Техника измерения расхода

Приборы, предназначенные для измерений расходов жидкости и газа в промышленности (расходомеры), разнообразны как по методам измерения, так и по конструктивному оформлению.

Применение прибора того или иного типа зависит от технологических требований, характера измеряемого вещества и экономической целесообразности.

Расходомеры, наиболее распространенные в нефтяной промышленности, по методу измерения можно разделить на следующие классы:

· объёмные;

· массовые.

К первому классу относятся расходомеры:

1. переменного перепада давлений;

2. турбинные (крыльчато-тахометрические);

3. электромагнитные (индукционные);

4. ультразвуковые;

5. гидродинамические;

6. ядерно-магнитного резонанса;

7. ионизационные;

8. тепловые;

9. создающие различные метки потока.

Ко второму классу относятся расходомеры:

1. кориолисовы и гироскопические;

2. турбиные;

3. турбопоршневые.

3.2.1. Объёмные расходомеры

К устройствам, определяющим объемный расход вещества, могут быть отнесены следующие расходомеры: переменного перепада давления, турбинные, ультразвуковые, звуковые, индукционные, гидродинамические), основанные на ядерном резонансе, тепловые, ионизационные, создающие различные метки потока. Такие расходомеры могут быть разделены на две группы.

К первой группе относятся устройства, в которых чувствительный элемент непосредственно преобразует скорость потока в измерительный сигнал. К этой группе относятся, например, крыльчато-тахометрические расходомеры, термомемометры с охлаждаемой нитью и другие устройства.

Ко второй группе относятся устройства, в которых в потоке создаются промежуточные измерительные параметры, по изменению которых можно судить о величине скорости, а следовательно, и объемного расхода. Такими промежуточными параметрами могут являться звуковые и ультразвуковые колебания, возбуждаемые или распространяющиеся в потоке, ионизация потока, формирование в движущейся среде ионного тока, создаваемого под действием внешнего магнитного поля, и т. п. К этой группе расходомеров относятся индукционные, ультразвуковые, некоторые тепловые, а также расходомеры, создающие метки в потоке.

В настоящее время крыльчато-тахометрические расходомеры с различными устройствами регистрации числа оборотов ротора получили достаточно широкое распространение в разных областях техники. Эти расходомеры являются устройствами универсального применения, пригодными для измерения расходов различных веществ вне зависимости от их физических свойств.

Индукционные расходомеры получили достаточно широкое распространение при контроле расходов проводящих жидкостей

В таком применении эти расходомеры обладают совершенно очевидными преимуществами перед всеми другими типами расходомеров. Однако область их применения ограничивается в основном проводящими жидкостями.

Ультразвуковые расходомеры получили пока незначительное распространение. Однако эти устройства являются достаточно перспективными. В настоящее время определилось несколько направлений разработки таких устройств, основными среди которых являются:

а) определение скорости потока по фазовому сдвигу ультразвуковых колебаний;

б) определение скорости потока по частоте следования пачек ультразвуковых колебаний;

в) определение скорости потока путем дифференциального включения двух приемных ультразвуковых преобразователей.

Эти расходомеры являются универсальными и могут применяться для контроля большого числа жидкостей, за исключением только некоторых особо вязких жидкостей.

Тепловые расходомеры разработаны сравнительно давно, и арсенал их схемных решений достаточно широк. Однако в последнее время разработан ряд новых устройств, избавленных от основных недостатков устройств этой группы. Такими недостатками является влияние на показания расходомера не только скорости потока, но его температуры и давления.

Расходомеры, в которых для измерения скорости потока в последнем создаются специальные метки, составляют отдельную группу устройств. Метки потока могут создаваться либо путем периодического возникновения в потоке промежуточного измерительного параметра (например, ионизационных или тепловых меток), либо путем введения в поток инородных веществ (например, доз непрозрачного порошка или доз радиоактивного вещества).

Эти устройства обладают несколько усложнёнными схемами, но в ряде специальных случаев только с их помощью предтавляется возможным измерять скорость потока.

Отдельную группу составляют расходомеры, определяющие расход по скоростному напору. Эта группа представлена обширным и разнообразным рядом устройств. Основным их преимуществом является простота устройства. В тех случаях, когда нужно простыми средствами, надежно и со средним уровнем точности определять скорость потока, эти устройства являются наиболее приемлемыми.

Принципы измерения, используемые в перечисленных устройствах, позволяют определять объемные расходы веществ в нестационарных потоках. Для получения массовых расходов по показаниям таких расходомеров необходимо знать изменение плотности измеряемого вещества. В некоторых расходомерах этой группы применяется совместное включение датчиков плотности с соответствующими чувствительными элементами расходомеров. Такие системы позволяют измерять массовые расходы.

Ниже последовательно рассмотрен каждый из перечисленных типов объемных расходомеров.

Дата добавления: 2015-07-13