Измерение расхода

Расход – это количество вещества протекающее через поперечное сечение трубопровода в единицу времени.
( м³/с, м³/мин, м³/час)

Количество – это объем или вес вещества, протекающее через поперечное сечение трубопровода за определенное время.

Приборы с помощью которых производится измерение расхода называются расходомерами и подразделяются на: - расходомеры постоянного перепада давления;
- расходомеры переменного перепада давления.

Приборы с помощью которых производится измерение количества вещества называются счетчиками количества.

Расходомеры постоянного перепада давления

Расход вещества по постоянному перепаду давления измеряют ротаметрами. Ротаметр представляет собой вертикально установленную стеклянную трубку в форме
конуса, обращенную широким концом вверх, внутри которой находится поплавок .
Протекающий снизу вверх поток среды, расход
которой измеряют, поднимает поплавок до тех пор, пока его вес не уравновесится разностью
давлений до и после поплавка.

Расходомеры переменного перепада давления

Метод основан на создании с помощью сужающих устройств местного сужения потока, часть потенциальной энергии которого переходит в кинетическую энергию.
Средняя скорость потока в месте его сужения повышается, а статическое давление становится менее статического давления до сужающего устройства.

Разность давления (перепад давления) тем больше, чем больше расход среды, и следовательно, она может служить мерой расхода.

Расход будет определяться по формуле:
Q – расход среды, м³/с; ΔР – перепад давления, кгс/см²;
g – ускорение силы тяжести, м/с²; ν – плотность среды, кг/м³; F – сечение диафрагмы, м²; h – поправочный коэффициент;
Область применения диафрагм:
50 мм ≤ Dтр ≤ 1000 мм;

Трубка Пито - Прандтля

Счетчики
количества

Скоростные счетчики
Скоростные счетчики количества жидкости основаны на суммировании числа оборотов помещенного в поток вращающегося элемента за определенный промежуток времени.
Вращающийся элемент приводится в движение за счет кинетической энергии самого потока.

Скорость вращения пропорциональна средней скорости протекающей жидкости, а следовательно, и расходу.
По конструктивному исполнению чувствительного элемента эти счетчики делятся на аксиальные и тангенциальные.

Объемные счетчики
При протекании жидкости через измерительную камеру под действием разности давлений на входе и выходе возникает вращающий момент, обусловленный овальной формой
шестерен.При каждом обороте шестерни подают определенный объем жидкости
из входной полости камеры в
выходную.

Следовательно, объемное количество жидкости, протекающей через счетчик, равно произведению измерительного объема камеры на число оборотов шестерен.
Предел измерения от 0,01 до 250 м3/ч.
Погрешность измерения ± 0,5 — 1,0%.

Предел измерения ротационных газовых счетчиков до 600 м3/ч.
Погрешность измерения ± 2%.

Ультразвуковые расходомеры

Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении зависящего от расхода акустического эффекта, возникающего при прохождении ультразвуковых колебаний через контролируемый поток жидкости или газа.

В таких расходомерах ультразвуковые колебания, создаваемые пьезоэлементами, направляются по потоку жидкости и против него.

Разность времен прохождения ультразвуковыми импульсами расстояния между излучателем и приемником по потоку и против потока пропорциональна скорости потока, т.е. скорость ультразвука относительно стенок трубы зависит от скорости потока.

Достоинства
высокая точность измерения;
возможность измерения расхода загрязненных сред;
отсутствие потери давления;
широкий диапазон температур (от -220 до 600 °С) и давлений.
измерение расхода реверсивного потока.

Недостатки
необходимость значительных длин линейных участков до и после преобразователя;
необходимость контроля отложений в трубопроводе на его рабочем участке;
сложность и высокая стоимость приборов;
ограничения по минимальной скорости потока.

Расходомеры по конструктивному исполнению подразделяются на одно- и двухканальные.

В одноканальной схеме каждый пьезоэлемент работает попеременно в режиме излучателя и приемника, что обеспечивается системой переключателей.

В двухканальной схеме каждый пьезоэлемент работает только в одном режиме — излучателя или приемника.
Двухканальные схемы проще одноканальных (нет сложных схем переключения), но точность их меньше, вследствие возможной акустической асимметрии обоих каналов.

По методу определения времени прохождения импульса между излучателем и приемником ультразвуковые расходомеры подразделяются на времяимпульсные, частотные и фазовые.

Во времяимпульсных расходомерах периодически производится измерение коротких импульсов длительностью 0,1...0,2 мкс, по которым затем определяется объемный расход G0.

В частотных расходомерах каждый последующий импульс посылается излучателем только после достижения предыдущим импульсом приемного пьезоэлемента.

В фазовых расходомерах измеряется разность фаз ультразвуковых колебаний частотой, распространяющихся по потоку и против него.

Вихревые счетчики газа

Принцип действия основан на измерении частоты образования вихрей, возникающих в потоке газа при обтекании неподвижного тела.

При введении в трубопровод перпендикулярно потоку, неподвижного тела – поочередно, то с одной то с другой стороны, происходит срыв вихрей, которые образуют позади тела обтекания двойную цепочку постепенно рассеивающихся вихрей, создавая так называемую дорожку Кармана.

Частота вихреобразования прямо пропорциональна скорости потока (объемному расходу газа) и пропорциональна скорости набегающего потока.

Фиксация частоты срыва вихрей производится чувствительным элементом термоанемометра, представляющим собой вольфрамовую нить, расположенную в канале перетока тела обтекания.