Источник: Интернет ресурс "ЭНЕРГИЯ mgn"

http://energy-mgn.nm.ru/oborud8.htm

        При измерении количества жидкости, газа или пара могут ставиться две задачи:

• определение количества вещества, прошедшего через измерительный участок за промежуток времени (смену, сутки и т. д.), – в этом случае измерительные приборы называют счётчиками количества;

• определение количества вещества, проходящего через измерительный участок в единицу времени – секунду, час, – в этом случае измерительные приборы называют расходомерами.

        В настоящее время известно свыше 20 методов измерения расхода и большое число их разновидностей. Наибольшее распространение получили следующие расходомеры: переменного перепада давления, постоянного перепада давления, электромагнитные, тахометрические.
        В лабораторной практике получили так же распространение методы измерения расхода с помощью напорных трубок, термоанемометров и некоторых разновидностей меточных расходомеров. В промышленных условиях применяются ультразвуковые и ядерно-магнитные расходомеры.
        Измерение расхода по перепаду давления в сужающем устройстве. Расходомеры с сужающими устройствами получили широкое распространение и составляют 70 – 80 % всех расходомеров, установленных в России и за рубежом. Сужающие устройства могут быть использованы для измерения расхода любых однофазных сред, они могут быть установлены в трубопроводах любого диаметра; температура и давление измеряемой среды могут иметь практически любое значение. Очень существенно, что градуировочная характеристика стандартных сужающих устройств может быть определена расчётным путём.
        Стандартные устройства, выпускаемые российской промышленностью, должны удовлетворять следующим условиям измерения:

• измеряемая среда заполняет всё сечение трубопровода до и после сужающего устройства;

• поток в трубопроводе установившийся турбулентный;

• фазовое состояние среды не изменяется при прохождении через сужающее устройство (жидкость не испаряется, водяной пар остаётся перегретым, растворённые в жидкости газы не испаряются, и конденсат из газов не выпадает);

• в трубопроводе вблизи сужающего устройства не скапливаются пыль, механические частицы, конденсат, газы и осадки;

• на сужающем устройстве при измерении расхода не образуются отложения, изменяющие его геометрические характеристики;

• измеряемая среда должна быть однофазной или по степени дисперсности и физическим свойствам близка к однофазной.

        Расходомеры постоянного перепада давления. Действие расходомеров постоянного перепада давления основано на зависимости вертикального перемещения тела, находящегося в потоке измеряемой среды, и одновременного изменения проходного сечения от расхода среды, при этом тело (чувствительный элемент) уравновешено в потоке среды таким образом, что перепад давления на чувствительном элементе остаётся постоянным.
        Наибольшее распространение среди расходомеров постоянного перепада давления получили ротаметры. В простейшем виде ротаметр представляет собой вертикально расположенную конусную стеклянную трубку, внутри которой находится поплавок. На верхнем ободке поплавка имеются бороздки, которые обеспечивают вращение поплавка в потоке измеряемой среды и его самоцентрирование. Изменение расхода нарушает равновесие поплавка и вызывает перемещение поплавка до тех пор, пока разность давлений до и после поплавка не будет его уравновешивать. Для конкретного поплавка и измеряемой среды эта разность давлений имеет одно и то же значение. Положение поплавка, при котором будет выполняться условие равновесия, зависит от расхода и проходного сечения (кольцевого зазора между поплавком и трубкой) ротаметра. По положению поплавка судят о расходе через ротаметр.
        Принцип действия ротаметра постоянного перепада давления основан на изменении проходного зазора (сечения) конусной стеклянной ротаметрической трубки 2 (рис. 1, а) в результате перемещения поплавка 1, находящегося во взвешенном состоянии под действием разности сил гидродинамического потока среды и силы тяжести поплавка.

        Для создания определенной динамики вращательного движения поплавок 1 имеет специальную косую нарезку в верхней части, что обеспечивает центрирование поплавка, который при этом не касается стенок измерительной трубки. Шкала на трубке имеет 100 делений, относительно которых по градуировочной характеристике определяется истинный расход контролируемого газа или жидкости. Так если при градуировке ротаметра типа РМ-1 поплавок находится на отметке 60 делений (отсчет берется по верхней плоскости поплавка), то расход воздуха составляет 1,8 м³/ч. Для изменения расходной характеристики ротаметра прибегают к замене массы поплавка: чем больше масса поплавка, тем больший расход может измерить ротаметр. Для этих целей вытачивают поплавки из стали, алюминия, фторопласта и эбонита. Градуировочная характеристика ротаметра определяется органами Госстандарта для конкретного газа (жидкости). При использовании прибора в других средах необходимо вносить поправку на плотность газа (жидкости).
        К преимуществам ротаметров следует отнести простоту конструкции, возможность измерения малых расходов, применимость в агрессивных средах, практически равномерную шкалу, а так же низкую стоимость, простоту конструкции и удобство монтажа. Недостатками стеклянных ротаметров являются отсутствие записи показаний, зависимость показаний от вязкости, температуры и давления среды.

        Электромагнитные расходомеры.
        
        В основу работы электромагнитных расходомеров положена зависимость ЭДС, индуцируемой в электропроводящей среде, движущейся в электромагнитном поле.
        Конструктивно преобразователь электромагнитного расходомера представляет собой участок трубопровода, выполненного из немагнитного материала, в который вмонтированы два электрода. В месте расположения электродов вне трубопровода размещаются магнитная система или полюса магнита.
        Расходомеры с постоянным магнитным полем применяются для измерения расхода жидких металлов или для кратковременных измерений, поскольку в жидкостях с ионной проводимостью при постоянном магнитном поле происходит поляризация электродов, которая практически не позволяет производить длительных измерений.
        Расходомеры с переменным магнитным полем применяются для жидкостей с электрической проводимостью не менее 10-3 См/м. При переменном магнитном поле в контуре, образованном электродами, выводными проводами и прибором, индуцируется паразитная ЭДС, для полного подавления которой требуется усложнение схемы измерительного преобразователя.
        Электромагнитные расходомеры обладают рядом преимуществ по сравнению с другими методами измерения расхода. К их числу относится: 1) возможность измерения расхода агрессивных, вязких и абразивных жидкостей и пульп, а так же жидких металлов; 2) возможность использования на трубопроводах диаметром от 10 мм до 3 м; 3) независимость показаний от вязкости, плотности и других физических свойств жидкости.
        К числу недостатков электромагнитных расходомеров следует отнести невозможность измерения расходов непроводящих сред (нефтепродуктов. Масел, большинства органических жидкостей и газов), ограничение на область применения по температуре до 150 ^оС и давлению до 2,5 МПа.
        Тахометрические расходомеры. К тахометрическим относятся расходомеры, принцип действия которых основан на измерении частоты вращения тела, находящегося в потоке измеряемой среды в трубопроводе.
        В комплект тахометрического расходомера входят чувствительный элемент (турбинка, вертушка, крыльчатка, шарик и т. п.), устанавливаемый непосредственно в потоке и вращающийся в зависимости от скорости потока, тахометрический преобразователь, преобразующий частоту вращения вала в частоту, как правило, электрических импульсов, и частотомер (измеритель расхода). В большинстве случаев чувствительный элемент и тахометрический преобразователь конструктивно соединены в единое целое.
        Шариковые расходомеры предназначаются для измерения расхода жидкости, главным образом воды. В комплект шариковых расходомеров входят преобразователь расхода, который вместе с передающим преобразователем устанавливается на трубопроводе, промежуточный преобразователь и вторичный измерительный прибор.
        Расходомеры переменного перепада давления. Для автоматического измерения расходов пара, газов и жидкости используют расходомеры переменного перепада давления. Принцип действия приборов этой группы основан на измерении перепада давления, образующегося в результате измерения скорости измеряемого потока газа или жидкости на специальном сужающем устройстве, называемого диафрагмой. Наиболее простым и распространенным прибором для измерения расхода является комплекс "датчик ДМ – регистрирующий прибор КСД-3".
        Все разновидности приборов с ртутным наполнением (типов ДПМ, ДП-778) в настоящее время снимаются с эксплуатации, так как не являются экологически чистыми.
        Манометры дифференциальные мембранные типа ДМ (датчики) представляют собой стационарные измерительные преобразователи перепада давления с унифицированным выходным сигналом переменного тока, основанного на изменении взаимной индуктивности датчика.
        Дифманометры предназначены для использования в качестве расходомеров, перепадомеров и уровнемеров в комплекте с вторичными взаимозаменяемыми дифференциально-трансформаторными приборами, машинами централизованного контроля и другими приемниками информации, способными принимать стандартный сигнал в виде взаимной индуктивности.
        Принцип действия дифманометров основан на использовании деформации упругого чувствительного элемента (датчика) при воздействии на него измеряемого перепада давления. Упругим чувствительным элементом дифманометра является мембранный блок, состоящий из двух мембранных коробок. С мембранным блоком связан сердечник дифференциального трансформатора.
        При воздействии измеряемого перепада давления мембранный блок деформируется, вызывая перемещение сердечника дифференциального трансформатора и изменение взаимной индуктивности между его первичной и вторичной катушками.
        При изменении перепада давления выходной сигнал датчика ДМ (его индуктивность) изменяется . Измерительный регистрирующий прибор типа КСД имеет дифференциально-трансформаторный преобразователь.
        Настройку регистрирующего прибора КСД производят с помощью магазина взаимной индуктивности типа Р-5017 и алгоритма поверки.