Устройство и принцип работы расходомера

Во многих хозяйственных отраслях возникает потребность в учете расхода тех или иных материалов – жидких, газообразных или сыпучих. Для этого существует класс измерительных приборов, известных под названием расходомеры. Применение такого оборудования позволяет упростить и автоматизировать проведение замеров, а также гарантировать при этом получение достоверных сведений.

С помощью расходомера определяют объем или массу какого-либо продукта или среды, которые прошли через сечение трубопровода за определенный отрезок времени. Ниже мы подробнее рассмотрим, как работает расходомер, устройство и принцип действия разных типов таких приборов, как выбрать те или иные виды подобного оборудования и как обеспечить их корректную работу.

Различные типы и принципы действия расходомеров

Существует несколько типов расходомеров, устройство и принцип работы которых сильно отличаются. Они предназначены для различных условий использования и измерения расхода разных сред.

Электромагнитные

Действие расходомера этого типа основано на физическом явлении электромагнитной индукции. Токопроводящая жидкость (например, вода), проходя между полюсами магнита, вызывает возникновение слабого электрического тока, величина которого измеряется прибором. Расходомер переводит напряжение между электродами в объем воды, проходящей по магистрали.

К преимуществам таких приборов можно отнести их долговечность, ведь тут нет подвижных деталей, а значит, тут практически нечему сломаться или износиться. Также они не влияют на скорость движения жидкости. Однако есть у них и недостаток – при наличии сторонних электромагнитных воздействий или изменении токопроводящих свойств жидкости (например, в случае попадания сторонних веществ) показания прибора могут оказаться неточными.

Ультразвуковые

Устройство расходомера такого типа включает в себя генератор ультразвуковых импульсов, которые проходят через жидкость в трубе и попадают на датчик приемника. Время запаздывания импульса при прохождении против и вдоль потока жидкости различается, на основании разности времени прибор рассчитывает объемный расход воды.

Среди преимуществ этих устройств стоит отметить доступную стоимость, возможность установки на трубы большого диаметра и отсутствие элементов в канале трубы. Однако следует учитывать, что такие приборы достаточно чувствительны к ряду факторов – так, наличие посторонних включений в воде или стороннее вибрационное воздействие могут снизить точность измерения.

Счетчики перепада давления

При использовании таких приборов в канале трубы устанавливается сужающее устройство, в роли которого могут выступать шайба или специальное сопло. Прибор анализирует перепад давления при прохождении жидкости через препятствие, на основании полученных результатов рассчитывая скорость потока и расход.

Такое решение также имеет преимущество в виде отсутствия подвижных элементов, что обеспечивает высокую надежность и долговечность прибора. К минусам можно отнести относительно небольшой диапазон измерений и присутствие в трубе механической преграды.

Вихревые

Эксплуатация расходомера этой разновидности предполагает установку в трубу сегмента с рядом препятствий, которые движущиеся газ или жидкость должны обтекать, генерируя при этом колебания определенной частоты. По интенсивности колебаний прибор выдает данные относительно скорости потока и объемах прошедшего через отрезок трубы вещества.

Такой расходомер тоже не имеет в конструкции подвижных деталей, что является его преимуществом. Но наличие в разрезе трубы посторонних элементов может повлиять на скорость течения жидкости или газа. Кроме того, посторонние вибрации могут исказить показания прибора.

Тахометрические

Устройства такого типа имеют турбину или крыльчатку, которая вращается под воздействием потока воды, газа или пара. Скорость вращения и количество оборотов фиксируются тахометром, прибор преобразует эти данные в объем расходуемой среды.

Поскольку при работе расходомеров такого типа используются подвижные элементы, они отличаются относительно невысокой надежностью. Наличие турбины или крыльчатки создает препятствие для потока измеряемой среды. К преимуществам таких устройств можно отнести довольно невысокую цену.

Кориолисовы

Принцип работы расходомера такого типа основан на сдвиге фаз вибрации измерительной трубки при прохождении по ней жидкости. U-образная трубка находится внутри расходомера, при помощи специального устройства ей придается вибрация определенной частоты, которая воспринимается датчиками.

При прохождении измеряемой среды к основной вибрации добавляются дополнительные колебания, которые являются результатом инерции вещества и нарастают по мере увеличения скорости потока. С помощью датчиков прибор фиксирует эти изменения и выдает информацию о количестве прошедшего по трубопроводу вещества.

К недостаткам таких расходомеров относят обычно сложность их конструкции и довольно высокую цену. В то же время, приборы такого типа не только обеспечивают высокую точность измерения расхода среды, но и позволяют получить данные о ее плотности и уровне вязкости.

Применение и параметры выбора расходомеров

Такое измерительное оборудование широко используется во многих промышленных и хозяйственных отраслях – пищевой, химической и нефтегазовой, в энергетике, при организации фармацевтических производств. Также их применяют при подаче воды или газа потребителям, в системах водоотведения и во множестве других случаев.

Разные типы расходомеров применяются для работы с различными по физическим параметрам средами:

• Для замера расхода жидкостей – это могут быть вода, топливо, сжиженный газ, технические или пищевые жидкости, любые другие жидкие среды.
• Для учета объемов газовых сред – востребованы в газодобывающей отрасли или при коммерческой поставке газа потребителям, при измерении объемов воздушных или газовых смесей при организации техпроцессов.
• Для измерения объема вязких жидкостей – потребность в этом возникает как в пищевом производстве (мед или майонез), так и в промышленности (бетонные смеси).
• Для контроля сыпучих сред – также применяются в производственных отраслях, где используются порошковые продукты (песок или различные сухие смеси).

Помимо замера расхода жидкостей, газов или сыпучих материалов применение современных расходомеров позволяет решить многие задачи по автоматизации технологических или хозяйственных процессов. Такие приборы могут быть подключены к автоматизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП), а используя поступающие с них данные, система в автоматическом режиме корректирует работу оборудования.

Помимо физического принципа действия все производимые приборы такого типа имеют ряд критериев, которые необходимо учитывать при выборе:

• Пропускная способность.
• Допустимая погрешность.
• Диапазон рабочих температур.
• Параметры рабочей среды.
• Диапазон значений при измерении.
• Санитарные характеристики.
• Возможность подключения регистрирующей аппаратуры или потребность в применении дополнительных устройств для работы расходомера.

Уточнить параметры приобретаемого оборудования можно у продавца или изучить прилагаемую к расходомеру инструкцию (руководство по эксплуатации).

Обслуживание и контроль

К такому оборудованию предъявляются высокие требования в плане стабильности и точности работы, ведь от достоверности получаемых результатов измерений во многом зависит правильность протекания технологических процессов и общая эффективность производства.

Для того чтобы обеспечить точность измерений, проводится поверка таких приборов. Различают несколько видов поверки:

• Первичная – выполняется сразу после изготовления.
• Периодическая (или плановая) – сроки такой аттестации указаны в прилагаемом к расходомеру руководстве или паспорте.
• Внеплановая – проводится при утрате документов о прохождении поверки, ремонте прибора или при срыве пломбы.

Выполнять поверку расходомеров любого типа должны специалисты аккредитованной организации – только в этом случае выданные документы имеют юридическую силу.