Расходомер какие бывают

Задать вопрос инженерам

Если перед Вами встала задача по выбору расходомера для своей системы, то Вы вряд ли будете испытывать недостаток предложения. И это неудивительно, ведь технологии измерения расхода постоянно развиваются. Существующие методики постоянно совершенствуются, и периодически появляются новые техники измерения. В настоящий момент на рынке широко представлены вихревые, тахометрические, ультразвуковые, электромагнитные, тепловые, кориолисовые расходомеры, расходомеры переменного перепада давления, расходомеры обтекания. Это уже восемь больших групп приборов. А ведь есть еще специализированные расходомеры (оптические, меточные, концентрационные и т.д.), менее распространенные, но отлично справляющиеся с решением отдельных задач.

Каждый тип расходомеров имеет свои достоинства и особенности применения, которые в одной ситуации позволят с успехом решить Вашу задачу, а в другой – будут приводить к значительным погрешностям измерения расхода. Как не потеряться в разнообразии расходомеров при выборе прибора для Вашей системы? Какие факторы надо принять во внимание перед тем, как совершить покупку? Ниже в статье мы постарались ответить на эти вопросы.

Цена и популярность расходомера – не первостепенные критерии

Практика показывает, что часто используемые критерии выбора расходомеров: цена и популярность. Очень спорные критерии. Если ставить цену во главу угла, то в итоге легко получить расходомер, который либо вообще не подходит для Вашего применения, либо не охватывает всего рабочего диапазона расходов и условий эксплуатации, либо требует значительных затрат на обслуживание. Экономия при покупке в этом случае может обернуться значительными тратами на этапе эксплуатации.

Характерный пример – кориолисовые массовые расходомеры. Цена этих приборов выше, чем для многих других типов расходомеров. При этом кориолисовые расходомеры осуществляют прямое измерение массового расхода рабочей среды. В то время как все объемные расходомеры дают показания расхода при рабочих условиях. И эти показания зачастую необходимо переводить к стандартным условиям. Для чего объемный расходомер должен оснащаться дополнительными датчиками и блоком, осуществляющим пересчет показаний («флоу компьютер»). Кроме того, кориолисовые расходомеры легче обслуживать в процессе эксплуатации, что в итоге будет сокращать время простоя всей системы.

Виды расходомеров

С популярностью определенного типа расходомеров тоже не все так просто. Конечно же, важно знать, какие типы расходомеров чаще всего используется в вашей отрасли. Однако простой выбор того, что является наиболее популярным, также может привести к ошибке. Прибору предстоит работать в Вашей системе при Ваших рабочих условиях. Если он не подходит Вам, то показания прибора могут значительно отличаться от реального расхода. Со всеми сопутствующими негативными последствиями. При этом менее известные расходомеры могут обеспечить необходимую Вам точность измерения.

Еще один пример. Новые достижения в области технологий производства расходомеров позволяют выводить на рынок всё более совершенные приборы. Конечно же, сначала эти расходомеры не так хорошо известны, но могут обеспечивать лучшее решение. Например, в прошлом ультразвуковые расходомеры приходилось заново калибровать при замене рабочей жидкости, и их нельзя было использовать в применениях, где требовалось гигиеническое исполнение. В настоящее время появились новые ультразвуковые расходомеры, в которых эти проблемы решены. Это открывает возможность использования ультразвуковых расходомеров для еще более широкого круга задач и применений.

Расходомер – это высокотехнологичное устройство, на работу которого влияет множество параметров. Ниже отмечены самые важные из них. При этом каждое применение уникально и требует индивидуального подхода.

Постановка задачи

С чего же следует начать? Конечно же, с правильной постановки задачи. И в первую очередь необходимо ответить на вопрос: что же предстоит измерять. Ниже приведены данные, которые необходимо собрать, прежде чем приступать к подбору расходомера.

Это основная информация. На более поздних стадиях, в зависимости от типа выбранного расходомера, для корректного подбора могут понадобиться дополнительные данные. А теперь, определившись с задачей, можно приступить к выбору расходомера для ее решения.

Объемный или Массовый расход

Мера количества газа: масса или объем. Количество молекул (масса) газа в обоих цилиндрах совпадает. Однако объем и давление отличаются в два раза.

Расходомеры можно разделить на две большие группы – расходомеры, измеряющие объемный или массовый расход. Какой расходомер выбрать – зависит от применения, цели измерения и уже использованных в системе компонентов.

Надо отметить, что показания объемных расходомеров определяются рабочими условиями. Так, два объемных расходомера, установленные на одном непрерывном трубопроводе при высоком и низком давлении будут давать кратно отличающиеся показания (в соответствии с изменением давления). Корректное сравнение показаний объемных расходомеров возможно только при приведении их показаний от рабочих условий к единым условиям, например, стандартным условия для газа по ГОСТ 2939-63.

Показания массовых расходомеров в значительно меньше зависят от рабочих условиями. А показания кориолисовых расходомеров практически от них не зависят, поскольку напрямую измеряют массу проходящего вещества. Возвращаясь к примеру из предыдущего абзаца, сравнивать показаний массовых расходомеров можно без дополнительных пересчетов. Сравнение показаний объемных и массовых расходомеров также возможно. Для этого объемный расход необходимо перевести в массовый через плотность среды при рабочих условиях. Или же наоборот, массовый расход перевести в объемный расход при рабочих или стандартных условиях.

Принцип действия расходомера и фазовое состояние измеряемой среды

Второе, на что следует обратить внимание – принципиальная возможность работы расходомера определенного типа с Вашей рабочей средой. Физически принципы, лежащие в основе измерения расхода, и особенности исполнения расходомеров могут накладывать ограничения на их применение. Поэтому немного подробнее остановимся на описании наиболее распространенных сейчас типов расходомеров.

Видно, что при выборе расходомера некоторые типы приборов можно сразу исключить из рассмотрения в связи с тем, что они не смогут работать с Вашей рабочей средой. Например, электромагнитные расходомеры работают только с токопроводящими жидкостями. Многие расходомеры не подходят для измерения расхода газа или суспензии. Ниже для различных фазовых состояний рабочей среды перечислены основные типы применяемых расходомеров:

Спецификация расходомера

Сейчас самое время обратить внимание на технические характеристики расходомеров, которые остались в Вашем списке для рассмотрения. Обязательно обратите внимание на:

Место установки

Выходим на финишную прямую. Для целого ряда расходомеров корректность их работы зависит от правильности установки по месту эксплуатации. Выяснить, возможна ли корректная установка подобранных приборов в Вашу систему, – еще одна задача, которую надо решить при подборе расходомера. Вот некоторые аспекты, которые следует учитывать.

Мы почти закончили, основная часть работы по подбору расходомера выполнена. Осталось определиться с дополнительными опциями конкретной модели расходомера, которую Вы выбрали (способ подключения к трубопроводу, аналоговые и цифровые интерфейсы, варианты питания и управления и т.д.). И теперь точно настало время связаться с поставщиком, чтобы разместить заказ J

При размещении заказа рекомендуем всё же сообщить всю информацию, собранную на этапе постановки задачи. Специалист поставщика сможет проверить корректность подбора. Ведь одна голова хорошо, а две – лучше! Тем более, что всегда существуют исключения, когда с формальной точки зрения расходомер может применяться, но на практике лучшие результаты показывают расходомеры других моделей. Поставщик сможет предложить Вам расходомер, который точно будет работать в Вашей системе.

РАСХОДОМЕРЫ – это технические устройства, предназначенные для измерения расхода жидкостей и газов.

ПО ВИДУ РАСХОДА:

определение массового расхода происходит косвенным методом   массовые – напрямую измеряют массовый расход жидкости.

ПО ПРИНЦИПАМ ИЗМЕРЕНИЯ:    (т. е. по тем физическим явлениям, с помощью которых измеряемая величина преобразуется в выходной сигнал первичного преобразователя расходомера)

расходомеры переменного перепада давления, основанные на зависимости перепада давления, создаваемого преобразователем расхода, установленным в трубопроводе, от расхода измеряемой среды;   электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движущейся в магнитном поле электропроводящей жидкости в ЭДС;   • вихревые расходомеры, принцип действия которых основан на зависимости частоты отрыва вихрей, возникающих при обтекании потоком вихреобразователя-призмы с острыми кромками, установленной в трубопроводе, от расхода измеряемой среды;   ультразвуковые расходомеры, использующие зависимость разности времени прохождения ультразвуковой волны по и против направления потока, или сдвига частоты отраженной ультразвуковой волны (эффект Доплера) от скорости измеряемой среды;   расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры, преобразующие скоростной напор, а соответственно, и расход измеряемой среды, в перемещение тела обтекания;   массовые кориолисовые расходомеры, основанные на инерционном воздействии на сенсор массы жидкости, движущейся одновременно с угловым ускорением.

Конструктивно в общем случае расходомеры состоят из первичного преобразователя — измерительной части и вторичного преобразователя — электронного блока.

ПО КОНСТРУКЦИИ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ:

• полнопроточные, первичный преобразователь которых встраивается непосредственно в поперечное сечение трубопровода;   • погружные, первичный преобразователь которых вставляется в трубопровод через отверстие. Данные приборы, в зависимости от конструкции, возможно монтировать/демонтировать без снятия давления в трубопроводе;   • с накладными первичными преобразователями, монтируемые непосредственно на внешней поверхности трубопровода. Из приведенных выше видов расходомеров с накладными первичными преобразователями изготавливаются только ультразвуковые расходомеры.

Основным видом соединения полнопроточных расходомеров с трубопроводом является фланцевое. При этом существует две его разновидности:

Обе разновидности фланцевого соединения одинаково надежны, однако, сэндвичевое соединение требует большей аккуратности при выполнении сварочных работ и монтаже расходомера. С другой стороны, стоимость расходомеров с сэндвичевым соединением обычно значительно ниже, чем с фланцевым по причине меньшей металлоемкости.

• интегрального исполнения — вторичный преобразователь монтируется непосредственно на первичном преобразователе;   • разнесенного исполнения — вторичный преобразователь монтируется на некотором удалении от первичного и соединяется с ним кабелем.

В большинстве случаев целесообразнее применять расходомеры в интегральном исполнении.

Однако, существует ряд факторов, при наличии которых используют расходомеры в разнесенном исполнении:   • высокая температура измеряемой среды;   • высокая температура окружающей среды в месте установки расходомера;   • высокая вибрация трубопровода;   • возможность затопления места установки расходомера (для таких случаев первичные преобразователи, как правило, имеют водонепроницаемое исполнение IP68);   • затрудненный доступ к месту установки расходомера.

ПО ВИДУ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ:

На многих производствах существуют взрывоопасные зоны, в которых из-за утечек и испарения горючих веществ находятся или могут возникать взрывоопасные газовые среды. В таких зонах необходимо применять расходомеры во взрывозащищенном исполнении.

Наибольшее распространение получили два вида взрывозащиты расходомеров:

• искробезопасная цепь — данный метод подразумевает, что при возникновении искры в электрических цепях прибора ее мощности будет недостаточно для воспламенения взрывоопасной смеси;   • взрывонепроницаемая оболочка — данный метод подразумевает, что электрические цепи прибора помещены в специальную особо прочную оболочку. При этом не исключается контакт электрических цепей со взрывоопасной смесью и возможность ее воспламенения, но гарантируется, что оболочка выдержит возникшее в результате взрыва избыточное давление, т. е. вспышка не выйдет за пределы взрывонепроницаемой оболочки.

Более подробно взрывозащищенные исполнения описаны в главе «Основы взровозащиты».

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА:

• задачи учета:

– коммерческого – предъявляются высокие требования к погрешности измерений и стабильности работы прибора, т. к. его показания являются основанием для расчетных операций между поставщиком и потребителем      – оперативного (технологического) – применяются для межцехового, внутрицехового учета и т. д. В зависимости от требований, предъявляемых к данным задачам, возможно использование расходомеров более простой конструкции с большей погрешностью измерений, чем при коммерческом учете.

• задачи контроля и управления технологическими процессами – выбор типа расходомера зависит от степени важности и требований, предъявляемых к данному процессу:

– поддержание заданного расхода;      – смешивание двух и более сред в определенной пропорции;      – процессы дозирования/наполнения.

• измерение расхода в полностью заполненных (напорных) трубопроводах – являются стандартными, и большинство расходомеров предназначены именно для данного применения;

• измерение расхода в не полностью заполненных (безнапорных) трубопроводах, открытых каналах и лотках – специфичные задачи, т. к. требуют, в первую очередь, определения уровня жидкости. В зависимости от типа лотка или канала, определение расхода возможно через измеренный уровень на основе теоретически доказанных и экспериментально подтвержденных зависимостей расхода жидкости от уровня. Однако, существуют применения, где наряду с измерением уровня жидкости в канале, лотке или не полностью заполненном трубопроводе необходимо определение и скорости потока.

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ:

Для измерения расхода жидкостей в промышленных условиях целесообразно применять:    • электромагнитные,    • ультразвуковые,    • массовые кориолисовые расходомеры;    • ротаметры;   • в ряде случаев оптимальным решением может быть применение вихревых расходомеров и расходомеров переменного перепада давления.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ применяются для измерения расхода электропроводящих жидкостей и пульп. В силу своих конструктивных особенностей, разнообразия материалов футеровки и электродов данные приборы имеют широкую область применения и используются при измерении расхода следующих сред:

• общетехнические среды (вода и др.);   • высококоррозионно активные среды (кислоты, щелочи и др.);   • абразивные и адгезионные (налипающие) среды;   • гидросмеси, пасты и суспензии с содержанием волокон или твердой фазы более 10% (масс.).

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ применяются для измерения расхода неэлектропроводящих сред (нефть и продукты ее переработки, спирты, растворители и др.).

Полнопроточные расходомеры   • в узлах коммерческого учета,   • для управления технологическими процессами.

• погрешность измерения  ± 0,5% измеряемой величины, в зависимости от исполнения;    • среда должна быть чистой (времяимпульсные расходомеры) или с содержанием нерастворенных частиц и/или нерастворенного воздуха (доплеровские расходомеры), в зависимости от принципа измерения. В качестве примера сред для второго случая можно указать гидросмеси, суспензии, буровые растворы и др.

в узлах коммерческого учета, процессах дозирования/наполнения или ответственных технологических процессахнеобходимо измерять массовый расход среды или контролировать сразу несколько параметров (массовый расход, плотность и температуру);    при их установке, например, в байпасной линии;   при измерении расхода двухфазных средможностью определения концентрации одной среды в другой.

Во всех остальных случаях, при более простых применениях, массовые расходомеры могут оказаться неконкурентоспособными по сравнению с объемными расходомерами, которые можно применять для решения этих же задач.

не подходят для измерения расхода высококоррозионно-активных сред, т.к. в качестве материалов измерительных трубок в массовых расходомерах используются, как правило, нержавеющая сталь и сплав Hastelloy;   на точность измерения расхода массовыми расходомерами сильно влияет наличие нерастворенного газа в измеряемой среде.

Измерение расхода адгезионных, абразивных сред и сред с механическими примесями с помощью ротаметров невозможно.

Несмотря на то, что ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ  разрабатывались специально для измерения расхода газа/пара, их возможно применять также для измерения расхода жидких сред.Однако, в силу их конструктивных характеристик, наиболее рекомендуемыми применениями данных приборов в задачах оперативного учета и контроля технологических процессов, являются:   • измерение расхода высокотемпературных жидкостей с температурой до +450 °С;   • измерение расхода криогенных жидкостей с температурой до -200 °С;   • при высоком, до 25 МПа, технологическом давлении в трубопроводе;   • измерение расхода в трубопроводах большого диаметра (погружные вихревые расходомеры).

Жидкость при этом должна быть чистой, однофазной, с вязкостью не более 7 сП.

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА И ПАРА:

В отличие от жидкостей, которые условно можно считать практически несжимаемыми средами, объем газовых сред существенно зависит от температуры и давления. Поэтому при учете количества газов оперируют объемом и расходом, приведенными либо к нормальным условиям (T = 0 °C, P = 101,325 кПа абс.), либо к стандартным условиям (Т = +20 °С, Р = 101,325 кПа абс.).

Для измерения количества газа и пара наряду с объемным расходомером необходимы:   • датчики давления и температуры;   • массовый расходомер;   • вычислительное устройство (корректор или другой вторичный прибор с соответствующими математическими функциями).

При регулировании расхода газов в технологических процессах зачастую ограничиваются измерением одного лишь объемного расхода, но для точного регулирования также необходимо определять расход при нормальных условиях, особенно в случае значительных колебаний плотности газа.

Наиболее часто для измерения расхода газа и пара применяется МЕТОД ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ (ППД), где в качестве первичных преобразователей расхода традиционно используются сужающие устройства, в первую очередь — стандартная диафрагма.

Основными преимуществами расходомеров ППД является:    • беспроливная поверка;    • невысокая стоимость;    • широкий диапазон применений;     • большой опыт эксплуатации.

Недостатки:    • квадратичная зависимосю перепада давления от расхода;    • большие потери давления на сужающих устройствах;    • жесткие требования к прямым участкам трубопровода.

ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ получают все более широкое применение для измерения расхода газа и пара.

Преимущества:    • более широкий динамический диапазон,    • меньшие потери давления    • прямыми участками.

Наиболее эффективны данные приборы в задачах учета, прежде всего коммерческого, и в ответственных задачах регулирования расхода. Использование расходомера со встроенным датчиком температуры либо стандартного расходомера совместно с датчиками температуры и давления позволяет определить массовый расход среды, что особенно актуально при измерении расхода пара.

не применяются для   • измерения расхода многофазных, адгезионных сред и сред с твердыми включениями;   • измерения расхода сред с малыми скоростями потока.

РОТАМЕТРЫ широко применяются при малых и средних скоростях потока для измерения расхода технических газов. Данные приборы рассчитаны на работу как с высокотемпературными, так и с коррозионно-активными средами и широко используются в различных исполнениях. Однако как указывалось выше, ротаметры монтируются только на вертикальных трубопроводах с направлением потока снизу вверх и не применяются при измерении расхода адгезионных сред и сред с содержанием твердых включений, в том числе абразивных.

МАССОВЫЕ КОРИОЛИСОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ применяются при необходимости непосредственного измерения массового расхода газа. Однако при применении данных приборов измерение плотности и, соответственно, расчет объемного расхода невозможны, т. к. плотность газов ниже минимального значения диапазона измерений плотности данных расходомеров. С учетом высокой стоимости данных приборов их применение рекомендуется в наиболее ответственных процессах, где критичным параметром является массовый расход среды.

СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ РАСХОДОМЕРОВ:

Более подробно особенности и варианты исполнения каждого типа расходомеров, а также рекомендации по их выбору и применению даны во введении к каждой части раздела.

Расходомер представляет собой прибор для измерения количества израсходованного (пройденного через трубопровод) рабочего вещества, жидкости или газа. Поскольку сжимаемые и несжимаемые вещества имеют свою специфику измерения, то и устройства в этом сегменте различаются по принципам действия. Каждая категория рассчитана на работу в среде с определенными эксплуатационными характеристиками, отличается особыми параметрами, имеет свои преимущества и недостатки.

Электромагнитные расходомеры

В основе таких приборов – закон Фарадея (электромагнитной индукции). Электродвижущая сила формируется под воздействием воды или другой проводящей жидкости, проходящей через магнитное поле. Получается, что жидкость течет между полюсами магнита, создавая ЭДС, а прибор фиксирует напряжение между 2 электродами, тем самым измеряя объем потока. Этот прибор работает с минимальными погрешностями при условии транспортировки очищенных жидкостей и никак не тормозит поток.

Преимущества электромагнитных расходомеров

Расходомеры этого типа дополнены передатчиками УЗ-сигналов. Скорость прохождения сигнала от передатчика до приемника будет меняться каждый раз при движении жидкости. Если ультразвуковой сигнал идет по направления потока, то время уменьшается, если против – увеличивается. По разности времени прохождения сигнала по потоку и против него и рассчитывается объемный расход жидкости. Как правило, такие устройства комплектуются аналоговым выходом и микропроцессорным блоком управления, а все отображаемые данные выводятся на LED-дисплей.

Достоинства ультразвуковых расходомеров

В расходомерах тахометрического типа основным измерительным элементом служит крыльчатка или турбина (располагаются перпендикулярно или параллельно проходящему потоку соответственно). В процессе замеряются скорость вращения и количество оборотов, сделанных в потоке.

Кориолисовы расходомеры

В основе действия – эффект Кориолиса: U-образные трубки подвергаются колебаниям при движении, а вибрационные колебания, в свою очередь, вызывают закручивание вещества. Величина сдвига фаз зависит от массового расхода жидкости или пара. Расход измеряется с учетом образуемого угла закручивания. Чаще всего такие расходомеры применяются для жидкостных сред, в том числе для красок, лаков, жидких полимеров.

Вихревые расходомеры

В таких приборах проводится измерение частоты колебаний, возникающих в потоке газа или жидкости в момент обхождения препятствий. Обтекание приводит к образованию вихрей (собственно, поэтому этот тип устройств и получил свое название), а величина изменения завихрений позволяет вычислить силу потока.

Вихревые расходомеры измеряют частоту колебаний, которые возникают в потоке жидкости или газа, когда они обтекают препятствия. При обтекании препятствий образуется вихрь, от которого приборы и получили свое название.

Расходомеры перепада давления

В основе принципа действия таких приборов – измерение перепада давления, возникающего в момент прохождения жидкостного или газового потока через сужающееся приспособления (шайбу, сопло). В этом месте меняется скорость потока, а давление возрастает. Замеры в точке прохождения препятствия производятся с использованием дифференциального датчика давления.

Эти шесть вариантов считаются основными типами расходомеров для измерения объемов жидкостей и газообразных сред, воздух и воды.

В компании Измеркон предлагается широкий выбор промышленных расходомеров воздуха и сжатых газов, в том числе и с цифровым интерфейсом. Вы можете подобрать подходящую модель, ориентируясь на описание или проконсультировавшись с менеджерами. Наша компания из Санкт-Петербурга обеспечивает отправку измерительных приборов по всей России.