измерение расхода жидкости

в трёх измерениях — in three dimensions

выполнять измерения — make measurements, take measurements

измерения подвержены погрешностям — measurements are subject to errors

производить измерения — make measurements

расходомер жидкости (газа)
расходомер
Ндп. измеритель расхода жидкости (газа)
Измерительный прибор или совокупность приборов, предназначенных для измерения расхода жидкости (газа).
[ ГОСТ 15528-86]

Расходомеры, служат для измерения объема (объемный расход) или массы (массовый расход) жидкостей, газов и паров, проходящих через заданное сечение трубопровода в единицу времени. Иногда расходомеры снабжают интеграторами, или счетчиками - устройствами для суммирования измеряемых объемов или масс контролируемых сред в течение заданного промежутка времени. Расходомеры разных типов рассчитаны на измерения в определенной области расходов (рис. 1).

Рис. 1. Диапазоны измерений расходов жидкостей, газов и паров разными расходомерами.

Основные показатели, обусловливающие выбор расходомера: значение расхода; тип контролируемой среды, ее температура, давление, вязкость, плотность, электрическая проводимость, рН; перепад давлений на первичном измерительном преобразователе (датчике); диаметр трубопровода; диапазон (отношение максимального расхода к минимальному) и погрешность измерений. В зависимости от физ.-химических свойств измеряемой и окружающей сред в расходомеры используются различные методы измерений.

В данной статье рассматриваются наиболее важные типы расходомеры и счетчиков, применяемых в химических лабораториях, химических и смежных отраслях промышленности для высокоточных контроля и учета химических веществ при их производстве, выдаче и потреблении, а также в системах автоматизированного управления технологическими процессами.

Расходомеры переменного перепада давлений (рис. 2, а). Действие их основано на зависимости перепада давлений на гидравлическом сопротивлении (диафрагмы, сопла и трубы Вентури, сопла Лаваля и др.), расположенном в потоке контролируемой среды, от ее расхода Q. Измерения разности давлений Dp = p1 - p2 осуществляются на прямолинейном участке трубопровода (длиной до 10 и не менее 5 диаметров соответственно до и после гидравлического сопротивления). Расходомеры данного типа особенно распространены благодаря следующим достоинствам: простоте конструкции и возможности измерений в широком диапазоне значений расхода и диаметров трубопроводов (от десятков до 3000 мм и более); возможности применения для различных по составу и агрессивности жидкостей и газов при температурах до 350-400 °С и давлениях до 100 МПа; возможности расчетным путем определять расход без натурной градуировки расходомеры в случае трубопроводов диаметрами 50-1000 мм. Недостатки: небольшой диапазон измерений из-за квадратичной зависимости между расходом и перепадом давлений (3:1); значительные потери давления на гидравлическом сопротивлении и связанные с этим дополнительные затраты энергии. Погрешность 1,5-2,5% от макс. расхода.

Расходомеры постоянного перепада давлений, или ротаметры ( рис. 2, б). В этих приборах измеряется прямо пропорциональная расходу величина перемещения поплавка h внутри конической трубки под воздействием движущегося снизу вверх потока контролируемой среды. Последний поднимает поплавок до тех пор, пока подъемная сила, возникающая благодаря наличию на нем перепада давлений, не уравновесится весом поплавка. Трубки ротаметров могут быть стеклянными (рассчитаны на давление до 2,5 МПа) и металлическими (до 70 МПа). Поплавки в зависимости от свойств жидкости или газа изготовляют из различных металлов либо пластмасс. Приборы работоспособны при температурах от — 80 до 400 °С, предпочтительны для трубопроводов диаметром до 150 мм, имеют равномерные шкалы, градуированные в единицах объемного расхода. Достоинства: возможность измерений расхода жидкостей и газов от весьма малых значений (0,002 л/ч по воде, 0,03 л/ч по воздуху) до высоких (150-200 и до 3000 м3/ч); широкий диапазон измерений (10:1); малые потери давления (до 0,015 МПа). Погрешность 0,5-2,5% от макс. расхода.

Электромагнитные расходомеры (рис. 2, в). Действие их основано на прямо пропорциональной зависимости расхода от эдс, индуцированной в потоке электропроводной жидкости (минимальная удельная электрическая проводимость 10-3-10-4 См/м), движущейся во внеш. магнитное поле, которое направлено перпендикулярно оси трубопровода. Эдс определяется с помощью двух электродов, вводимых в измеряемую среду диаметрально противоположно через электроизоляционное покрытие внутри поверхности трубопровода. Материалы покрытий - резины, фторопласты, эпоксидные компаунды, керамика и другие. Приборы позволяют измерять расход различных пульп, сиропов, агрессивных и радиоактивных жидкостей и т. д. при давлениях обычно до 2,5 МПа (иногда до 20 МПа); диаметр трубопроводов, как правило, 2-3000 мм. Во избежание поляризации электродов измерения проводят в переменном магнитном поле. Допустимые температуры контролируемой среды определяются термостойкостью электроизоляционных покрытий и могут достигать, как правило, 230 °С. При измерении расхода жидких металлов (например, Na, К и их эвтектик) указанные температуры обусловлены термостойкостью используемых конструкционных материалов, в первую очередь магнитов, создающих постоянное магнитное поле (исключает возникновение в металлах вихревых токов) и составляют 400-500 °С; в данном случае трубопроводы не имеют внутренней изоляции, а. электроды привариваются непосредственно к их наружным поверхностям. Достоинства: высокое быстродействие; широкий диапазон измерений (100:1); отсутствие потерь давления (приборы не имеют элементов, выступающих внутрь трубопровода); показания приборов не зависят от вязкости и плотности жидкостей. Погрешность 0,5-1,0% от измеряемой величины.

Тахометрические расходомеры В турбинных расходомерах (рис. 2, г) используется зависимость измеряемой тахометром частоты вращения турбинки, приводимой в движение потоком среды (нефтепродукты, растворы кислот и щелочей, нейтральные или агрессивные газы) от ее расхода. Турбинки могут размещаться аксиально либо тангенциально по отношению к направлению движения потока. Диаметр трубопроводов 4-4000 мм; вязкость среды 0,8-750 мм2/с; температура от -240 до 550 °С, давление до 70 МПа; диапазон измерений до 100:1; потери давления 0,05 МПа. Погрешность 0,5-1,5% от макс. расхода.

В шариковых расходомерах контролируемая жидкая среда закручивается с помощью неподвижного винтового направляющего аппарата и увлекает за собой металлический шарик, заставляя его вращаться внутри трубопровода (перемещению вдоль оси препятствуют ограничит. кольца). Мера расхода - частота вращения шарика, измеряемая, например, тахометром. Диаметр трубопроводов 5-150 мм; температура среды от -30 до 250 °С, давление до 6,4 МПа; диапазон измерений 10:1; потери давления до 0,05 МПа. В этих приборах в отличие от турбинных отсутствуют опорные подшипники, что позволяет измерять расход жидкостей с механическими включениями и увеличивает ресурс работы. Погрешность не более 1,5% от максимального расхода.

Ультразвуковые расходомеры (рис. 2, д). В основу их работы положено использование разницы во времени прохождения ультразвуковых колебаний (более 20 кГц) в направлении потока контролируемой среды и против него. Электронное устройство формирует электрический импульс, поступающий на пьезоэлемент П1, который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П2, преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П1 и т.д. Контур П1-П2 характеризуется частотой f1 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды. Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, то есть от пьезоэлемента П2 к пьезоэлементу П1. Контур П2-П1 характеризуется частотой f2 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды. Далее электронное устройство определяет разность Df указанных частот, которая пропорциональна скорости (расходу) среды.

Эти приборы не вызывают потерь давления, обладают высоким быстродействием и обеспечивают измерение пульсирующих расходов (частота 5-10 кГц) любых не содержащих газовых включений жидкостей (в т. ч. вязких и агрессивных), а также газов и паров. Диаметр трубопроводов 10-3000 мм и более; температура среды от —40 до 200°С (реже-от —250 до 250 °C), давление до 4 МПа; диапазон измерений 100:1. Погрешность 1,0-2,5% от макс. расхода.

Вихревые расходомеры (рис. 2, е). Действие их основано на зависимости между расходом и частотой возникновения вихрей за твердым телом (например, металлическим прямоугольным стержнем), которое расположено в потоке жидкости или газа. Образованию вихрей способствует поочередное изменение давления па гранях этого тела. Диапазон частот образования вихрей определяется размером и конфигурацией тела и диаметром трубопроводов (25-300 мм). Температура среды обычно от - 50 до 400 °С, реже от -270 до 450 °С; давление до 4 МПа, иногда до -6,3 МПа; диапазон измерений: для жидкостей 12:1, для газов 40:1. Градуировка приборов не зависит от плотности и вязкости контролируемой среды, а также от ее температуры и давления. Погрешность 0,5-1,0% от измеряемой величины при числах Рейнольдса Re > 30000; при Re < 10000 определение расхода практически невозможно из-за отсутствия вихрей.

Объемные расходомеры (рис. 2,ж). В качестве измерителей объема служат счетчики с цилиндрическими или овальными шестернями, поршневые, с плавающей шайбой, лопастные, винтовые и другие. Они снабжены устройствами выдачи сигналов, пропорциональных объемному расходу вещества. Эти приборы пропускают определенный объем жидкости за один цикл хода чувствительного элемента. Мера расхода - число таких циклов. Диаметр трубопроводов 15-300 мм; температура среды до 150°С, давление до 10 МПа; диапазон измерений до 20:1. Основное достоинство - стабильность показаний. Недостатки: необходимость установки фильтров, задерживающих твердые частицы (чувствительный элемент при их проникновении может выйти из строя); износ движущихся деталей, приводящий к увеличению погрешности показаний, которая обычно составляет 0,5-1,0 от измеряемой величины.

Струйные расходомеры (рис. 2,з). В них используется принцип действия генератора автоколебаний. В приборе часть струи потока жидкости или газа ответвляется и через так называемый канал обратной связи а поступает на вход устройства, создавая поперечное давление на струю. Последняя перебрасывается к противоположной стенке трубопровода, где от нее снова ответвляется часть потока, подаваемая через канал б на вход прибора; в результате струя переходит в первоначальное положение и т. д. Такой переброс происходит с частотой, пропорциональной расходу контролируемой среды, и сопровождается изменением давления в каналах а и б, что позволяет датчику давления воспринимать автоколебания. Диаметр трубопроводов 2-25 мм; температура среды от —263 до 500 °С, давление до 4 МПа; диапазон измерений 10:1. Основное достоинство - отсутствие подвижных элементов. Погрешность-1,5% от макс. расхода.

Корреляционные расходомеры (рис. 2, и). В этих приборах с помощью сложных ультразвуковых и иных устройств осуществляется запоминание в заданном сечении трубопровода (I) характерного "образа" потока контролируемой среды и его последнее распознавание в другом сечении (II), расположенном на определенном расстоянии от первого. Мера расхода - время прохождения "образом" потока участка трубопровода между сечениями. Диаметр трубопроводов 15-900 мм; температура среды до 100-150°С, давление до 20 МПа; диапазон измерений 10:1. Достоинства: независимость показаний от изменений плотности, вязкости, электропроводности и других параметров жидкости; отсутствие потерь давления. Погрешность 1 % от измеряемой величины.

[ http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_3233.html]

Недопустимые, нерекомендуемые

• измеритель расхода жидкости (газа)

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Синонимы

• расходомер

EN

• flowmeter

DE

• Durchflußmeßgerät

FR

• débitmètre

14. Расходомер жидкости (газа)

Расходомер

Ндп. Измеритель расхода жидкости (газа)

D. Durchflußmeßgerät

E. Flowmeter

F. Débitmètre

Измерительный прибор или совокупность приборов, предназначенных для измерения расхода жидкости (газа)

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

электромагнитный преобразователь расхода
Ндп. индукционный преобразователь расхода
Преобразователь расхода жидкости, в котором сигнал измерительной информации, создаваемый взаимодействием движущейся жидкости с магнитным полем, зависит от объемного расхода жидкости.
[ ГОСТ 15528-86]

Недопустимые, нерекомендуемые

• индукционный преобразователь расхода

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• electromagnetic flow transducer

FR

• transducteur électromagnétique

84. Электромагнитный преобразователь расхода

Ндп. Индукционный преобразователь расхода

E. Electromagnetic flow transducer

F. Transducteur électromagnétique

Преобразователь расхода жидкости, в котором сигнал измерительной информации, создаваемый взаимодействием движущейся жидкости с магнитным полем, зависит от объемного расхода жидкости

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

вихревой преобразователь расхода
Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором создается сигнал измерительной информации, основанный на зависимости частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования, от расхода жидкости (газа).
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• vortex flow transducer

DE

• Wirbel-Durchflußgeber

FR

• transducteur á effet vortex

28. Вихревой преобразователь расхода

D. Wirbel-Durchflußgeber

E. Vortex flow transducer

F. Transducteur à effet vortex

Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором создается сигнал измерительной информации, основанный на зависимости частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования, от расхода жидкости (газа)

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

оптический преобразователь расхода
Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором создается сигнал измерительной информации, основанный на зависимости оптического эффекта в потоке от расхода жидкости (газа).
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• optical flow transducer

FR

• transducteur optique

32. Оптический преобразователь расхода

E. Optical flow transducer

F. Transducteur optique

Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором создается сигнал измерительной информации, основанный на зависимости оптического эффекта в потоке от расхода жидкости (газа)

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

силовой преобразователь расхода
Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором силовое воздействие, сообщающее потоку жидкости (газа) ускорение, зависит от массового расхода.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• transverse-momentum flow transducer

FR

• transducteur de puissance

68. Силовой преобразователь расхода

E. Transverse-momentum flow transducer

F. Transducteur de puissance

Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором силовое воздействие, сообщающее потоку жидкости (газа) ускорение, зависит от массового расхода

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

тепловой преобразователь расхода
Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором в результате теплового воздействия на поток жидкости (газа) создается сигнал измерительной информации, зависящий от массового расхода или массовой скорости потока.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• thermal flow transducer

FR

• transducteur thermique

79. Тепловой преобразователь расхода

E. Thermal flow transducer

F. Transducteur thermique

Преобразователь расхода жидкости, (газа), в котором в результате теплового воздействия на поток жидкости (газа) создается сигнал измерительной информации, зависящий от массового расхода или массовой скорости потока

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

ядерно-магнитный преобразователь расхода
Преобразователь расхода жидкости, в котором сигнал измерительной информации, создаваемый в потоке ядерно-магнитным резонансом, зависит от объемного расхода жидкости.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• nuclear magnetic resonance flow transducer

FR

• transducteur de résonance nucléairу magnétique

85. Ядерно-магнитный преобразователь расхода

E. Nuclear magnetic resonance flow transducer

F. Transducteur de résonance nucléaire magnétique

Преобразователь расхода жидкости, в котором сигнал измерительной информации, создаваемый в потоке ядерно-магнитным резонансом, зависит от объемного расхода жидкости

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

вибрационный гироскопический преобразователь расхода
Гироскопический преобразователь расхода, основанный на зависимости знакопеременного гироскопического момента, возникающего в результата сообщения преобразователю колебательного движения, от массового расхода жидкости (газа).
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• gyroscopic vibration flow transducer

FR

• transducteur gyroscopique á vibration

72. Вибрационный гироскопический преобразователь расхода

E. Gyroscopic vibration flow transducer

F. Transducteur gyroscopique à vibration

Гироскопический преобразователь расхода, основанный на зависимости знакопеременного гироскопического момента, возникающего в результате сообщения преобразователю колебательного движения, от массового расхода жидкости (газа)

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

акустический преобразователь расхода
Преобразователь расхода жидкости (газа), в котором создается сигнал измерительной информации, основанный на зависимости акустического эффекта в потоке жидкости (газа) от ее расхода.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• acoustic flow transducer

DE

• akustischer Durchflußgeber

FR

• transducteur acoustique

26. Акустический преобразователь расхода

D. Akustischer Durch-flußgeber

E. Acoustic flow transducer

F. Transducteur acoustique

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

гироскопический преобразователь расхода
Силовой преобразователь расхода, в котором создается гироскопический момент, зависящий от массового расхода.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• gyroscopic flow transducer

FR

• transducteur gyroscopique

71. Гироскопический преобразователь расхода

E. Gyroscopic flow transducer

F. Transducteur gyroscopique

Силовой преобразователь расхода, в котором создается гироскопический момент, зависящий от массового расхода.

Примечание. Гироскопические преобразователи рассматривают как частный случай кориолисовых преобразователей расхода жидкости (газа)

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

кориолисовый преобразователь расхода
Силовой преобразователь расхода, в котором в процессе сообщения потоку ускорения Кориолиса создается сигнал измерительной информации, зависящий от массового расхода.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• сoriolis flow transducer

69. Кориолисовый преобразователь расхода

E. Coriolis flow transducer

Силовой преобразователь расхода, в котором в процессе сообщения потоку ускорения Кориолиса создается сигнал измерительной информации, зависящий от массового расхода

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

турбинный преобразователь расхода
Тахометрический преобразователь расхода, в котором преобразовательным элементом является аксиально или тангенциально расположенная турбина.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• turbine flow transducer

FR

• transducteur turbine

77. Турбинный преобразователь расхода

E. Turbine flow transducer

F. Transducteur turbine

Тахометрический преобразователь расхода, в котором преобразовательным элементом является аксиально или тангенциально расположенная турбина

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа

ультразвуковой преобразователь расхода
Акустический преобразователь расхода, в котором частота звуковых колебаний выше 2•10⁴ Гц.
[ ГОСТ 15528-86]

Тематики

• измерение расхода жидкости и газа

Обобщающие термины

• виды преобразователей расхода жидкости (газа)

EN

• ultrasonic flow transducer

DE

• Ultraschall-Durchflußgeber

FR

• transducteur ultra-sonique

27. Ультразвуковой преобразователь расхода

D. Ultraschall-Durch-flußgeber

E. Ultrasonic flow transducer

F. Transducteur ultra-sonique

Акустический преобразователь расхода, в котором частота звуковых колебаний выше 2 × 10⁴ Гц

Источник: ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа