Классификация расходомеров

В настоящее время в России и за рубежом создано большое число разновидностей расходомеров из-за сложности требований, предъявляемых к ним. При выборе расходомеров учитывают свойства измеряемого вещества, его параметры, обоснованность требований к точности измерения, сложность измерительного устройства и условия его эксплуатации и поверки.

Отечественные и зарубежные фирмы предлагают широкий ассортимент счётчиков и расходомеров с различными принципами устройства, конструкциями и назначением для нефтяной и газовой промышленности, магистральных газонефтепроводов с большим расходом транспортируемой продукции.

В соответствии с ГОСТ 15528-86 и разработок ВНИИМ расходомеры и счётчики подразделяют на четыре группы.

Группа А: Приборы, основанные на гидродинамических методах: 1) переменного перепада давления; 2) переменного уровня; 3) обтекания; 4) вихревые; 5) парциальные.

Группа Б: Приборы с непрерывно движущимся телом: 6) тахометрические; 7) силовые (в т.ч. вибрационные).

Группа В: Приборы, основанные на различных физических явлениях: 8) тепловые; 9) электромагнитные; 10) акустические; 11) оптические; 12) ядерно-магнитные; 13) ионизационные.

Группа Г: Приборы, основанные на особых методах: 14) корреляционные; 15) меточные; 16) концентрационные.

Среди приборов группы А исключительно широкое применение получили расходомеры с СУ, относящиеся к приборам переменного перепада давления. Для малых расходов жидкостей и газов служат ротаметры и поплавковые приборы, относящиеся к расходомерам обтекания. Весьма перспективны вихревые расходомеры.

Из группы Б значительное применение находят различные разновидности тахометрических расходомеров: турбинные, шариковые и камерные (роторные, с овальными шестернями и др.), последние – в качестве счётчиков газа, нефтепродуктов и других жидкостей.

Среди приборов группы В чаще всего применяют электромагнитные расходомеры для измерения расхода электропроводных жидкостей и ультразвуковые (разновидность акустических) для измерения жидкостей и частично газа. Реже встречаются тепловые – для измерения малых расходов жидкостей и газов.

Расходомеры группы Г: меточные и концентрационные служат для разовых измерений, например, при проверке промышленных расходомеров на месте их установки. Корреляционные приборы перспективнее, в частности, для измерения двухфазных сред.

Расходомеры обтекания – это приборы, чувствительный элемент которых воспринимает динамическое давление потока и перемещается под его воздействием, причём величина перемещения зависит от расхода.

Обтекаемым телом может быть поплавок, диск, поршень и т.д. В отдельных случаях обтекаемым телом является лопасть, диск, поворачивающиеся вокруг оси подвеса.

Подразделяют на три группы:

- постоянного перепада давления, где обтекаемое тело перемещается вертикально, а противодействующая сила создаётся весом тела.

- с изменяющимся(переменным) перепадом давления, в котором имеется противодействующая пружина и помимо вертикальной может быть и другая траектория перемещения обтекаемого тела.

- с поворотной лопастью. Противодействующая сила в них создаётся не только весом тела, но во многих случаях ещё и пружиной. Кроме того, имеются компенсационные расходомеры с поворотной лопастью, в которых противодействующая сила создаётся посторонним источником энергии.

Расходомеры, работающие на принципе переменного перепада давления, используются на газопроводах при транспорте, распределения и использования большого количества газа для его учёта. Зависимость перепада давления и количество транспортируемого газа определяется формулой

где Q – количество газа; H – перепад давления; K – коэффициент.

В России и за рубежом выпускаются различные виды расходомеров переменного перепада давления, такие как Метран-350(метран, г.Челябинск)(рис. 7.18.), Torbar, EJA 110A/120A/130A, EJX 110A(Эталон прибор, г.Челябинск), Sitrans F O delta p (Siemens, ФРГ)(рис. 7.16.), Senior, Simplex, Junior (Daniel, США) и др.

Рис. 7.16. Расходомер переменного перепада давления Sitrans F O (Siemens, ФРГ)

Рис. 7.17. Расходомер переменного перепада давления Интеллектуальный комплекс «Суперфлоу – 2»

Рис. 7.18. Расходомер на базе «Метран-350» (Метран, Челябинск)

Диафрагма предназначена для создания перепада давления при измерении в комплекте с дифманометром расхода пара, жидкостей и газов. Она представляет собой металлический диск, устанавливаемый в трубопровод. В центре диска имеется отверстие, диаметр которого рассчитывается в зависимости от количества измеряемого газа. Диафрагмы изготавливаются двух типов: дисковые (нормальные) и камерные.

Рис. 7.19. Расходомерная диафрагма

Оптические расходомеры представляют собой приборы, в которых используется какой-либо оптический эффект в зависимости от расхода вещества. Имеется несколько разновидностей этих приборов:

- доплеровские, основанные на измерении разности частот, возникающей при отражении светового луча движущимися частицами потока;

- основанные, на эффекте Физо-Френеля, в которых измеряется какой-либо параметр (сдвиг интерференционных полос или сдвиг частоты световых колебаний), связанный с зависимостью скорости света в движущемся прозрачном веществе от скорости последнего;

- на особых оптических эффектах, например, зависимости оптических свойств фибрового световода от скорости обтекающего его потока;

- на измерении времени перемещения на определённом участке пути оптической метки, введённой в поток;

- корреляционные оптические.

Рис. 7.20. Оптический зондовый расходомер газа, содержащего частицы пыли или влаги Focus Probe

Рис. 7.21. Оптический интерфейс RS485-АИ485П

Принцип работы ионизационных расходомеров основан на измерении того или другого зависящего от расхода эффекта, возникающего в результате непрерывной или периодической ионизации потока газа или (реже) жидкости. Они разделяются на две группы:

- расходомеры, в которых измеряется зависящий от расхода ионизационный ток между электродами, возникающий в результате обычно непрерывной искусственной ионизации потока газа (или жидкости) радиоактивным излучением или электрическим полем;

- расходомеры, в которых измеряется зависящее от расхода время перемещения на определённом участке пути ионизационных меток, возникающих в результате периодической ионизации потока газа ионизирующим излучением или электрическим разрядом; эти расходомеры называются меточными ионизационными.

Тепловые расходомеры. Принцип работы основан на измерении зависящего от расхода эффекта теплового воздействия на поток или тело, контактирующее с потоком. Они служат для измерения расхода газа и реже для измерения расхода жидкости.

Отечественной промышленностью выпускаются термоанемометрические расходомеры газа РГА-100(300) (ОАО «Турбулентность», Ростовская обл.), за рубежом – Proline t-mass, t-trend, t-switch (Endress-Hauser, ФРГ)(рис. 7. 22.) и др.