 215.

ЭМИС-МЕТА 210 изготовлен из пластика и предназначен для измерения расхода неагрессивных однофазных сред в широком диапазоне (0,03-700л/мин – для жидкости, 0,5-720л/мин – для газа). Ротаметр оснащён регулятором, позволяющим произвести установку заданного значения расхода вещества.

Прибор используется в медицине, пищевой, нефтяной и бумажной промышленности, в системах водоподготовки и водоочистки.

Материалом для изготовления ротаметра ЭМИС-МЕТА 215 служит металл (нержавеющая сталь). Прибор используется для высокоточного измерения (погрешность не превышает 1,5 %) различных жидкостей и газов, в том числе агрессивных. Ротаметр оснащён преобразователем значения расхода в аналоговый или цифровой сигнал и сигнализацией, оповещающей о выходе измеряемого значения за установленные пользователем верхний и нижний пределы.

Выбор способа учета расхода жидкости в крупных организациях-потребителях воды, на предприятиях, использующих воду на технологические нужды и сбрасывающих стоки, на ТЭЦ и других промышленных объектах зависит от многих факторов. Это степень загрязнения потока, тип системы (напорная или безнапорная), место планируемой установки и др.

Конструкции наиболее распространённых редукторов для аргона

У нас в стране наибольшее распространение получили редукторы от торговой марки REDIUS линейки АР: АР-30 и АР-40 (популярны также модификации АР-40-2 и АР-30-2, комплектуемые двумя ротаметрами: под углекислоту, и под аргон). Они представляют собой одно- или двухступенчатые редукторы, которые рассчитываются на пропускающую способность газа соответственно 30 и 40 кубометров в час. Для обеспечения надлежащей точности показаний, а также с учётом высокой плотности аргона редукторы устанавливаются строго в вертикальном положении. Климатический диапазон применения -25…+45ºС.

Незначительными конструктивными изминениями отличаются предназначенные для тех же целей аргоновые редукторы БАРО 50-4 производства Алтайского агрегатного завода.

Аргоновый редуктор (точнее – универсальный газовый регулятор расхода) представляет собой узел, составными частями которого являются:

  1. камера для регулирования давления;
  2. манометр;
  3. ротаметр для управления расходом аргона;
  4. ротаметр для управления расходом углекислоты.

Ротаметры размещаются последовательно, и снабжены отдельными запорно-присоединительными элементами. Это позволяет сварщику при необходимости отключать тот или иной ротаметр, и снижать потери давления газа при работе.

Такие редукторы позволяют также автоматически поддерживать расход аргона на определённом уровне. Например, для снижения расхода пользователь частично закрывает вентиль в камере, в результате чего снижающееся давление газа опускает нажимную пружину, которая перекрывает трубопровод. Для того чтобы исключить возможную негерметичность клапана, в аргоновых редукторах предусмотрена установка двух фильтров.

Для облегчения эксплуатации аргоновых редукторов при пониженных температурах окружающего воздуха к ротаметру можно последовательно подключить блок подогрева.

Цена двухступенчатых устройств, в зависимости от их комплектации, составляет 2000…2300 руб., в то время как одноступенчатый аргоновый регулятор модели АР-40 КР-1-м-Р1 можно приобрести всего за 1200 руб.

Электромагнитные расходомеры


Их принцип работы основан на законе электромагнитной индукции, согласно которой в электропроводной жидкости, проходящей через электромагнитное поле, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости потока (проводника).

Такие расходомеры нашли применение в системах объемного учета теплоносителя и воды на промышленных и энергетических предприятиях. Недостаток – высокая стоимость и вес для диаметров более 300-400 мм, сложность снятия на поверку.

Штанговые электромагнитные водосчетчики работают по принципу погружения датчика в жидкость, где происходит измерение скорости потока. Такие счетчики определяют расход холодной воды в полностью заполненных трубопроводах.

Назначение

Ротаметры для воды предназначены для измерения объемного расхода жидкости (воды). По сути это поплавковые расходомеры.

В системе водоподготвки ротаметр, или несколько ротаметров, необходимы для получения воды с требуемыми параметрами на выходе из системы. То есть.

Вода №1 с параметрами X выходит из фильтра-обезжелезивателя и поступает через ротаметр на узел подмеса.

Вода №2 с параметрами Y выходит из фильтра-умягчителя и подается, проходя через ротаметр на узел подмеса.

Ротаметр в системе водоподготовки

Зная скорость потока воды №1 и воды №2 (регулируются вентилем – измеряются ротаметром), а  так же параметры вод можно с помощью узла подмеса получать воду с необходимыми значениями. Например, на выходе нужна вода —  1 градус жесткости.

Большинство бюджетных ротаметров имеют требования к качеству воды:

  • температура воды от +5 до + 50 градусов Цельсия;
  • отсутствие в воде крупнодисперсных частиц;
  • давление воды на входе 1 – 5 Мпа (зависит от конкретной модели);
  • температура воздуха от +5 до + 50 градусов Цельсия;
  • относительная влажность от 30 до 80%.

Nicholas1981 › Блог › О сварке аргоном алюминия для начинающих

Значит купил я себе вот такой аппарат, давно мечтал, откладывал в дальний ящик, ну когда нибуть…очень хочу. Тут звезды видно сошлись на небе и деньги были и аппарат подвернулся, еще и раздумывал стоит ли так опускать свой бюджет, но где-то внутренее я говорило «-Бери!»

Расскажу в своей заметке о сварке алюминия и советы для начинающего аргонщика от такого же как и вы, профессионалов полно на ютубе их всегда найдете легко)))

Первая проблема с которой я столкнулся (имея опыт в сварке) аппарат варит все, но не алюминий, или если варит то не так как у других.Есть у меня такая книга «Сварка и резка металлов» Все в ней описано просто и понятно без всяких тайн.

Вообщем вывод такой покупать аргон у проверенных поставщиков, потому как документы о 99,993 могут быть у любого а по факту с нарушением технологии заправляют…

Следующая проблема при сварке алюминия это проблема выбора тока!Сначало вы в валиваете в деталь за сотню ампер и сварочная ванна еле еле появляется, а потом от этого тока деталь просто вся плывет. Алюминий коварный и теплоемкий . Лучше предварительно прогревать деталь до 200-300 градусов феном. И есть такое интересное правило если сварочная ванна не появляется спустя 2-4 секунды после зажигания дуги то тока мало. А вообще педалька рулит при сварке алюминия.

Дальше -выбор электродовДля алюминия берите 2.4мм 3.2мм, ну просто потому, что все остальные быстро сгорают в виду коварности алюминия, с начало вы вваливаете за 100 ампер, а через несколько минут уже комфортно варите эту же деталь на 60-70 амперах. Тут 1.6 и меньше образуют огромный шарик на кончике электрода, и дуга будет плясать.

Подготовка металла перед сваркой. Алюминий просто необходимо готовить для сварки, удалить толстую накопившуюся оксидную пленку которая разобьется в процессе сварки и сварочный шов будет иметь вкрапления этой пленки это будет хорошо видно.Оксидную пленку удаляем механически с остальными загрязнениями. Я удаляю борфрезами.В случае тонкого металла, типа радиаторов и тп подходит травление . это химический способ разрушить оксидную пленку.Вот выдержка из книги

источник

Принцип работы ротаметра

Прибор монтируется лишь на вертикальные трубопроводы, поток среды в которых направлен снизу вверх. Перемещающееся по трубам вещество попадает на специальные бороздки поплавка, расположенные в верхней части, и заставляет его вращаться и передвигаться вверх или вниз – направление зависит от интенсивности расхода.

Устойчивое положение поплавок занимает тогда, когда сила потока становится равной силе действующей на перемещающийся по конической трубке элемент гравитации (иначе: когда вес поплавка, приходящийся на единицу площади поперечного сечения, становится равным перепаду давления). Такое «уравновешивание» возможно благодаря устройству прибора: величина зазора, по которому проходит поток среды, изменяется в зависимости от того, какое положение занимает поплавок в конической трубке.

В момент установившегося равновесия снимаются показания прибора – верхний срез поплавка указывает на градуировочной шкале величину, соответствующую расходу вещества.

Преимущества и недостатки

К преимуществам ротаметров относят:

  • возможность учитывать небольшие объемы расхода;
  • визуальное считывание расходов;
  • широкий диапазон измерения;
  • погрешность постоянна в любой точке шкалы;
  • простота обслуживания;
  • Надёжное измерение расхода газов и паров без использования электроэнергии;
  • Отличное соотношение цена – качество;
  • Высокая надёжность измерений даже при малых расходах;
  • Минимальные потери давления;
  • Модульная конструкция дисплея и конвертера сигналов;
  • Превосходная долговременная стабильность;
  • Низкие затраты на содержание и техническое обслуживание;
  • Простой монтаж и ввод в эксплуатацию.

К недостаткам устройства относят следующие факторы:

  • работает только в вертикальном положении;
  • трудоемкость работы с вязкими веществами.

Купить ротаметр или более детально ознакомиться с поставляемой нашей компанией продукцией вы можете по контакным телефонам на нашем сайте или через форму обратной связи.

Устройство ротаметра

Устройство ротаметра для визуального считывания информации, показано на Рис. 2.

Поплавок выполнен в виде цилиндра с обтекаемой формой. Верхняя часть поплавка содержит косые вырезы. Благодаря им набегающий поток заставляет вращаться и занимать устойчивое положение поплавок по принципу гироскопа, тем самым избегая трения о боковые стенки цилиндра. Показания считываются по верхнему срезу индикатора.

Рис. 2

Металлические ротаметры (Рис. 3) включают в себя металлическую трубу с переменным сечением 1, внутри которой располагается поплавок 2 с закрепленным на нем постоянным магнитом 3. Под воздействием постоянного давления (например, протекающей жидкости) поплавок занимает определенное положение, определяемое равными величинами силы тяжести с одной стороны и силы Архимеда и давления – с другой стороны. Также ферромагнитная шайба из стали закреплена на стрелке указателя расхода. Под воздействием магнита поплавка возникает отклонение стрелки. Шкала размечена под определенную жидкость или газ. Такие ротаметры в автоматизированных системах снабжены преобразователем угла поворота в напряжение или в цифровую форму.

Рис. 3

Регулятор расхода ProControl Ar/ CO2 c ротаметром PCARV0059

Регулятор расхода ProControl Ar/ CO2 c ротаметром PCARV0059

Регулятор расхода баллонный одноступенчатый для Аргона и Углекислоты. Вход: G3/4″, Выход: G1/4 Давл.вход.,бар: 200; Расход газа, л/мин: 3-30 Манометр 63 мм; Вентиль-дозатор; Евро стандарт

Подходит для использования с баллонами повышенного давления 200 атмосфер.

Редукторы баллонные GCE ProControl имеют массивную конструкцию, пригодную для ежедневного использования в цехах под крышей, а также для наружного использования. Их вертикально ориентированная конструкция повышает безопасность при манипуляции. Материал, использованный для изготовления редукторов , всегда выбран так, чтобы он был совместимым с конкретным типом газа. Каждый редуктор перед выходом с монтажной линии индивидуально отрегулирован и протестирован. Все редукторы были разработаны, изготовлены и протестированы в Европе с использованием более чем столетнего опыта группы GCE в производстве изделий этого типа. Вместе с тем во время всего процесса от разработки до изготовления были применены также новейшие технические знания. Редукторы газовые GCE ProControl отвечают требованиям, установленным нормой ISO 2503.

СВОЙСТВА

  • Высокопроизводительный редуктор, пригодный для всех стандартных вариантов использования технических газов
  • Безопасная конструкция, отвечающая норме ISO 2503
  • Хорошая защита манометров с задней крышкой, которая предотвращает повреждение и попадание загрязнений
  • Продлённый срок службы, приносящий экономию с точки зрения сервиса, запасных частей и общей замены
  • Герметичный механизм регулирования, обеспечивающий точность и стабильность параметров
  • Простое обслуживание, благодаря эргономичной компоновке
  • Манометры с точностью, отвечающей норме ISO 5171, высококонтрастной стрелкой и шкалами в трёх самых широко используемых единицах измерения для лучшего контроля давления газа

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Отличная стабильность выходного давления
  • Эргономичный и массивный дизайн
  • Высокая производительность
  • Прекрасные параметры
  • Безопасность при работе с кислородом
  • Доступность запасных частей
  • Доступные варианты для всех технических газов в баллонах под давлением с давлением заполнения до 300 бар
  • Доступные принадлежности – защита от обратного удара, устройства экономии газа
  • Пригодный для всех стандартных вариантов применения технических газов в баллонах под давлением
  • Отвечает нормам EN ISO 2503, ISO 5171, ISO 9536, ISO 9090, ISO 5145

Ротационный расходомер

В измерительной камере ротационного расходомера находятся два ротора, расположенные поперек потока и соединенные шестернями так, что одним краем каждый ротор касается стенки камеры, а противоположным – другого ротора. При поступлении воздуха роторы под его напором приходят в движение и начинают обкатываться друг по другу, отсекая определенные порции газа так, что каждый оборот соответствует определенному объему. Счетчик посредством механической передачи фиксирует число вращений роторов, а затем это значение переводится в значение объема. Данные расходомеры имеют широкий диапазон, низкую погрешность и высокую стабильность, однако крайне восприимчивы к загрязнению, имеют подвижные части и могут использоваться только для относительно малых диаметров.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookXВКонтакте
Напишите комментарий