Расходомер что это такое

Ультразвуковые фазового сдвига

Расходомеры теплового пограничного слоя

1. ↑ Lipták, Flow Measurement, p. 85
2. ↑ American Gas Association Report Number 3

Расходомер — прибор, измеряющий расход вещества, проходящего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство со счетчиком и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком.

Расходомеры бывают следующих типов.

Во многих хозяйственных отраслях возникает потребность в учете расхода тех или иных материалов – жидких, газообразных или сыпучих. Для этого существует класс измерительных приборов, известных под названием расходомеры. Применение такого оборудования позволяет упростить и автоматизировать проведение замеров, а также гарантировать при этом получение достоверных сведений.

С помощью расходомера определяют объем или массу какого-либо продукта или среды, которые прошли через сечение трубопровода за определенный отрезок времени. Ниже мы подробнее рассмотрим, как работает расходомер, устройство и принцип действия разных типов таких приборов, как выбрать те или иные виды подобного оборудования и как обеспечить их корректную работу.

Оптические расходомеры используют свет для определения расхода.

Расходомеры на основе двух лазерных лучей

Маленькие частички, которые неизбежно содержатся в природных и промышленных газах, проходят через два лазерных луча, направленных на поток от источника. Свет лазера рассеивается, когда частичка проходит через первый лазерный луч. Рассеяный лазерный луч поступает на фотодетектор, который в результате генерирует электрический импульсный сигнал. Если та же самая частица пересекает второй лазерный луч, то рассеяный лазерный свет поступает на второй фотодетектор, который генерирует второй импульсный электрический сигнал. Измеряя интервал времени между двумя этими импульсами, можно вычислить скорость газа по формуле V = D / T, где D — расстояние между двумя лазерными лучами, Т — время между двумя импульсами. Зная скорость потока, можно определить расход (Q = VS, где S — площадь поперечного сечения потока).

Основанные на лазерах расходометры измеряют скорость частиц — параметр, который не зависит от теплопроводности, вида газа или его состава. Лазерная технология позволяет получать очень точные данные, причём даже в тех случаях, когда другие методы применять не удаётся или они дают большу́ю погрешность: при высоких температурах, малых расходах, высоких давлениях, высокой влажности, вибрациях трубопроводов и акустическом шуме.

Оптические расходометры способны измерять скорости потока от значений 0.1 м/с до более чем 100 м/с.

Расходомеры применяются для измерения массового либо объемного расхода рабочей среды, что необходимо для корректного ведения технологического процесса, а также учета использования реагентов, химикатов, энергоносителей и продуктов переработки.

Агрегатное состояние веществ: газ, жидкость, суспензия, пар, при рабочих условиях. Также важно чтобы во время работы расходомера не осуществлялся фазовый переход из одного агрегатного состояния в другое, т. к это негативно сказывается на сроке службы прибора и точности измерений.

Химический состав: В случае смеси из различных веществ – химический состав отдельных компонентов, их доля (объемная, массовая, мольная) в смеси. По химическому составу, а также рабочим условиям возможно определить физические свойства среды, необходимые для оценки работоспособности расходомера в текущих условиях. Химический состав также позволяет оценить совместимость среды с материалом корпуса и уплотнений расходомера.

Диапазон рабочих расходов: При определении верхнего предела измерения лучше сделать запас в 5-15%, однако некоторые расходомеры могут давать показания и для расходов более 100% верхнего предела измерения (ВПИ), но паспортная точность гарантируется только при расходах менее 100%. Нижний предел измерения также важен, т.к. не бывает расходомеров, измеряющих расход от 0 до 100% ВПИ. Всегда есть нижний предел измерения, ниже которого прибор не способен обеспечить паспортную точность.

Рабочий диапазон температур среды: очень низкие и высокие температуры требуют специальных методов измерения, либо переноса точки измерения в часть системы, где температура среды ближе к комнатной.

Рабочий диапазон давлений среды: как при высоком давлении, так и в условиях вакуума, страдает ресурс прибора, также изменяются требования к самому прибору.

Наличие посторонних включений. Пары воды и масла, твердые частицы в газе, взвешенные частицы и пузырьки газа в жидкости и т.д. Так, конденсация среды внутри газового расходомера может приводить к ухудшению его точности, а при накоплении твердых частиц в измерительной части расходомера может произойти выход прибора из строя. Для ряда жидкостных расходомеров с подвижными частями наличие растворенного воздуха будет приводить к кавитации, разрушающей корпус прибора.

Стабильность потока. На этапе подбора прибора необходимо определиться, будет ли поток постоянным, или он будет разрываться. Труба заполнена полностью или частично.

Коррозионные свойства. Может ли среда при условиях эксплуатации повредить корпус, уплотнения расходомера и встроенные датчики. В данном критерии учитываются также включения в рабочую среду.

Параметры места эксплуатации. Диапазон температуры, влажности окружающей среды по месту эксплуатации, степень пыле- и влагозащиты, взрывозащита, коррозионное воздействие на расходомер извне, наличие источников мощного электромагнитного излучения.

Термические массовые расходомеры

Данный тип расходомеров выполняет измерения массового расхода, определяя теплоотвод от нагретой поверхности. Датчик состоит из двух равных по массе элементов с точно подобранными термометрами сопротивления. Опорный сенсор измеряет температуру контролируемой среды (до +200 °С); второй термометр сопротивления измеряет температуру нагретого сенсора. Мощность, подводимая к нагревателю, меняется так, чтобы поддерживать постоянную положительную разность температуры относительно опорного значения. Между подводимой мощностью и массовым расходом существует физическая зависимость, имеющая нелинейный характер. Микропроцессор, входящий в состав прибора, определяет по требуемой мощности соответствующее значение массового расхода, используя для этого калибровочную кривую. Измеряется также и температура, по которой определяется температурная поправка к массовому расходу во всем диапазоне рабочих температур прибора.

• – Прямое измерение массового расхода воздуха и газов.
• – Не требуется поправка на температуру и давление.
• – Широкий динамический диапазон измерений 100:1.
• – Высокая чувствительность при измерении малых расходов.
• – Малое падение давления.
• – Значения текущего расхода, температуры и суммарного расхода можно передавать по протоколу HART®.
• – Рабочая температура до +200 °C.
• – Высо рабочее давление, в зависимости от типа монтажа на технологическом оборудовании.
• – Замена зонда может быть выполнена на месте установки.
• – Предусмотрена защита датчика на случай слишком глубокого ввода в трубу.
• – Дополнительно: – устройство для “горячего” ввода и извлечения зонда (позволяющие не приостанавливать технологический процесс) или клапан с обжимным фитингом.

Датчики расхода измеряющие перепад давления

Принцип действия расходометров этого типа основан на эффекте Вентури. Вентури-расходомер сужает поток жидкости в некотором устройстве, и датчики давления измеряют разницу давлений перед указанным устройством и непосредственно в месте сужения. Этот метод измерения расхода широко используется при транспортировке газов по трубопроводам, и использовался ещё во времена Римской империи.

ISO 5167 Дисковая диафрагма

Расходомеры на основе трубки Пито измеряют динамическое давление в застойной зоне потока (англ.).

С помощью уравнения Бернулли, и зная динамическое давление, можно определить скорость потока, а значит, и объёмный расход (Q=SV, где S — площадь поперечного сечения потока, V — средняя скорость потока).

Сумматор

Программный сумматор выводит на дисплей девятизначное значение суммарного расхода, отображаемое в единицах измерения, выбранных пользователем. Использование электронно-перепрограммируемого ПЗУ для хранения значений суммарного расхода устраняет необходимость в резервных аккумуляторах и обеспечивает максимальную сохранность данных в случае перерыва в электроснабжении. Сумматор можно установить на нуль с помощью дисплейного модуля или HART.

Для выбранных газов, используя ранее полученные калибровочные данные воздух-газ, можно выполнить эквивалентную калибровку по воздуху.

Для зондов предусмотрены различные варианты соединений с контролируемой средой, включая резьбовые и фланцевые, а также монтаж с использованием обжимного фитинга. Зонд можно устанавливать в трубы диаметром не менее 1 1/2″ (при использовании резьбового соединения – не менее 2″/DN 50).

Датчик защищен от повреждения на случай удара о “дно” при слишком глубоком вводе в трубу. При монтаже зонда с использованием обжимного фитинга можно отрегулировать положение датчика в трубе, чтобы добиться оптимального расположения. Обычно такое расположение достигается, если низ зонда находится на 25 мм ниже осевой линии трубы.

Каждый расходомер калибруется на заводе-изготовителе на определенный тип газа и требуемый расход. Конфигурирование прибора выполняется по информации о конкретной области применения. Благодаря этому прибор можно установить и сразу же ввести в эксплуатацию, не проводя настройку на месте установки.

Сжатый воздух или газ

Измерение массового расхода в различных газопроводах для получения информации об использовании газов на предприятии, позволяющей организовать их распределение внутри предприятия.

• – прямые измерения массового расхода
• – широкий динамический диапазон
• – определение суммарного расхода
• – простота монтажа

Трубопроводы факельных установок

Измерение расхода в различных точках трубопроводов факельных установок.

• – хорошая чувствительность при измерении малых расходов
• – широкий динамический диапазон
• – легкость демонтажа для очистки

РАСХОДОМЕРЫ И СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА

РАСХОДОМЕРЫ И СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА

устройства для измерения количества, расхода и скорости течения жидкостей или газов. Тип используемого для измерений устройства зависит от измеряемой характеристики, величины объемного расхода и требуемой точности измерений. Большинство измерительных устройств этого типа можно отнести, как правило, к одной из следующих трех широких категорий: наполнительные системы, манометрические системы напорного действия и тепловые расходомеры. Ниже описываются примеры таких систем.
Наполнительные расходомеры. В системах наполнительного действия регистрируются времена заполнения жидкостью одной или нескольких камер, объемы которых известны.
Расходомер с качающимся диском. Обычно расходомер с качающимся диском или качающейся пластиной используют для измерения расхода холодной (при температуре не выше 32° С) воды в бытовых условиях, когда не требуется высокая точность измерений. Измерительная камера делится пополам диском, который может свободно качаться, т.е. отклоняться вверх и вниз, совершая машущие движения. Последовательные объемы воды проходят через камеру поочередно над диском и под ним. Механически связанный с диском редуктор приводит в движение счетное устройство, которое регистрирует количество прошедшей жидкости на циферблате, проградуированном в литрах или кубометрах.

Преобразователи расхода. В таких преобразователях расход жидкости определяют по скорости вращения крыльчатки (вертушки), приводимой в действие потоком. Скорость вращения пропорциональна скорости потока. Вращающаяся головка вертушечного расходомера приводит в действие счетное устройство.
Манометрические системы напорного действия. Дифференциальный манометр является устройством, которым можно измерять разность давлений в двух последовательных точках по тракту трубы. Можно показать, что скорость течения жидкости пропорциональна квадратному корню из этого перепада давления, так что по измеренной разности давлений можно определить расход жидкости. Разность давлений можно определить визуально по разности высот столбов ртути в манометрических трубках или при помощи манометра с сильфонной трубкой Бурдона, который градуируют непосредственно в единицах объемного расхода. Дифманометр может быть снабжен интегрирующим устройством для определения полного объема жидкости, прошедшей за некоторый промежуток времени.

Трубка Пито. Трубки Пито, или приемники полного давления, традиционно применяют для измерения скорости потока (например, на самолетах). Они удобны как для измерений в фиксированной точке, так и для измерения распределений скорости. Жидкость, движущаяся по трубе, будет подниматься в открытой сверху манометрической трубке до высоты hs (в трубке А на рис. 1,а). Высота hs показывает, насколько статическое давление в жидкости больше барометрического (атмосферного), и называется статическим напором. Следовательно, hs = ps/rg, где ps – разность между статическим давлением в потоке жидкости и барометрическим давлением, r – плотность жидкости и g – ускорение силы тяжести. Отметим, что измерительное отверстие в стенке трубы выполняется строго перпендикулярно к направлению течения, и, следовательно, высота подъема жидкости в манометрической трубке характеризует только статическое давление и не зависит от скорости течения. Если эту трубку опустить внутрь трубы и изогнуть под углом 90°, направив ее приемное отверстие навстречу потоку (трубка В на рис. 1,а), то жидкость перед ним будет тормозиться до нулевой скорости. Теперь высота столба будет складываться из статического напора и дополнительной высоты, называемой скоростным напором. Эта сумма называется полным напором. Скоростной напор определяется изменением импульса жидкости перед трубкой при изменении ее скорости от V до нуля.

Рис. 1. ТРУБКИ ПИТО для течений жидкостей (а) и газов (б). А – манометр статического давления; В – манометр полного давления; С – дифференциальный манометр, измеряющий скоростной напор в миллиметрах ртутного (водяного) столба.

Скоростной напор равен разности между высотой ht столба полного напора и высотой hs. Скорость течения можно вычислить по формуле

<img src="https://dic.academic.ru/pictures/enc_colier/image554.jpg"
Вместо двух трубок А и В (рис. 1,а) можно использовать комбинированную трубку С, и разность высот уровней ртути в двух коленах трубки будет характеризовать скоростной напор. Вследствие более высокой плотности ртути (13,5 г/см3) разность высот ее столбов будет в 1/12,5 раз меньше соответствующей разности высот двух столбов воды и, следовательно, очень длинные трубки не понадобятся. Если по трубе течет газ, то через измерительную трубку с открытым концом, такую, как трубка А на рис. 1,а, будет происходить его утечка. Подходящие для этого случая конструкции показаны на рис. 1,б. Вода в U-образной трубке не только изолирует газ от атмосферы, но и служит для определения величины измеряемого напора. Если hв – разность уровней столбов воды в измерительном устройстве, то соответствующую высоту газового столба hг (напор) можно вычислить по формуле

<img src="https://dic.academic.ru/pictures/enc_colier/image555.jpg"

где rв и rг – плотности воды и газа соответственно.
Расходомер Вентури. Расходомер Вентури (рис. 2) представляет собой сужение, или горло, в тракте трубопровода постоянного сечения. В горле скорость возрастает, а давление соответственно уменьшается. Разность статических давлений на входе и в горле регистрируется дифференциальным манометром, и расход жидкости определяется по формуле

<img src="https://dic.academic.ru/pictures/enc_colier/image556.jpg"

где Q – объемный расход жидкости, измеряемый в м3/с, А1 и А2 – площади поперечных сечений на входе и в горле соответственно, r – плотность жидкости, (p1 – p2) – разность статических давлений на входе и в горле и С – определяемый экспериментально коэффициент расходомерного насадка, принимающий значения, как правило, от 0,95 до 0,99. Введение коэффициента насадка отражает потери давления внутри расходомера.

Рис. 2. РАСХОДОМЕР ВЕНТУРИ измеряет разность давлений и расход.

Это уравнение (с равным единице коэффициентом насадка) непосредственно следует из уравнения Бернулли (см. ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА) и уравнения неразрывности Q = A1V1 = A2V2. Член (p1 – p2)/r в приведенном уравнении пропорционален разности высот двух столбов ртути. В случае течения газа это уравнение несколько видоизменяется за счет появления дополнительного множителя, учитывающего сжимаемость газа. Выходной (расширяющийся) конус трубы Вентури предназначен для расширения проходного сечения потока до прежнего значения. Суммарные потери давления в трубе Вентури составляют от 5 до 20%. Аналогичным устройством для измерения расхода является диафрагма (мерная шайба), или тонкая пластина с круглым калиброванным отверстием в центре, устанавливаемая в поперечном сечении расходной трубы. Диафрагма выполняет ту же роль, что и сужение в расходомере Вентури.

Тепловой расходомер. Газовый расходомер этого типа представляет собой трубу, внутри которой установлен электрический нагреватель. В соответствии с показаниями двух термометров сопротивления, установленных перед нагревателем и за ним, приводится в действие регулятор электрического тока, который автоматически поддерживает постоянную (равную, например, 1° С) разность температур газа в выходном и входном сечениях. Чем больше скорость газа, тем больше потребляемый ток. Так как удельная теплоемкость газа известна, счетчик электрической энергии можно проградуировать в единицах расхода воздуха в м3.
См. также ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА.
ЛИТЕРАТУРА
Цейтлин В.Г. Расходоизмерительная техника. М., 1977 Андронов И.В. Измерение расхода жидкостей и газов. М., 1981 Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., 1989

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество.
.

Смотреть что такое “РАСХОДОМЕРЫ И СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА” в других словарях:

Применение и параметры выбора расходомеров

Такое измерительное оборудование широко используется во многих промышленных и хозяйственных отраслях – пищевой, химической и нефтегазовой, в энергетике, при организации фармацевтических производств. Также их применяют при подаче воды или газа потребителям, в системах водоотведения и во множестве других случаев.

Разные типы расходомеров применяются для работы с различными по физическим параметрам средами:

• Для замера расхода жидкостей – это могут быть вода, топливо, сжиженный газ, технические или пищевые жидкости, любые другие жидкие среды.
• Для учета объемов газовых сред – востребованы в газодобывающей отрасли или при коммерческой поставке газа потребителям, при измерении объемов воздушных или газовых смесей при организации техпроцессов.
• Для измерения объема вязких жидкостей – потребность в этом возникает как в пищевом производстве (мед или майонез), так и в промышленности (бетонные смеси).
• Для контроля сыпучих сред – также применяются в производственных отраслях, где используются порошковые продукты (песок или различные сухие смеси).

Помимо замера расхода жидкостей, газов или сыпучих материалов применение современных расходомеров позволяет решить многие задачи по автоматизации технологических или хозяйственных процессов. Такие приборы могут быть подключены к автоматизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП), а используя поступающие с них данные, система в автоматическом режиме корректирует работу оборудования.

Помимо физического принципа действия все производимые приборы такого типа имеют ряд критериев, которые необходимо учитывать при выборе:

• Пропускная способность.
• Допустимая погрешность.
• Диапазон рабочих температур.
• Параметры рабочей среды.
• Диапазон значений при измерении.
• Санитарные характеристики.
• Возможность подключения регистрирующей аппаратуры или потребность в применении дополнительных устройств для работы расходомера.

Уточнить параметры приобретаемого оборудования можно у продавца или изучить прилагаемую к расходомеру инструкцию (руководство по эксплуатации).

Расходомер

Расходомер

I

        в технике, прибор для измерения расхода — объёма или массы среды, протекающей через прибор в единицу времени. Используется для контроля и учёта жидкости, пара или газа при их производстве, отпуске, потреблении и хранении, а также служит для регулирования технологических и теплоэнергетических процессов в автоматических системах контроля и регулирования. Р., работающие в течение произвольного промежутка времени, называются счётчиками жидкости и газа; они могут использоваться как самостоятельными приборы или входить в измерительный узел топливо-маслораздаточной колонки и т.п. установок. Иногда Р. снабжают интеграторами — устройствами для суммирования измеряемых масс или объёма.

         Наибольшее распространение получили Р. переменного и постоянного перепада давления. К Р. переменного перепада давления относятся Дифманометры, при использовании которых перепад давления в трубопроводе создаётся сужающими устройствами (Диафрагмами, соплами (См. Сопло), Вентури трубой (См. Вентури труба) и т.п.). В Р. постоянного перепада давления изменяется площадь проходного сечения, а перепад до и после него остаётся неизменным. Такого типа Р. выполняются с погружным поплавком или поршнем. В некоторых случаях, когда невозможно применять Р., скорость потока измеряют с помощью напорных трубок, гидравлических вертушек и Анемометров в нескольких точках трубопровода и вычисляют скорость потока в каком-либо его сечении. Объёмный расход определяют, умножая скорость на площадь сечения. Этот метод применим при различных испытаниях, когда временная установка Р. нецелесообразна. В некоторых Р. (главным образом специального назначения) используют индукционные, ультразвуковые, радиоактивные и др. методы измерений.

Лит.: Правило 28—64. Измерение расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами, М., 1964; Кремлёвский П. П., Расходомеры, 2 изд., М. — Л., 1963; Автоматизация, приборы контроля и регулирования. Справочник, книга 2, М., 1964.

Г. Г. Мирзабеков.

II

        в физиологии, прибор для измерения объёмной скорости кровотока в кровеносном сосуде (флоуметрия) или потока выдыхаемого воздуха (пневмотахометрия). Объёмную скорость кровотока, т. е. количество крови, протекающее через поперечное сечение кровеносного сосуда в единицу времени (мл/мин), обычно определяют по величине линейной скорости движения крови через отрезок трубки известного сечения. Линейную скорость кровотока, т. е. усредненную скорость движения частиц крови в данном участке кровеносного сосуда, измеряют: а) по скорости перемещения пузырька воздуха, вводимого в кровоток; б) по разности давления крови в 2 точках, расположенных до и после суженного участка трубки, по которой проходит кровь (аналогичную схему имеет пневмотахометр); в) по степени охлаждения нагретого спая термопары (См. Термопара) или Термистора протекающей кровью; г) по разности скоростей распространения ультразвука в крови при его движениях против потока крови и по его направлению; д) по значению электрического потенциала, возникающего в крови (как в проводнике второго рода — см. Индукция электромагнитная), движущейся перпендикулярно магнитному полю сильного электромагнита. Иногда применяют и др. типы Р., например кровяные часы, ротаметры, турбинные Р., газовые часы.

Н. К. Сараджев.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
.

Смотреть что такое “Расходомер” в других словарях:

Обслуживание и контроль

К такому оборудованию предъявляются высокие требования в плане стабильности и точности работы, ведь от достоверности получаемых результатов измерений во многом зависит правильность протекания технологических процессов и общая эффективность производства.

Для того чтобы обеспечить точность измерений, проводится поверка таких приборов. Различают несколько видов поверки:

• Первичная – выполняется сразу после изготовления.
• Периодическая (или плановая) – сроки такой аттестации указаны в прилагаемом к расходомеру руководстве или паспорте.
• Внеплановая – проводится при утрате документов о прохождении поверки, ремонте прибора или при срыве пломбы.

Выполнять поверку расходомеров любого типа должны специалисты аккредитованной организации – только в этом случае выданные документы имеют юридическую силу.

Вихревые расходомеры

Принцип действия вихревого расходомера основан на явлении Кармана. Тело обтекания, помещенное в поток, проходящий через вихревой расходомер, создает после себя чередующиеся вихри, представляющие собой две вихревые дорожки, которые называются дорожками Кармана. В одной дорожке вихри вращаются по часовой стрелке, в другой – против. Вихри образуются в вихревом расходомере один за другим поочередно, сначала с одной стороны тела обтекания, затем – с другой, создавая неоднородность давления в окружающем потоке газа или жидкости. Расстояние между вихрями (длина волны возмущения) является измеряемой константой.

За телом обтекания вихревого расходомера расположен датчик скорости, который фиксирует прохождение вихрей. Считая количество вихрей, проходящих мимо датчика скорости в единицу времени (частоту), вычислитель вихревого расходомера определяет полный объем рабочей среды.

Сенсор скорости вихревого расходомера включает в себя пьезоэлектрический элемент, измеряющий частоту вихрей. При образовании вихря на пьезодатчик действует деформирующая сила, которая преобразуется в электрический сигнал. Частота этого переменного сигнала пропорциональна частоте образовавшихся вихрей.

Электромагнитные расходомеры

Электромагнитные расходомеры применяют для измерения расхода электропроводящих жидкостей.

Расходомер представляет собой отрезок трубы из нержавеющей стали, с расположенными снаружи полюсами электромагнита, в котором по оси расположены токосъемные электроды. Участок трубопровода по обе стороны от электродов покрыт электроизоляцией. Роль проводника в таком расходомере выполняет электропроводная жидкость, перемещающаяся по трубопроводу и пересекающая магнитное поле электромагнита. В жидкости будет возникать пропорциональная скорости ее движения ЭДС. Степень агрессивности для таких приборов определяется материалом изоляции трубы и электродов первичного преобразователя.

Различные типы и принципы действия расходомеров

Существует несколько типов расходомеров, устройство и принцип работы которых сильно отличаются. Они предназначены для различных условий использования и измерения расхода разных сред.

Электромагнитные

Действие расходомера этого типа основано на физическом явлении электромагнитной индукции. Токопроводящая жидкость (например, вода), проходя между полюсами магнита, вызывает возникновение слабого электрического тока, величина которого измеряется прибором. Расходомер переводит напряжение между электродами в объем воды, проходящей по магистрали.

К преимуществам таких приборов можно отнести их долговечность, ведь тут нет подвижных деталей, а значит, тут практически нечему сломаться или износиться. Также они не влияют на скорость движения жидкости. Однако есть у них и недостаток – при наличии сторонних электромагнитных воздействий или изменении токопроводящих свойств жидкости (например, в случае попадания сторонних веществ) показания прибора могут оказаться неточными.

Ультразвуковые

Устройство расходомера такого типа включает в себя генератор ультразвуковых импульсов, которые проходят через жидкость в трубе и попадают на датчик приемника. Время запаздывания импульса при прохождении против и вдоль потока жидкости различается, на основании разности времени прибор рассчитывает объемный расход воды.

Среди преимуществ этих устройств стоит отметить доступную стоимость, возможность установки на трубы большого диаметра и отсутствие элементов в канале трубы. Однако следует учитывать, что такие приборы достаточно чувствительны к ряду факторов – так, наличие посторонних включений в воде или стороннее вибрационное воздействие могут снизить точность измерения.

Счетчики перепада давления

При использовании таких приборов в канале трубы устанавливается сужающее устройство, в роли которого могут выступать шайба или специальное сопло. Прибор анализирует перепад давления при прохождении жидкости через препятствие, на основании полученных результатов рассчитывая скорость потока и расход.

Такое решение также имеет преимущество в виде отсутствия подвижных элементов, что обеспечивает высокую надежность и долговечность прибора. К минусам можно отнести относительно небольшой диапазон измерений и присутствие в трубе механической преграды.

Вихревые

Эксплуатация расходомера этой разновидности предполагает установку в трубу сегмента с рядом препятствий, которые движущиеся газ или жидкость должны обтекать, генерируя при этом колебания определенной частоты. По интенсивности колебаний прибор выдает данные относительно скорости потока и объемах прошедшего через отрезок трубы вещества.

Такой расходомер тоже не имеет в конструкции подвижных деталей, что является его преимуществом. Но наличие в разрезе трубы посторонних элементов может повлиять на скорость течения жидкости или газа. Кроме того, посторонние вибрации могут исказить показания прибора.

Тахометрические

Устройства такого типа имеют турбину или крыльчатку, которая вращается под воздействием потока воды, газа или пара. Скорость вращения и количество оборотов фиксируются тахометром, прибор преобразует эти данные в объем расходуемой среды.

Поскольку при работе расходомеров такого типа используются подвижные элементы, они отличаются относительно невысокой надежностью. Наличие турбины или крыльчатки создает препятствие для потока измеряемой среды. К преимуществам таких устройств можно отнести довольно невысокую цену.

Кориолисовы

Принцип работы расходомера такого типа основан на сдвиге фаз вибрации измерительной трубки при прохождении по ней жидкости. U-образная трубка находится внутри расходомера, при помощи специального устройства ей придается вибрация определенной частоты, которая воспринимается датчиками.

При прохождении измеряемой среды к основной вибрации добавляются дополнительные колебания, которые являются результатом инерции вещества и нарастают по мере увеличения скорости потока. С помощью датчиков прибор фиксирует эти изменения и выдает информацию о количестве прошедшего по трубопроводу вещества.

К недостаткам таких расходомеров относят обычно сложность их конструкции и довольно высокую цену. В то же время, приборы такого типа не только обеспечивают высокую точность измерения расхода среды, но и позволяют получить данные о ее плотности и уровне вязкости.

Ультразвуковые расходомеры

Ультразвуковые расходомеры предназначены для автоматического измерения объёмного количества и объёмного расхода жидкостей. Его принцип действия основан на изменении скорости распространения ультразвукового сигнала в движущейся среде в зависимости от значения составляющей скорости этой среды в направлении распространения ультразвукового сигнала.

В комплект расходомера входят измерительно-управляющий прибор и кратное двум количество пьезодатчиков, увеличение числа которых позволяет добиться более высокой точности измерения. Первичным преобразователем ультразвукового расходомера является отрезок трубы, на котором под углом к её оси установлены пьезоэлектрические датчики. При сжатии и растяжении в определённых направлениях пьезоэлементов на их поверхностях возникают электрические заряды. Если к этим поверхностям приложить разность электрических потенциалов, то пьезоэлемент растянется или сожмётся в зависимости от того, на какой из этих поверхностей будет больше напряжения. Это явление называется обратным пьезоэффектом. Оно лежит в основе работы излучателей ультразвуковых колебаний, преобразующих переменное электрическое напряжение в механические колебания той же частоты. Приёмники, преобразующие эти колебания в переменное электрическое напряжение, работают на прямом пьезоэффекте. Каждый из двух пьезоэлементов по очереди является излучающим и приёмным, с помощью высокочастотных кабелей они соединяются с измерительно-управляющим прибором.

Схемы ультразвуковых преобразователей расходомеров:

а — одноканального; б — с отражателями; в — двухканального

Температурная компенсация

Измерение расхода термическим методом не требует введения поправок на давление и температуру, необходимых для большинства расходомеров, используемых для измерений расхода газа в реальных условиях. Однако, изменение температуры будет приводить к изменению свойств газа, влияющих на конвективный теплообмен. В расходомерах данного типа предусмотрено измерение температуры и автоматическая коррекция результатов измерений массового расхода, обеспечивающая учет изменений свойств газа во всем рабочем диапазоне температур прибора.

Механические счётчики расхода

Ёмкость и секундомер

Возможно, самый простой способ измерить расход — это использовать некоторую ёмкость и секундомер. Поток жидкости направляется в некоторую ёмкость, и по секундомеру засекается время заполнения этой ёмкости. Зная объём ёмкости, и поделив его на время её заполнения, можно узнать расход жидкости. Этот способ подразумевает прерывание нормального течения потока.

Впервые расходомер с овальными шестернями был изобретен компанией Bopp & Reuther (Германия) в 1932 году. Измеряемый элемент состоит из двух шестеренок овальной формы. Протекающая жидкость вращает данные шестеренки. При каждом обороте пары овальных колес, через прибор проходит строго определенное количество жидкости. Считывая количество оборотов можно точно определить какой объем жидкости протекает через прибор. Данные расходомеры отличаются высокой точностью, надежностью и простотой, что позволяет их использовать для жидкостей с высокой температурой и под большим давлением. Отличительной особенность расходомеров с овальными шестернями является возможность использования для жидкостей с высокой вязкостью (мазут, битум и т.д.)

Расходомеры на базе объёмных гидромашин

В системах объёмного гидропривода для измерения объёмного расхода рабочей жидкости применяют объёмные гидромашины (как правило шестерённые или аксиально-плунжерные гидромашины).

Объёмная гидромашина в этом случае работает как гидродвигатель, но без нагрузки на валу. Тогда объёмный расход через гидромашину можно определить по формуле:

 — объёмный расход,

 — рабочий объём гидромашины (определяется по паспорту гидромашины),

 — частота вращения выходного вала гидромащины, которую можно измерить тахометром.

Заметим, что объёмная гидромашина пропускает через себя весь расход жидкости, что для объёмного гидропривода не представляет сложности ввиду малых расходов.

Кориолисовые массовые расходомеры

Принцип действия основан на том что поток жидкости в датчике проходит через пару симметричных изогнутых измерительных трубок, колеблющихся с определенной частотой. Форма колебаний одной из этих трубок показана на рисунке ниже. Трубка приводится в движение электромагнитной катушкой, расположенной в центре изгиба трубки. Колебания трубки подобны колебаниям камертона и имеют амплитуду менее 1 мм и частоту в диапазоне 80 – 100 Гц.

Измеряемой среде, проходящей через трубку, придается вертикальная составляющая движения вибрирующей трубки. При движении вверх во время первой половины цикла колебания (рисунок ниже) жидкость, втекающая в трубку, создает сопротивление движению вверх, давя на трубку вниз. Поглотив вертикальный импульс при движении вокруг изгиба трубки, жидкость, вытекающая из трубки, сопротивляется уменьшению вертикальной составляющей движения, толкая трубку вверх это приводит к закручиванию трубки. Когда трубка движется вниз во время второй половины цикла колебания, она закручивается в противоположную сторону. Это закручивание называется эффектом Кориолиса.

На основании второго закона Ньютона, угол закручивания трубки датчика прямо пропорционален количеству жидкости, проходящей через трубку в единицу времени. Электромагнитные катушки-детекторы, расположенные с каждой стороны трубки, снимают сигнал, соответствующий колебаниям трубки. Массовый расход определяется путем измерения временной задержки между сигналами детекторов. При отсутствии потока закручивания трубы не происходит, и между сигналами детекторов нет временной разности. При наличии потока труба закручивается, при этом возникает разность по времени в поступлении двух сигналов по скорости. Эта разница во времени прямо пропорциональна массовому расходу.

Измерение плотности – Собственная частота колебаний сенсорных трубок зависит от их геометрии, материала, конструкции и массы. Масса состоит из двух частей: массы самих трубок и массы измеряемой среды в трубках. Для конкретного типоразмера сенсора масса трубок постоянна. Поскольку масса измеряемой среды в трубках равна произведению плотности среды и внутреннего объема, а объем трубок является также постоянным для конкретного типоразмера, то частота колебаний трубок может быть привязана к плотности среды и определена путем измерения периода колебаний.