2. Измерение расхода жидкостей и газов

В настоящее время в связи с развитием промышленности все большее значение приобретают приборы для измерения расхода жидкости, газа, пара и сыпучих веществ. Расходомеры необходимы прежде всего для управления производством. Без них нельзя обеспечить оптимальный режим технологических процессов во всех отраслях народного хозяйства. Эти приборы требуются также для автоматизации производства и достижения при этом максимальной его эффективности.

Расходом называется количество вещества (масса или объем), протекающего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Прибор, измеряющий расход вещества, называется расходомером, а массу или объем вещества - счетчиком количества или просто счетчиком. Прибор, который одновременно измеряет расход и количество вещества, называется расходомером со счетчиком. К этим терминам следует добавлять название измеряемого вещества, например: расходомер газа, счетчик воды, расходомер пара со счетчиком. Устройство, непосредственно воспринимающее измеряемый расход (например, диафрагма, сопло, напорная трубка) и преобразующее его в другую величину (например, в перепад давления), которая удобна для измерения, называется преобразователем расхода [4].

Количество вещества может измеряться в единицах массы (килограммах, тоннах, граммах) или в единицах объема (кубических метрах, кубических сантиметрах, литрах). Соответственно, расход измеряют в единицах массы, деленных на единицу времени (килограммах в секунду, килограммах в час и т. д.), или в единицах объема, также деленных на единицу времени (кубических метрах в секунду, кубических метрах в час и т. д.). В первом случае имеем массовый расход QM =m/t, во втором - объемный Qv = VIt. Соотношение указанных расходов определяется зависимостью QM - pQv, где р - плотность вещества. Объемный расход определяется по показаниям объемных счетчиков (дифференцируемых по времени) или как произведение средней скорости потока и площади поперечного сечения [1,4].

Существует большое количество различных методов измерения расхода жидкостей и газов. Так, в зависимости от принципа действия существуют следующие разновидности расходомеров [1-18]:

  • 1. Расходомеры переменного перепада давления. Метод основан на зависимости расхода измеряемой среды от перепада давления в сужающем устройстве, устанавливаемом в трубопроводе.
  • 2. Расходомеры скоростного напора. Измеряют расход по динамическому напору потока с помощью пневмометрических трубок.
  • 3. Расходомеры постоянного перепада давления. Основаны на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения поплавка, изменяющего при этом площадь сечения проходного отверстия прибора таким образом, что перепад давлений по обе стороны поплавка остается постоянным.
  • 4. Расходомеры переменного уровня. Основаны на зависимости от расхода высоты уровня жидкости в сосуде при свободном истечении ее через отверстие в дне или боковой стенке сосуда.
  • 5. Электромагнитные (индукционные) расходомеры. Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на законе электромагнитной индукции, в соответствии с которым в электропроводной жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости.
  • 6. Ультразвуковые расходомеры. Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении зависящего от расхода того или иного акустического эффекта, возникающего при прохождении ультразвуковых колебаний через контролируемый поток жидкости или газа.
  • 7. Тепловые расходомеры. Основаны на измерении зависящего от расхода эффекта теплового воздействия на поток газа или жидкости.
  • 8. Расходомеры Кориолиса (Кориолисовые расходомеры). Принцип действия основан на использовании эффекта Кориолиса, который заключается в том, что жидкость, протекая через вибрирующую трубку, вызывает сдвиг фаз колебаний трубки, пропорциональный массовому расходу.
  • 9. Вихревые и вихреакустические расходомеры. Величина расхода определяется по частоте образования вихрей в потоке жидкости или газа, возникающих при введении в поток неподвижного твердого тела обтекания.
  • 10. Расходомеры с мишенями. Основаны на измерении силы, действующей на твердое тело (мишень) в потоке жидкой (газовой) среды.
  • 11. Оптические расходомеры. Основаны на зависимости от расхода вещества того или иного оптического эффекта в потоке.
  • 12. Турбинные расходомеры. Принцип действия основан на измерении скорости вращения введенной в поток лопастной турбины, пропорциональной расходу измеряемой среды.

При выборе того или иного типа прибора следует исходить из сравнительной важности тех или других требований, предъявляемых к измерению расхода или количества в каждом конкретном случае.

К датчикам расхода предъявляются следующие требования [4J:

  • ? высокая точность измерения;
  • ? высокая надежность;
  • ? малая зависимость точности измерения от изменения плотности вещества;
  • ? высокое быстродействие прибора;
  • ? большой диапазон расходов, подлежащих измерению;
  • ? необходимость измерения расхода не только в обычных, но и в экстремальных условиях (при очень низкой или очень высокой температуре и давлении);
  • ? широкая номенклатура измеряемых веществ.

В настоящий момент расходомеры для жидкостей и газов различного назначения производятся такими фирмами, как «Greyline instruments» (США), «Krohne» (Германия), «Nivelco» (Венгрия), «Hydac» (Германия), «Omega engineering» (США), «Dwyer instruments» (США), «Hedland» (США), «Sierra» (США), «Mccrometer» (США), «Cdimeters» (США), «Sure instrument» (Китай), «Comer» (Италия), «Spirax sarco» (США), «Seametrics» (США), «Siemens» (Германия), «Blancett» (США), «Endress+Hauser» (Германия), «Abb» (Швейцария), «Turck» (Германия), «Gems sensors & controls» (США), «Sensirion» (Швейцария), «Riels instruments» (Италия) и многими другими.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >