В. А. Никитин с. В. Бойко

Q₂

 Q₁

1  

 ₁

/ 2₁

 3( ₂

 ₁

^{)2 / 8 2 }, (17.29)

1

2
погрешность при этом составит

  31,25 ₂
 ₁
^3 ^{/  3 }, (17.30)

1
Для использования газовых ротаметров, градуированных на воздухе, для измерения других газов применяют способ изменения массы поплавка. Массу нового поплавка вычисляют по формуле (17.31)

(m   V ) ² 

_{m } 1 1 2 2 _{  V}
2 _{ 2 } 2
, (17.31)

где V – объем

1 - трубка ротаметра; 2 – корпус поплавка; 3 – сменные грузики; 4 –
крышка; 5 – пружинка.

Рисунок 17.8 - Схема поплавка переменной массы

При использовании той же шкалы ротаметра расход новой среды (газа)

вычисляют по соотношению (17.32)

Q₂  Q₁ ( ₂
^/₁ ⁾ , (17.32)

Конструктивно поплавки переменной массы можно изготовить по схеме, представленной на рисунке (17.8).

Конструкции ротаметров

В России выпускают общепромышленные ротаметры типов РМ, РЭ и РП. Ротаметры типа РМ со стеклянной трубкой (рисунок 17.9) заменяют ранее выпускавшиеся типа РС.

а — ротаметр с фланцевыми присоединениями; б — ротаметр с защитной трубкой; в — ротаметр со штуцерами для шлангов; г — ротаметр РС- ЗА; 1 —корпус; 2— трубка; 3— поплавок

Рисунок 17.9 - Ротаметры со стеклянной измерительной трубкой

Их выпускают по ГОСТ 13045 -81. Технические характеристики таких приборов приведены в таблице 17.2.

Поплавок у ротаметров типа РМ в зависимости от пределов измерения изготовляют из стали 12Х18Н9Т, анодированного дюралюминия, эбонита или титана. Ротаметры этого типа могут работать при температуре измеряемой среды и окружающей атмосферы в пределах от 278 до 323 К. Ротаметры со стеклянной трубкой находят широкое применение в научных исследованиях, а также в промышленности для измерения небольших расходов жидкости и газа. Основная приведенная погрешность их должна составлять не более —2,5 %.
Таблица 17.2 - Технические характеристики стеклянных ротаметров типа РМ

Шифр базовой модели парамет- ра	Диаметр услов- ного прохода	Для жидкости		Для газа
		Обозначение ротаметра	Верхний предел измере- ний (по воде), м^3/ч		Шифр прибора	Верхни й предел измерен ий (по возду- ху), м^3/ч
НМ-1	3	РМ-0.0025ЖУЗ РМ-0.004ЖУЗ	0,0025 0,004		РМ-0.04ГУЗ РМ-0.063ГУЗ	0,04 0,063
		РМ-0.0063ЖУЗ	0,0063		РМ-0.1ГУЗ	0,1
		РМ-0.01ЖУЗ	0,01		РМ-0.16ГУЗ	0,16
РМ-А-1	3	РМ-	0,0025		РМ-А-0.063ГУЗ	0,063
		А0,0025ЖУЗ	0,004		РМ-А-0.1ГУЗ	0.1
		РМ-	0,0063		РМ-А-0.16ГУЗ	0,16
		А0.0040ЖУЗ
		РМ-
		А0.0068ЖУЗ
РМ-П	6	РМ-0.016ЖУЗ	0,016		РМ-А-0.25ГУЗ	0,25
		РМ-0.025ЖУЗ	0,025		РМ-0.25ГУЗ	0,25
		РМ-0.04ЖУЗ	0,04		РМ-0.4ГУЗ	0,4
РМ-П1	10	РМ-0.063ЖУЗ	0,063		РМ-0.63ГУЗ	0,63
		РМ-0.1ЖУЗ	0,1		РМ-1ГУЗ	1
РМ-1У	15	РМ-0,16ЖУЗ	0,16		РМ-1.6ГУЗ	1,6
		РМ-0.25ЖУЗ	0,25		РМ-2.5ГУЗ	2,5
		РМ-0.4ЖУЗ	0,4		РМ-4ГУЗ	4
РМ-У	25	РМ-0.63ЖУЗ	1		РМ-6.ЗГУЗ	6,3
		РМ-1ЖУЗ	0,63		РМ-10ГУЗ	10
		РМ-1.6ЖУЗ	1,6		РМ-16	16
РМ-У1	40	РМ-2.5ЖУЗ	2,5		РМ-25ГУЗ	25
		РМ-4ЖУЗ	4		РМ-40ГУЗ	40

а — для малых расходов; б, в — для больших и средних расходов Рисунок 17.10 - Металлические ротаметры РЭ
В таблице 17.3 дано сопоставление типоразмеров ротаметров со стеклянной трубкой с выпускавшимися ранее приборами этого типа. Ротаметры типа РЭ с дистанционной электрической передачей показаний состоят из двух основных частей ротаметрической и электрической (рисунок 17.10).
Ротаметрическая часть представляет собой корпус с поплавком конической или грибообразной формы, с подвижной осью, перемещающейся внутри конической трубки, электрическая - из индукционной катушки с сердечником, расположенным на оси поплавка.
Катушка включена в дифференциально-трансформаторную систему вторичного прибора. Электрическая часть защищена от попадания в нее измеряемой среды разделительной трубкой, а снаружи - кожухом. Температура измеряемой среды может быть в пределах от 233 до 343 К, а температура окружающей атмосферы - от 243 до 322 К. Ротаметры РЭ могут изготовляться в пылебрызгозащищенном или взрывозащищенном исполнении категории ВЗГ.
Таблица 17.3 - Сопоставительные данные ротаметров со стеклянной трубкой

Условные обозначения выпускавшихся ротамеров		Условные обозначения ранее выпускавшихся ротаметров
Базовые модели	Обозначение ротаметра
1	2	3
РМ-1	РМ-0.0025ЖУЗ РМ-0.01ЖУЗ	-
РМ-1-А	РМ-А-0.0025ЖУЗ РМ-А-0,0063ЖУЗ	РС-ЗА -
РМ-П	РМ-0.016ЖУЗ РМ-0.04ЖУЗ	РС-3, РСС-3 -
РМ-Ш	РМ-0.1ЖУЗ	РС-5, РСС-5
РМ-IV	РМ-0.16ЖУЗ РМ-0.4ЖУЗ	РС-5, РСС-5 -
РМ-V	РМ-1ЖУЗ	РС-7, РСС-7
РМ VI	РМ-1.6ЖУЗ РМ-2.5ЖУЗ	РС-7, РСС-7

Они поставляются в комплекте с вторичными приборами, как правило, КСДЗ, но могут быть укомплектованы и приборами КСД2, КВД1,ВМД. Нижний предел измерения ротаметров типа РЭ не более 0,2 от верхнего, основная приведенная погрешность 2,5 % . Основные параметры ротаметров типа РЭ приведены в таблице 17.4.

Ротаметры с процентной шкалой и унифицированным пневматическим выходным сигналом (0,02 ... 0,1 МПа) выпускают трех типов: РП (рисунок 17.11) с корпусом из нержавеющей стали, РПФ с корпусом, армированным фторопластом, и РПО паровым обогревом корпуса. Такие ротаметры выпускают на верхние пределы измерения от 0,1 до 25 м³/ч с условным диаметром 10 ... 100 мм. Связь поплавка с пневматической системой в ротаметрах типа РП осуществляется за счет сдвоенного магнита, установленного на подвижном плунжере поплавка, который через стенку корпуса управляет положением следящего магнита и связанной с ним заслонки.
Таблица 17.4 - Основные параметры ротаметров типов РЭ и РЭВ

Услов- ные обозна- чения базовой модели	Диаметр услов- ного прохода, мм	Обозначение ротаметра	Верхний предел измере- ния по воде, м^3/ч	Рабочее давление, МПа	Габаритные размеры, мм	Масса, кг
РЭ-1	6	РЭ-0.25ЖУЗ	0.025	0.6; 1,6; 6,4	291*167*79	2,5
		РЭ-0.04ЖУЗ	0,04
	10	РЭ-0.1ЖУЗ	0.1		420*171*112	8,5
РЭ-II	10	РЭ-0.063ЖУЗ	0.063
	15	РЭ-0.16ЖУЗ	0,16
	15	РЭ-0.25ЖУЗ	0,25
	15	РЭ-0,4ЖУЗ	0,4
	25	РЭ-0.63ЖУЗ	0,63		465*198*136	11
РЭ-III	25	РЭ-1ЖУЗ	1
	40	РЭ-1.6ЖУЗ	1,6
	40	РЭ-2.5ЖУЗ	2,5
	40	РЭ-4ЖУЗ	4
	70	РЭ-6.3ЖУЗ	6,3		564*311*232	27
РЭ-IV	70	РЭ-10ЖУЗ	10
	100	РЭ-16ЖУЗ	16
	100	РЭ-25ЖУЗ	25	0,6; 1,6	650*365*280	54
	150	РЭ-40ЖУЗ	40
	150	РЭ-бЗЖУЗ	63

Рисунок 17.11 - Ротаметр с пневматическим выходным сигналом.

Внешний вид ротаметра РП показан на рисунке 17.11 . Эти приборы предназначены для применения во взрывоопасных производствах. Их технические характеристики близки к техническим характеристикам ротаметров РЭ.


а — стеклянного на вертикальном трубопроводе; б —то же, на горизонтальном трубопроводе; в — углового металлического.
1 — опломбированный вентиль; 2- ротаметр; 3 — центрирующая вставка.

Рисунок 17.12 - Схемы установки ротаметров

Ротаметры, особенно со стеклянной трубкой, требуют точной установки по вертикали. Отклонение оси трубки от вертикали даже на 1 ... 3° приводит к существенным дополнительным погрешностям измерения расхода. Кроме того, ротаметры типов РМ (РС) не обладают достаточной механической прочностью и при неправильной установке стеклянная трубка может сломаться. На рисунке

17.12 показаны схемы установки ротаметров в системах промышленных трубопроводов.
К преимуществам ротаметров следует отнести сравнительно небольшие потери напора. Как правило, они не превышают 1 мм вод. ст. Потери напора в ротаметрах мало зависят от расхода: например, при изменении расхода в 5 раз потери напора увеличиваются всего в 1,5 ... 2 раза.

Погрешности измерения ротамерами. Поверка ротамеров.

Среднюю квадратическую относительную погрешность измерения расхода при помощи ротаметра можно вычислить из соотношения (17.33)

Q 
 ²   ² 
_{2 } 0,25 _{ 2 }
^ 2  ² 
^ 2  ² 

C ₂
0,25
x _m


i
^m 4(   )^{2 I}

3(  ₁)

2


, (17.33)

 0,25  ²   ²
3 d h

где
_ , _сх , _m , _pi , _p , _d , _h

• 
  соответственно средние квадратические
  

отклонения величин значения.
₁, С_х , m, _i , , d
и h от их номинального

Пользование соотношением (17.33) затруднено, так как входящие в него
величины определить бывает трудно, а подчас и невозможно, тем более что ротаметры обязательно подвергают градуировке и она по сути дает значение погрешности.


1 — груз; 2 — кольцевой мерник; 3 — блок; 4 — жидкость гидрозатвора; 5 — перегородка; 6 — уплотнения; 7 — градуируемый ротаметр;
8 — регулятор; I и II — полости.
Рисунок 17.13 - Газовая расходомерная установка с вращающимся кольцевым мерником
Но по соотношению (17.33) можно определить влияние отклонения параметров измеряемой среды на погрешность. Кроме основной погрешности при измерении ротаметрами могут возникнуть дополнительные погрешности, главной из которых является погрешность от отклонения оси ротаметра от вертикали, которую вычисляют по формуле (17.34)

_  (1 
^{) 100%} , (17.34)

Поверку ротаметров проводят в соответствии с ГОСТ 8.122 – 99 «ГСИ. Ротаметры. Методы и средства поверки». Поверку жидкостных ротаметров проводят либо на специальных установках, либо на универсальных расходомерных поверочных стендах и установках. Поверку газовых ротаметров проводят на установках с образцовыми газовыми меринками. Схема одной из таких установок приведена на рисунке 17.13. Надо знать, что расходомерные

установки для поверки и градуировки ротаметров должны быть аттестованы органами государственной метрологической службы или ведомственными метрологическими службами.

3.