Раздел 7. Измерение расхода. Расходомеры

Тема 7.1 Классификация расходомеров

Расходом вещества в данный момент, или мгновенным расходом, называется количество вещества, проходящее через поперечное сечение трубопровода (канала) в единицу времени. Количество вещества определяют его объемом или массой и измеряют в единицах объема (кубические метры, литры и т.д.) или единицах массы (килограммы, тонны и т.д.). Соответственно различают объемный расход и массовый расход. Приборы, измеряющие мгновенный расход, называются расходомерами. Если количество вещества измеряется за определенный интервал времени (например, сутки, смена, месяц), то такие приборы называются счетчиками количества вещества (счетчик-расходомер). Счетчики осуществляют интегрирование расхода по времени. Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для измерения количества вещества.

Существует много различных признаков, по которым можно класси­фицировать расходомеры (например, по точности, диапазонам измере­ний, виду выходного сигнала и т. п.). Однако наиболее общей является классификация по принципам измерений, по тем физическим явлениям, с помощью которых измеряемая величина преобразуется в выходной сигнал первичного преобразователя расходомера.

По принципу измерений расходомеры классифицируют по следую­щим основным группам (указываемый для каждой классификационной группы расходомеров принцип преобразования относится к их первич­ным преобразователя – датчикам):

1) Расходомеры переменного перепада давления (с сужающими устройствами; с гидравлическими сопротивлениями; центробежные; с на­порными устройствами; струйные), преобразующие скоростной напор в перепад давления.

2) Расходомеры обтекания (расходомеры постоянного перепада – ро­таметры, поплавковые, поршневые, гидродинамические), преобразующие скоростной напор в перемещение обтекаемого тела.

3) Тахометрические расходомеры (турбинные с аксиальной или тангенциальной турбиной; шариковые), преобразующие скорость потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента (лопастей турбинки или шарика).

4) Электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движу­щейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС.

5) Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте увлечения звуковых колебаний движущейся средой.

6) Инерциальные расходомеры (турбосиловые; кориолисовые; гиг­роскопический), основанные на инерционном воздействии массы движу­щейся с линейным или угловым ускорением жидкости.

7) Тепловые расходомеры (калориметрические; термоанемометрические), основанные на эффекте переноса тепла движущейся средой от нагретого тела.

8) Оптические расходомеры, основанные на эффекте увлечения света движущейся средой (Физо-Френели) или рассеяния света движущимися частицами (Допплера).

9) Меточные расходомеры (с тепловыми, ионизационными, магнитными, концентрационными, турбулентными метками), основанные на измерении скорости или состоянии метки при прохождении ее между двумя фиксированными сечениями потока.

В отечественной практике наибольшее распространение получили расходомеры первых двух групп (переменного и постоянного давления).

Тема 7.2 Расходомеры переменного перепада давлений

Действие этих расходомеров основано на возникновении перепада давлений на сужающем устройстве в трубопроводе при движении через него потока жидкости или газа. При изменении расхода величина этого перепада давлений также изменяется. Расходомеры переменного уровня обычно используют для измерения расхода агрессивных и загрязненных жидкостей при сливе их в емкости, находящиеся под атмосферным давлением.

Требования к современному расходомеру:

· высокая надежность работы;

· высокий класс точности;

· возможность замены без изменения режима работы трубопровода;

· низкая трудоемкость при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте;

· токовый и цифровой выходные сигналы;

· большой межповерочный интервал.

Наибольшее распространение получили расходомеры с сужающими устройствами. Они измеряют скорость потока вещества, которая увеличивается при прохождении через сужающее устройство, установленное в трубопроводе. При этом происходит частичный переход потенциальной энергии давления в кинетическую энергию скорости, из-за чего давление перед местом сужения будет больше, чем за суженным сечением. Обычно с помощью таких расходомеров измеряется расход в трубопроводах с диаметром 50-1600 мм.