Приборы измеряющие расход

Одно из главных условий рационального ведения домашней бухгалтерии – строгий учет всех расходов, в том числе и потребления электричества, газа, воды. Для этого каждое жилое помещение должно быть оборудовано специальным прибором – расходомером.

Типы (виды) массовых расходомеров

Устройства, измеряющие массовые и объемные величины, называют массовыми расходомерами. В зависимости от специфики применения различают большое разнообразие расходомеров и счетчиков количества, которые можно распределить на следующие типы:

Критерии выбора и принцип работы массовых расходомеров

При выборе модификации расходомера нужно четко понимать состав измеряемой среды, какова доля твердых частиц, содержание жидкостей, газовых включений. Расходомеры могут использоваться в качестве измерения массового расхода, например, бензина, керосина, дизельного топлива, также сжиженного газа, нефти, мазута, других жидкостей и агрессивных сред при рабочем давлении и рабочей температуре на предприятиях химической, нефтехимической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности и объектах коммунального хозяйства. В основном такие объекты считаются опасными в части воспламенения и требуют в соответствии с нормативами промышленной безопасности обеспечение взрывозащиты. Поэтому еще один критерий при выборе расходомера можно обозначить соответствие использования во взрывобезопасных и взрывоопасных условиях, наличие взрывозащищенного исполнения с определенными видами взрывозащищенности, например, «взрывонепроницаемая оболочка», «искробезопасная электрическая цепь» и с соответствующей маркировкой Ex.

Необходимость применения расходомеров обусловлена помимо измерения массового и объемного расхода еще и плотности, температуры, давления и применения полученной информации для технологических целей и учета расчетно-финансовых операций. Наиболее эффективным способом измерения массового расхода является метод с использованием силы Кориолиса. Расходомеры с таким принципом работы часто называют кориолисовыми расходомерами, у которых выходной сигнал или показания измерения пропорциональны массе протекающего вещества.

Преимущества применения кориолисовых расходомеров в измерении массового расхода

Массовые (кориолисовые) расходомеры позволяют измерять массовый расход жидкостей или газов с высокой точностью до 0,1%. Это их самое главное достоинство и преимущество перед ультразвуковыми, электромагнитными, вихревыми и другими типами расходомеров. Еще одно преимущество кориолисовых расходомеров это определение моментального расхода измеряемого вещества, ведь в первую очередь это датчик-преобразователь моментального расхода, а потом уже и счетчик.

Экономическая выгода от внедрения массовых расходомеров и получение квалифицированной консультации

Что касательно финансовой составляющей, то экономическая выгода от внедрения массового (кориолисового) расходомера заключается в быстрой окупаемости за счет увеличения высокой точности и объективности измерений, уменьшения безвозвратных потерь дорогих коммерческих измеряемых сред (нефть, газ, бензин и др.) и надежности прибора. Хорошее не может стоить дешево, это давно известный факт, а известная пословица «Копейка рубль бережет» в разрезе темы о применении массового (кориолисового) расходомера звучит как «Точность измерения расхода до последней копеечки позволит не тратить рубли попусту».

Но как мы видим, для правильного выбора модификации массового расходомера следует учитывать множество факторов и иметь достаточно сведений о назначении, технических характеристиках, конструкции, условиях эксплуатации, маркировке, составе, принципах работы массового расходомера, обеспечении взрывозащищенности, необходимые для правильной эксплуатации. Для определения таких сведений и получения квалифицированной консультации, а также оказания технической помощи и поддержки следует обращаться к нашим инженерам, ведь если учесть не дешевую стоимость самого массового расходомера несмотря на все его достоинства, права на ошибку при его выборе нет. Весьма вероятно, что Вам удастся найти ответы на все ваши вопросы при обращении к нашим специалистам, и результат не заставит себя долго ждать.

Методы и средства измерений расхода жидкости

В расходомерах такого типа используют зависимость перепада давления от расхода вещества. Расходомеры переменного давления делятся на:

Самым простым и популярным прибором для измерения расхода такого типа является расходомер с диафрагмой, т.е. сужающим устройством потока жидкости.

В трубе ставят сужающее устройство и измеряется разность давления перед диафрагмой и в её отверстии. По разнице давлений рассчитывается расход вещества. Такой тип датчиков прост в изготовлении и может применяться почти для любых видов жидкостей. Но данный метод измерения расхода с трудом применим в системах с малым расходом, в пульсирующих потоках, а также в веществах, меняющих свое состояние.

Расходомеры постоянного перепада давления

Расходомеры постоянного перепада давления также известны как расходомеры обтекания. Принцип действия таких расходомеров основан на реакции чувствительного элемента на напор. Ярким примером является ротаметр. Ротаметр имеет форму вертикальной конической трубы, в которой находится поплавок специальной формы. Вещество движется вверх по трубе и поднимает поплавок, пока силы, поднимающие поплавок, и сила гравитации не равновесятся.

Оптические расходомеры

Оптические расходомеры измеряют расход вещества, используя зависимость оптических эффектов от скорости движения вещества.

Такие расходомеры используют эффект Физо-Френеля. С помощью этого эффекта определяют зависимость скорости света в движущейся среде и скорость движения среды. Оптические расходомеры применяют в агрессивных средах и в условиях высоких и низких температур.

Акустические расходомеры

Принцип действия акустических расходомеров основан на измерении эффекта, возникающего при прохождении акустических колебаний через вещество. Акустические расходомеры называют ультрозвуковыми, потому что большинство из них работает в ультразвуковом диапазоне.

К ультразвуковым расходомерам относятся:

Наибольшее применение получили ультразвуковые расходомеры, которые измеряют разность времени прохождения колебаний по потоку и против него. На таком принципе основан датчик Dynasonics TFXL.

Ультразвуковые расходомеры могут применяться в агрессивных средах, в диэлектрических средах и в трубах почти любого диаметра. Точность измерения таких расходомеров высокая в широком диапазоне. Ультразвуковые расходомеры чаще применяют как прибор для измерения расхода и количества жидкости, так как газ имеет малое акустическое сопротивление и в нем труднее получить акустические колебания. Также ультразвуковые датчики сильно зависят от степени загрязненности вещества. Длина волны должна быть на порядок больше диаметра твердых частиц.

Электромагнитные расходомеры

Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на законе Фарадея. Поток жидкости помещают между полюсами магнита и замеряют ЭДС. Применяют как постоянные магниты, так и электромагниты, питаемые переменным током. Труба в зоне установки расходомера должна быть выполнена из непроводящего немагнитного материала.

Электромагнитные расходомеры применяют в различных областях, в том числе в медицине, биохимической и пищевой промышленности, так как они малоинертны, устанавливаются снаружи трубопровода, позволяют измерять очень малые расходы. К недостаткам электромагнитных расходомеров можно отнести следующие: они не могут применяться для измерения расхода веществ с малой электропроводностью, расходомеры чувствительны к неоднородностям, турбулентностям, паразитным токам заземления.

Расходомеры могут забивать трубы металлическим мусором.

Кориолисовые или массовые расходомеры

Данный вид приборов использует эффект Кориолиса для измерения массового расхода. Принцип действия кориолисового расходомера основан на измерении разницы фаз колебаний на входе и на выходе измерительных трубок. Рассмотрим как это работает на примере расходомера RCT 1000. Катушка возбуждения создает колебания в расходомерной трубе. Когда жидкости нет, колебания на измерительных катушках совпадают по фазе. Но при наличии потока начинает действовать сила Кориолиса, из-за которой колебания на входе и на выходе начинают отличаться. Зная разность фаз колебаний, расходомер определяет массовый расход. Плотность жидкости определяется по периоду колебаний.

Вихревые расходомеры

Вихревые расходомеры используют эффект вихревой дорожки Кармана для измерения расхода. За телом обтекания в потоке образуется система вихрей. Частота вихрей пропорциональна скорости потока. Пульсации давления, возникающие в потоке вихрей за телом обтекания, регистрируются датчиками. Такой тип расходомеров обеспечивает низкую относительную погрешность +(0,2-1,5)% в широком динамическом диапазоне.

Тепловые расходомеры

Тепловые расходомеры основаны на измерении скорости потока по эффекту теплового нагрева потока или тела в потоке. Тепловые расходомеры делятся на следующие виды: калориметрические, термоконвективные и термоанемоментрические.

Поверка приборов учета

Со временем точность показаний любого прибора снижается. Поэтому все расходомеры нужно систематически поверять. Существуют следующие виды поверки:

Есть два способа поверки приборов учета:

Первый вариант не очень удобный, так как требует много времени и денег. Нужно пригласить специалиста, который снимет прибор, установит перемычку, а затем вмонтирует счетчик после поверки обратно.

К тому же процесс поверки прибора может занять целый месяц, а в это время плата за газ или воду будет рассчитываться по среднему расходу за предыдущие 6 месяцев, а не по факту потребления. Если прибавить сюда же расходы на пломбировку расходомера и оплату самой поверки, сумма получится внушительная.

Многие владельцы предпочитают выполнять поверку приборов без снятия. К преимуществам этого варианта относится быстрота выполнения процедуры и отсутствие дополнительных расходов на пломбировку, демонтаж и оплату по средним значениям.

Виды расходомеров

Расходомер – это прибор учета жидкости или газа в помещении. На бытовом уровне прибор часто называют счетчиком, хотя это и неправильно. Расходомеры монтируют прямо на трубе, по которой проходит вода или газ, или рядом с ней. Измерительные приборы различаются между собой по типу конструкции и принципу действия.

В основе этих измерителей лежит принцип электромагнитной индукции Фарадея. В таких приборах проводящая жидкость, например, вода, проходит между магнитными полюсами, тем самым создавая ЭДС. Расходомер замеряет напряжение между электродами и высчитывает объем жидкости, проходящей по магистрали.

Этот метод надежен и точен, ведь сам по себе прибор не влияет на скорость движения жидкости. Расходомеры этого типа особенно долговечны, так как в них нет движущих элементов.

Преимущества электромагнитных приборов – это приемлемая цена, отсутствие деталей в поперечном разрезе и обширный диапазон замеров.

Недостаток только один: прибор реагирует на внешние осадки.

В прибор учета вмонтирован передатчик ультразвуковых импульсов (УЗС). При движении жидкости по магистрали происходит снос ультразвуковой волны. Вследствие этого изменяется время попадания сигнала в приемник. При движении сигнала через струю время прохождения увеличивается, если импульс следует против потока, а если вдоль – уменьшается.

Ультразвуковые приборы учитывают объемный расход воды на основе разности времени прохождения УЗС по течению потока и против него.

Преимущества ультразвуковых приборов – выгодная стоимость, отсутствие в поперечном разрезе подвижных и неподвижных деталей, средний диапазон замеров и возможность монтажа на трубопроводы большего диаметра.

К недостаткам можно отнести чувствительность прибора к осадкам, вибрациям и перекосам потока (однолучевые приборы).

Счетчики перепада давления

Действие данного типа расходомеров основано на замерах перепадов давления, возникающих при прохождении энергоносителя через сопло, шайбу или другое сужающее устройство. В этом сужении скорость потока изменяется, давление растет: чем скорость потока выше, тем расход больше.

Преимущество этой модели заключается в отсутствии подвижных частей.

Из недостатков стоит отметить малый диапазон измерений, чувствительность прибора к осадкам и наличие механической преграды для жидкости в виде сопла или шайбы.

Вихревые расходомеры замеряют частоту колебаний, возникающих в потоке жидкости или газа, когда те обтекают препятствия.

Преимущество прибора – отсутствие в корпусе подвижных элементов.

Среди недостатков стоит отметить препятствия в поперечном разрезе, ограничение по значениям, чувствительность к перепадам температур. К тому же прибор реагирует на вибрации.

Тахометры измеряют скорость вращения, количество оборотов крыльчатки или турбины в потоке газа, пара или воды. Принцип действия прибора не зависит от того, какая деталь в нем установлена: турбина или крыльчатка. Разница заключается в том, что крыльчатка вращается перпендикулярно потоку, а турбина – параллельно.

Главные преимущества прибора – невысокая цена, отсутствие необходимости подключения к электричеству.

Недостатки тахометра – механические препятствия при движении жидкости, небольшой динамический диапазон, значительные погрешности в замерах, частые поломки и короткий срок эксплуатации. Большое значение имеет и качество воды, так как примеси влияют на точность замеров.

В основу работы данных расходомеров положен эффект Кориолиса: изменение фаз механических колебаний U-образных патрубков, внутри которых и движется пар, газ или жидкость. Сила Кориолиса, воздействующая на стенки колеблющегося патрубка, изменяется под давлением пара или воды.

Положительные качества прибора – прямые замеры массового расхода, нечувствительность к осадкам, отсутствие препятствий во внутреннем разрезе, независимость результатов измерений от электропроводности.

Недостатки расходомера – высокая цена, сложность в изготовлении и чувствительность к вибрациям.

Назначение расходомеров

Некоторые типовые решаемые расходомерами задачи:

Области применения расходомеров

Расходомеры требуются во множестве сфер:

Типы расходомеров

Расходомеры можно поделить на несколько основных групп по специфике применения, а также по принципу действия.

Группы расходомеров по специфике применения

Расходомеры устанавливают на пар, газ, воду и другие жидкости. Самые востребованные приборы учета сегодня – расходомеры, которые определяют давление исходя из изменений значений, которые возникают в трубопроводе из-за прибора сужения.

При выборе измерителя нужно учесть такие критерии:

Кроме того, есть датчики расхода, которые адаптируются под разные эксплуатационные условия.

Принцип работы расходомера

Принцип действия расходомера строится на законе электромагнитной индукции. Согласно ему, ЭДС в проводнике находится в прямой зависимости от скорости перемещения проводника в магнитном поле. В индукционных приборах в качестве проводника выступает измеряемая электропроводящая жидкость.

Работа приборов с сужающим устройством основывается на изменении потенциальной энергии замеряемого вещества при прохождении через зауженное сечение трубы. Скорость потока в последнем увеличивается, поэтому и давление в узком сечении ниже статического давления перед сужающимся участком.

Круглое отверстие внутри сужающего устройства расположено концентрично относительно стенок трубы, его диаметр меньше внутреннего диаметра трубопровода. Прибор с сужающим устройством оборудован бесшкальным дифманометром в комплекте с самопишущим вторичным устройством.