Классификация и конструктивные исполнения расходомеров

закрыть

РАСХОДОМЕРЫ - это технические устройства, предназначенные для измерения расхода жидкостей и газов.

   ПО ВИДУ РАСХОДА:

   объемные - определение массового расхода происходит косвенным методом;
   массовые - напрямую измеряют массовый расход жидкости.

   ПО ПРИНЦИПАМ ИЗМЕРЕНИЯ:
   (т. е. по тем физическим явлениям, с помощью которых измеряемая величина преобразуется в выходной сигнал первичного преобразователя расходомера)

   расходомеры переменного перепада давления, основанные на зависимости перепада давления, создаваемого преобразователем расхода, установленным в трубопроводе, от расхода измеряемой среды;
   электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движущейся в магнитном поле электропроводящей жидкости в ЭДС;
   • вихревые расходомеры, принцип действия которых основан на зависимости частоты отрыва вихрей, возникающих при обтекании потоком вихреобразователя-призмы с острыми кромками, установленной в трубопроводе, от расхода измеряемой среды;
   ультразвуковые расходомеры, использующие зависимость разности времени прохождения ультразвуковой волны по и против направления потока, или сдвига частоты отраженной ультразвуковой волны (эффект Доплера) от скорости измеряемой среды;
   расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры, преобразующие скоростной напор, а соответственно, и расход измеряемой среды, в перемещение тела обтекания;
   массовые кориолисовые расходомеры, основанные на инерционном воздействии на сенсор массы жидкости, движущейся одновременно с угловым ускорением.

Конструктивно в общем случае расходомеры состоят из первичного преобразователя — измерительной части и вторичного преобразователя — электронного блока.

   ПО КОНСТРУКЦИИ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ:

   • полнопроточные, первичный преобразователь которых встраивается непосредственно в поперечное сечение трубопровода;
   • погружные, первичный преобразователь которых вставляется в трубопровод через отверстие. Данные приборы, в зависимости от конструкции, возможно монтировать/демонтировать без снятия давления в трубопроводе;
   • с накладными первичными преобразователями, монтируемые непосредственно на внешней поверхности трубопровода. Из приведенных выше видов расходомеров с накладными первичными преобразователями изготавливаются только ультразвуковые расходомеры.

Основным видом соединения полнопроточных расходомеров с трубопроводом является фланцевое. При этом существует две его разновидности:

  • традиционное фланцевое соединение, когда проточная часть расходомера имеет фланцы на входе и выходе, которые болтами или шпильками прикручиваются к ответным фланцам трубопровода;

фланцевое соединение

  • сэндвичевое соединение, когда проточная часть расходомера своих фланцев не имеет, а зажимается между ответными фланцами трубопровода с помощью длинных шпилек.

сэндвичевое соединение

Обе разновидности фланцевого соединения одинаково надежны, однако, сэндвичевое соединение требует большей аккуратности при выполнении сварочных работ и монтаже расходомера. С другой стороны, стоимость расходомеров с сэндвичевым соединением обычно значительно ниже, чем с фланцевым по причине меньшей металлоемкости.

   ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ:

Полнопроточные расходомеры точнее всех определяют среднюю скорость потока, так как производят измерения по всему сечению потока. Соответственно они имеют более низкую погрешность измерений, вплоть до ±0,2…0,5% измеряемой величины.

Точность измерения расхода массовыми кориолисовыми расходомерами практически не зависит от профиля потока, что позволяет добиться погрешности измерения массового расхода порядка ±0,1…0,2% измеряемой величины.

Погружные расходомеры производят измерения скорости потока в одной точке. Средняя скорость потока определяется в них на основании существующих теоретических и экспериментальных зависимостей распределения скоростей потока по сечению трубопровода. Различные возмущающие воздействия приводят к искажению профиля потока, что не может не сказываться на результатах измерения этими приборами. На данный момент погрешность измерений погружных расходомеров составляет порядка ±1…2% шкалы и существенно зависит от правильности их установки.

Ультразвуковые расходомеры измеряют скорость потока в одной или нескольких плоскостях сечения потока в зависимости от количества первичных преобразователей, что определяет их погрешность измерений расхода, составляющую ±1…3% измеряемой величины. Погрешность данных приборов также зависит от правильности и места установки первичных преобразователей.

   ПО КОМПОНОВКЕ:

   • интегрального исполнения — вторичный преобразователь монтируется непосредственно на первичном преобразователе;
   • разнесенного исполнения — вторичный преобразователь монтируется на некотором удалении от первичного и соединяется с ним кабелем.

Исполнения расходомеров

В большинстве случаев целесообразнее применять расходомеры в интегральном исполнении.

Однако, существует ряд факторов, при наличии которых используют расходомеры в разнесенном исполнении:
   • высокая температура измеряемой среды;
   • высокая температура окружающей среды в месте установки расходомера;
   • высокая вибрация трубопровода;
   • возможность затопления места установки расходомера (для таких случаев первичные преобразователи, как правило, имеют водонепроницаемое исполнение IP68);
   • затрудненный доступ к месту установки расходомера.

   ПО ВИДУ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ: 

На многих производствах существуют взрывоопасные зоны, в которых из-за утечек и испарения горючих веществ находятся или могут возникать взрывоопасные газовые среды. В таких зонах необходимо применять расходомеры во взрывозащищенном исполнении.

Наибольшее распространение получили два вида взрывозащиты расходомеров:

   • искробезопасная цепь — данный метод подразумевает, что при возникновении искры в электрических цепях прибора ее мощности будет недостаточно для воспламенения взрывоопасной смеси;
   • взрывонепроницаемая оболочка — данный метод подразумевает, что электрические цепи прибора помещены в специальную особо прочную оболочку. При этом не исключается контакт электрических цепей со взрывоопасной смесью и возможность ее воспламенения, но гарантируется, что оболочка выдержит возникшее в результате взрыва избыточное давление, т. е. вспышка не выйдет за пределы взрывонепроницаемой оболочки.

Более подробно взрывозащищенные исполнения описаны в главе «Основы взровозащиты».