На соискание квалификации бакалавра техники и технологии по направлению «Приборостроение» фюра

2. Обзор принципов измерения расхода

Большое разнообразие и сложность требований, предъявляемых к расходомерам и счетчикам, явилось причиной разработки и создания значительного числа разновидностей этих приборов. При выборе необходимо исходить из свойств измеряемого вещества, его параметров, а также обоснованности требований к точности измерения, учитывая при этом как степень важности удовлетворения тем, или другим требованиям, так и сложность измерительного устройства и условия его эксплуатации и поверки.

Условно расходомеры и счетчики можно подразделить на следующие группы:
A. Приборы, основанные на гидродинамических методах:
1) переменного перепада давления;
2) переменного уровня;
3) обтекания;
4) вихревые;
5) парциальные.
Б. Приборы с непрерывно движущимся телом:
6) тахометрические;
7) силовые (в том числе вибрационные).
B. Приборы, основанные на различных физических явлениях:
8) тепловые;
9) электромагнитные;
10) акустические;
11) оптические;
12) ядерно-магнитные;
13) ионизационные.
Г. Приборы, основанные на особых методах:
14) корреляционные;
15) меточные;
16) концентрационные.


2.1 Расходомеры, основанные на гидродинамических методах

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

Расходомеры с сужающим устройством основаны на зависимости от расхода перепада давления, образующего на сужающем устройстве в результате частичного перехода потенциальной энергии в кинетическую.
Причиной широкого распространения таких расходомеров являются следующие их достоинства:

1. 
   Универсальность применения. Они пригодны для измерения расхода, каких угодно однофазных, а в известной мере и двухфазных, сред при самых различных давлениях и температурах.
   
2. 
   Удобство массового производства. Индивидуально изготовляется только преобразователь расхода – сужающее устройство. Все остальные части, в том числе диффманометр и вторичный прибор, могут изготавливаться серийно; их устройство не зависит ни от вида, ни от параметров измеряемой среды.
   
3. 
   Отсутствие необходимости в образцовых установках для градуировки. Градуировочная характеристика стандартных сужающих устройств может быть определена расчётным путём.
   

Наряду с этим, расходомеры с сужающим устройством имеют недостатки, наиболее существенными из которых являются следующие:

1. 
   Квадратичная зависимость между расходом и перепадом, что не позволяет измерять расход менее 30% максимального из-за высокой погрешности измерения и затрудняет использование этих приборов для измерения расходов, изменяющихся в широких пределах.
   
2. 
   Ограниченная точность, причём погрешность измерения колеблется в широких пределах (1,5%-3%) в зависимости от состояния сужающего устройства, диаметра трубопровода, постоянства давления и температуры измеряемой среды. [6]
   

Принцип действия приборов переменного уровня основан на зависимости уровня жидкости в сосуде от расхода при свободном истечении ее через калиброванное отверстие (щель) в дне или боковой стенке.
Эти расходомеры применяются для измерения расхода загрязненных жидкостей, известкового молока, диффузионного сока, сусла-самотека и т.п.
Щелевые расходомеры хорошо зарекомендовали себя при измерении сильно загрязненных и быстро кристаллизующихся жидкостей и растворов. Диапазон измерения 0,1-50 м³/ч; основная погрешность устройства в комплекте с вторичным прибором ±3,5%.
Вихревые расходомеры построены на принципе измерения скорости измеряемой среды пропорциональной частоте образования вихрей за телом обтекания. [6]
Преимущественно данный тип расходомеров измеряет: жидкость, газ и пар. Измерение жидкостей ограничено вязкостью, поэтому этот тип применяется, прежде всего, для измерения расхода пара и газов. Ограничения – достаточно дороги для диаметров больше 200 мм.
Главными достоинствами этих расходомеров является: независимость точности измерения расхода от изменений температуры, давления и плотности измеряемой среды, высокая повторяемость и стабильность показаний, простота конструкции, легкость в монтаже, низкая стоимость обслуживания.