Струйные расходомеры

Одним из основных элементов любого струйного счетчика-расходомера, независимо используется он при коммерческом учете природного газа в промышленном или бытовом секторах, является струйный автогенератор (САГ). Рассмотрим более детально работу струйного автогенератора, который схематично представлен на рис. 8.13.

Рис. 8.13. Струйный автогенератор (САГ)

Струйный автогенератор представляет собой струйный бистабильный элемент, приемные каналы 3, 7 которого соединены каналами обратной связи 4, 9 с соплами управления 5, 8.

Работа САГ заключается в следующем. Струя вещества, вытекающая из сопла 1 в рабочую камеру, отклоняется к одной из стенок, например к стенке 2, и прижимается к ней давлением, которое создается потоком, отраженным вогнутым дефлектором в область между струей и стенкой. Струя течет вдоль стенки 2 и попадает в приемный канал 3, в результате торможения потока давление в канале 3 по сравнению с давлением в камере и канале 7 повышается. Это вызывает разгон среды в канале обратной связи 4. Через промежуток времени запаздывания в линии t„ расход в сопле управлений 5 достигает величины расхода переключения Qcp, что приводит к отрыву струи от стенки 2 и перемещение ее к стенке. Струя достигает стенки 6, и через отрезок времени запаздывания в струйном элементе t_зап. в канале 7 повышается давление (при этом в канале 3 оно становится равным давлению в камере). Спустя промежуток времени t„ — время прохождения по каналу обратной связи 9 — расход в сопле управления 8 достигает величины Qcp в канале управления 8, и струя перемещается к стенке 2, через отрезок времени t_зап. повысится давление в канале 3, и начнется новый период колебания, т.е. возникают устойчивые автоколебания струи. Частота переключений пропорциональна расходу газа через сопло питания 1 струйного элемента.

Таким образом, в струйных расходомерах используется принцип создания аэродинамического генератора колебаний с частотой, пропорциональной расходу газа (как и в вихревом расходомере). Измеряется частота переключения струйного генератора, пропорциональная скорости (расходу) газа через устройство:

где Q — измеряемый расход, μ — коэффициент расхода, S — площадь поперечного сечения, Δp — перепад давления, ρ — плотность измеряемой среды.

Соответственно, струйные и вихревые расходомеры имеют ряд общих преимуществ, прежде всего таких, как отсутствие подвижных частей, относительная простота конструкции, нечувствительность к пневмоударам.

Также струйному автогенераторному расходомеру, выполненному на базе стандартного сужающего устройства (СУ), присущи все недостатки, которыми обладает вихревой расходомер, например повышенная чувствительность к искажениям эпюры скоростей потока, а значит повышенные требования к стабильности потока, то есть к длинам прямых участков.