Классификация расходомеров и счетчиков

Расходомер жидкости (газа) - это измерительный прибор или совокупность приборов, предназначенных для измерения расхода жидкости (газа).

Расходомер с коррекцией - эго расходомер жидкости (газа), в показание которого автоматически вносятся поправки на изменение влияющей физической величины.

Счётчик жидкости (газа) - это измерительный прибор, предназначенный для измерения объёма (массы) жидкости или газа, протекающей в трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению скорости потока.

Счётчик с коррекцией - это счётчик жидкости или газа, в показание которого автоматически вносятся поправки на изменение влияющей физической величины.

Реверсивный счётчик предназначен для работы как в прямом, так и в обратном потоке жидкости или газа, при этом его погрешность не выходит за пределы допускаемой.

Расходомер-счётчик - измерительный прибор, предназначенный для измерения расхода и объёма (массы) жидкости (газа).

Счётчик-дозатор жидкости - измерительный прибор, предназначенный для непрерывного и дискретного измерения объёма или массы жидкости.

Дозатор жидкости (газа) - измерительный прибор, предназначенный для дискретного измерения объёма или массы жидкости (газа).

Объёмный дозатор жидкости (газа) - дозатор жидкости (газа), предназначенный для дискретного измерения объёма жидкости (газа).

В настоящее время к расходомерам и счётчикам предъявляют много требований, удовлетворить которые совместно достаточно сложно и не всегда возможно.

К первой группе относятся индивидуальные требования, предъявляемые к приборам для измерения расхода и количества: высокая точность, надёжность, независимость результатов измерения от изменения плотности вещества, быстродействие и значительный диапазон измерений. Ко второй группе относятся требования, которые характеризуют всю группу расходомеров и счётчиков: необходимость измерения расхода и количества очень разнообразной номенклатуры веществ с отличающимися свойствами, различных значений расхода от очень малых до чрезвычайно больших и при различных давлениях и температурах.

Необходимость удовлетворения таких разнообразных и сложных требований обусловила создание многочисленных видов расходомеров и счётчиков количества, основанных на самых различных методах измерения. Ни один из них не может удовлетворять одновременно всем предъявляемым требованиям. При выборе того или иного прибора надо исходить из свойств измеряемого вещества, его параметров и значений расхода, а также из обоснованных требований к точности измерения, учитывая при этом степень сложности измерительного устройства, условия его эксплуатации и стоимость расходомера.

Существующие расходомеры и счётчики количества вещества можно условно разделить на четыре 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 - тахомет- рические; 7 - силовые, в том числе вибрационные; 8-е автоко- леблющимся телом.

B. Приборы, основанные на различных физических явлениях: 9 - тепловые; 10 - электромагнитные; 11 - акустические; 12 - оптические; 13 - ядерно-магнитные; 14 - ионизационные.

Г. Приборы, основанные на особых методах: 15 - меточные; 16 - корреляционные; 17 - концентрационные.

Из числа приборов первой группы следует отметить широко распространённые расходомеры переменного перепада давления с сужающими устройствами и сравнительно новые, но весьма перспективные вихревые расходомеры.

Во вторую группу входят многочисленные турбинные, шариковые и камерные (роторные, с овальными шестернями и другие) счётчики количества и частично расходомеры. Приборы силовые и с автоколеблющимся телом пока ещё имеют ограниченное применение.

Из приборов третьей группы наибольшее распространение получили электромагнитные. Реже встречаются тепловые и акустические. Расходомеры оптические, ядерно-магнитные и ионизационные используют сравнительно редко.

Меточные и корреляционные расходомеры, относящиеся к четвёртой группе, служат для разовых измерений, например при проверке промышленных расходомеров на месте их установки. Корреляционные приборы перспективны для измерения расхода двухфазных веществ.

Виды расходомеров жидкости и газа (ГОСТ 15528-86).

1. Акустический (от греч. акиотткост - слуховой) расходомер, принцип действия которого основан на зависимости акустического эффекта в потоке жидкости (газа) от её расхода.

Ультразвуковой - это акустический расходомер, в котором используются звуковые колебания частотой свыше 2-104 Гц.

Доплеровский (С. Doppler - австрийский физик и астроном, 1803 - 1853) ультразвуковой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости доплеровской разности частот, возникающей при отражении ультразвуковых колебаний частицами потока, от расхода жидкости (газа).

2. Вибрационный (от лат. vibratio - колебание) - расходомер, принцип действия которого основан на зависимости параметров колебаний упругого элемента, возникающих под действием потока, от расхода.

Расходомер с колеблющимся телом, принцип действия которого основан на зависимости частоты колебаний тела, обтекаемого потоком, от расхода.

Вихревой расходомер. Его работа основана на зависимости частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреоб- разования, от расхода.

Вихревой расходомер с телом обтекания, принцип действия которого основан на зависимости частоты образования вихрей, периодически срываемых с плохообтекаемого тела, от расхода.

Вихревой расходомер с вращающимся потоком, принцип действия которого основан на зависимости частоты следования вихрей, создаваемых закручиваемым потоком жидкости или газа, от её расхода.

  • 3. Ионизационный (от греч. iov - идущий) расходомер, принцип действия которого основан на зависимости эффекта ионизации жидкости (газа) от её расхода.
  • 4. Концентрационный (от новолат. concentratio) расходомер основан на зависимости кратности разбавления вещества, вводимого в поток, от расхода.
  • 5. Корреляционный (от ср. лат. correlatio) - расходомер, принцип действия которого основан на зависимости времени перемещения местной неоднородности потока на участке нуги, определяемом при помощи корреляционной функции, от расхода жидкости (газа).
  • 6. Критический (от греч. Kpiaia - решение, поворотный пункт, исход) расходомер, который содержит устройство для ускорения потока газа до скорости, равной скорости звука, и средства измерений параметров потока, необходимых для определения его расхода.
  • 7. Меточный расходомер жидкости или газа, принцип действия которого основан на зависимости времени перемещения на заданном участке пути метки, вводимой в поток, от расхода. В зависимости от вводимой метки расходомер может быть ионизационный, ядерно-магнитный, оптический, тепловой и т.д.
  • 8. Оптический (от греч. оттке - наука о зрительных восприятиях) расходомер, принцип действия которого основан на зависимости оптического эффекта в потоке от расхода жидкости (газа).

Доплеровский оптический расходомер, принцип действия которого основан на зависимости доплеровской разности частот, возникающей при отражении светового луча частицами потока, от расхода.

  • 9. Парциальный (от позднелат. partialis - частичный) расходомер, принцип действия которого основан на измерении расхода определённой доли жидкости или газа, ответвляемой от основного потока.
  • 10. Расходомер переменного перепада давлении основан на зависимости перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, или элементом трубопровода, от расхода жидкости (газа).

Расходомер с сужающим устройством - расходомер переменного перепада давления, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, образующегося в сужающем устройстве в результате частичного перехода потенциальной энергии потока в кинетическую, от расхода.

Расходомер с гидравлическим сопротивлением, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, образующегося на гидравлическом сопротивлении, от расхода.

Капиллярный - это расходомер с гидравлическим сопротивлением в виде капиллярных трубок.

Расходомер с напорным устройством - расходомер переменного перепада давления, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, создаваемого напорным устройством в результате перехода кинетической энергии струи в потенциальную, от расхода.

Расходомер с напорным усилителем - это расходомер переменного перепада давления, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, создаваемого напорным усилителем как в результате перехода кинетической энергии струи в потенциальную, так и в результате перехода потенциальной энергии струи в кинетическую, от расхода.

Расходомер с крылом, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, возникающего на крыле, установленном в трубопроводе, которое обтекается потоком, от расхода.

Центробежный расходомер, принцип действия которого основан на зависимости давления, образующегося на закруглении трубопровода в результате действия центробежной силы в потоке, от расхода.

11. Расходомер переменного уровня - расходомер жидкости, принцип действия которого основан на зависимости уровня жидкости в сосуде от её расхода при свободном истечении через отверстие в боковой стенке.

Щелевой - расходомер переменного уровня, в котором отверстие в боковой стенке выполнено в виде щели.

12. Расходомер обтекания, принцип действия которого основан на зависимости перемещения элемента, воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока, от расхода жидкости или газа.

Поплавково-пружинный - эго расходомер обтекания, принцип действия которого основан на зависимости перемещения поплавка, нагруженного пружиной, от расхода.

Расходомер с поворотной лопастью - расходомер обтекания, принцип действия которого основан на зависимости угла поворота лопасти, установленной в трубопроводе, от расхода.

13. Расходомер постоянного перепада давления жидкости (газа), принцип действия которого основан на зависимости вертикального перемещения поплавка, изменяющего при этом площадь поперечного отверстия трубки таким образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остаётся постоянным, от расхода.

Ротаметр - расходомер постоянного перепада давления с поплавком, перемещающимся внутри измерительной трубки, имеющей переменную площадь сечения но высоте.

Пневматический (от греч. rcveupa - дыхание, дуновение, дух) (электрический) ротаметр - имеющий дистанционную пневматическую (электрическую) передачу сигнала о положении поплавка.

Поплавковый - расходомер постоянного перепада давления, имеющий поплавок конической формы, перемещающийся внутри круглого отверстия диафрагмы.

Поршневой расходомер обтекания - расходомер, имеющий поршень, вертикально перемещающийся в цилиндрической втулке с окнами специальной формы.

14. Силовой - расходомер жидкости (газа), принцип действия которого основан на зависимости эффекта силового воздействия, сообщающего ускорение потоку, от массового расхода жидкости или газа.

Кориолисовый (G. Coriolis - французский учёный-механик,

1792 - 1843) - силовой расходомер, в котором потоку сообщается ускорение Кориолиса.

Вибрационный кориолисовый - расходомер, в котором потоку сообщается знакопеременное ускорение Кориолиса.

Гироскопический (от грсч. уц/рост - круг, ууреио - кружусь, вращаюсь и ...скоп) - силовой расходомер, в котором создаётся гироскопический момент, пропорциональный массовому расходу. Фактически он является частным случаем кориолисова расходомера.

Вибрационный гироскопический - расходомер, принцип действия которого основан на зависимости знакопеременного гироскопического момента, возникающего в результате сообщения преобразователю колебательного движения, от массового расхода газа.

Турбосиловой (от лат. turbo - вихрь, вращение с большой скоростью и ...сила) - силовой расходомер, в котором при закручивании потока создаётся сигнал измерительной информации, зависящий от расхода.

Перепадно-силовой - силовой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, возникающего в потоке в результате внешнего силового воздействия, от массового расхода жидкости или газа.

Гидравлический мост Уитстона (С. Wheatstone - английский физик, 1802 - 1875) - перепадно-силовой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления в диагонали четырёхплечевого моста, образованного гидравлическими сопротивлениями, от массового расхода жидкости или газа.

15. Тахометрический (от греч. то.“/г|ост - скорость и ...метр) расходомер, принцип действия которого основан на зависимости скорости движения преобразовательного элемента, установленного в трубопроводе или в специальной камере, от расхода.

Камерный (от позднелат. camera - комната) - тахиметрический расходомер с одним или более подвижным элементом, осуществляющим циклическое измерение определённых расходов жидкости (газа).

Винтовой (польск. gwint, от нем. Gewinde - нарезка, резьба) - камерный расходомер, в котором подвижным преобразовательным элементом являются роторы винтовой формы.

Дисковый - камерный расходомер, в котором подвижным преобразовательным элементом является диск с центральной шаровой пятой, совершающей колебательные движения внутри камеры специальной формы.

Ковшовый - камерный расходомер, в котором подвижным преобразовательным элементом является ротор, несущий ковши корытообразной формы, совершающие плоскопараллельное движение.

Кольцевой - камерный расходомер, в котором подвижным преобразовательным элементом является кольцевой поршень, совершающий вращение внутри цилиндрической камеры и одновременно движущийся вдоль перегородки.

Лопастной - камерный расходомер, в котором подвижным преобразовательным элементом являются лопасти, совершающие сложное вращательно-поступательное движение.

Роторный (от лат. roto - вращаюсь) - камерный расходомер, в котором подвижным преобразовательным элементом являются роторы.

Расходомер с овальными шестернями - камерный расходомер, в котором подвижными преобразовательными элементами являются овальные шестерни.

Турбинный - тахометрический расходомер, в котором преобразовательным элементом является аксиально или тангенциально расположенная турбина.

Шариковый - тахомегрический расходомер, в котором преобразовательным элементом является шарик, приводимый во вращение потоком, закрученным в направляющем аппарате.

16. Тепловой - расходомер, принцип действия которого основан на зависимости эффекта теплового воздействия на поток или тело, обтекаемое потоком, от массовой скорости или расхода жидкости или газа.

Калориметрический (от лат. calor - тепло и ...метрия) - тепловой расходомер, в котором в результате нагрева или охлаждения потока жидкости или газа источником энергии создаётся разность температур в сечениях потока, расположенных до и после нагревателя, зависящая от расхода.

Термоконвективный (термо... и от лат. convectio - принесение, доставка) - тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости приращения температуры, возникающего в результате изменения интенсивности теплообмена при нагреве или охлаждении потока источником энергии, расположенным снаружи трубы, от массового расхода.

Термоанемометрический (термо, от грсч. avepoa - ветер и ...метрия) - тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости между количеством тепла, теряемым нагреваемым телом, помещённым в поток, и массовой скоростью струи, обтекающей его.

  • 17. Ударно-струйный расходомер, принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, образующегося при гидравлическом ударе струи, от расхода.
  • 18. Электромагнитный расходомер, принцип действия которого основан на зависимости взаимодействия движущейся жидкости с магнитным полем от объёмного расхода.
  • 19. Ядерно-магнитный расходомер, принцип действия которого основан на зависимости эффекта ядерно-магнитного резонанса в потоке от объёмного расхода жидкости.

Различают (ГОСТ 15528-86) следующие виды счётчиков для измерения объёма или массы протекающей жидкости или газа:

1. Камерный - счётчик, принцип действия которого основан на том, что при помощи различных подвижных преобразовательных элементов жидкость (газ) разделяют на доли объёма, а затем производят их циклическое суммирование.

Винтовой - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют роторы винтовой формы.

Дисковый - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют диск с центральной шаровой пятой, совершающей сложно-колебательное движение внутри камеры специальной формы.

Ковшовый - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют ротор, несущий ковши корытообразной формы, совершающие плоскопараллельное движение.

Счётчик с овальными шестернями - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют овальные шестерни (рис. 5.1).

Счётчик с овальными шестернями

Рис. 5.1. Счётчик с овальными шестернями: а, б,в - различные фазы движения; 1,2 - овальные шестерни; 3 - корпус счётчика; Vt, V2 - объём жидкости или газа

Роторный - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют восьмиобразные роторы.

Кольцевой - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют кольцевые поршни.

Лопастной - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют лопасти, совершающие сложное вращательно-поступательное движение.

Поршневой - камерный счётчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяют цилиндрический поршень, вертикально перемещающийся в цилиндрической втулке, с окнами специальной формы.

  • 2. Крыльчатый счётчик жидкости (газа), в котором турбина расположена тангенциально (от лат. tangens - касающийся).
  • 3. Турбинный счётчик жидкости (газа), в котором турбина расположена аксиально (от лат. axis - ось). Их применяют чаще тангенциальных.

Число оборотов н турбины пропорционально скорости потока V, омывающего её, т.е.

где S' - площадь трубопровода; q - расход. Тогда выражение (5.8) примет вид

Интегрируя (5.9) в интервале времени г> - г,, получим

r2

где ni - n2 = J«<7r- разность показаний счётного механизма в

интервале времени т> - Г/ или число оборотов турбины в этом интервале.

Государственный первичный эталон расхода жидкости (ГОСТ 8.142-75) воспроизводит расход жидкости в диапазоне 1 ? 10 3 - 2 -103 кг/с с CKO S, не превышающим 1,5- КГ4, при неис- ключённой систематической погрешности <9, не превышающей 1,6-10-4.

Воспроизведение единиц расхода газов и жидкостей осуществляется группой государственных эталонов, в основу работы которых положено измерение объёма или массы жидкости (газа) за определённый промежуток времени. Например, государственный первичный эталон единиц объёмного и массового расхода газа (ГОСТ Р 8.618-2006) имеет диапазон измерений 3-10 3 - 100, 2 - 104, 3 • 10 3 — 6 м3/ч и соответственно нсопрсделённость по типу А (В) 3,5-10 4 (2,3-10 4), 4-10 4 (2,3-10 4) и 5 - КГ4 (2,3 10" 4).

Передача размера единицы от эталонов к рабочим средствам измерений объёмного или массового расхода жидкости или газа осуществляется образцовыми средствами измерений, в состав которых входят расходомсрныс установки и образцовые расходомеры. Поверку средств измерений расхода осуществляют поэлементным методом или методом непосредственного сличения.

Поэлементный метод применяют при поверке расходомеров переменного перепада давления. В соответствии с эти методом сужающее устройство и дифманометр поверяют отдельно.

Метод непосредственного сличения используют при поверке ротаметров, счётчиков газа и жидкости, в процессе которой осуществляют сличение показаний поверяемых расходомеров с показаниями образцовой расходомерной установки или образцовых расходомеров.

Широкое применение получили расходомерные установки. В качестве таковых используют динамические объёмные и весовые расходомерные установки. Относительная погрешность воспроизведения и измерения расхода - нс ниже 0,2 - 0,3 %.

Для поверки счётчиков промышленных жидкостей непосредственно на технологических потоках, на узлах учёта широко применяют объёмные трубопоршневые расходомерные установки. Они позволяют поверять счётчики жидкости в реальных эксплуатационных условиях на любых жидкостях, класс точности таких установок составляет 0,02 - 0,05. Класс точности тру- бопоршнсвых расходомерных установок, предназначенных для поверки расходомеров газа, равен 0,1 - 0,2.

На рис. 5.2 показана проливная поверочная установка для счётчиков жидкостей УПСЖ-200, которая при диапазоне поверки 0,3 - 200 м7ч имеет погрешность по весам 0,08, диаметр трубопровода от 15 до 200 мм.

Проливная установка УПСЖ-200

Рис. 5.2. Проливная установка УПСЖ-200

Государственный первичный эталон средств измерений разности давлений в диапазоне 0,1 — 4-104 Па (ГОСТ 8.187-76) обеспечивает воспроизведение единицы с CKO S и неисключён- ной систематической составляющей в в следующих диапазонах:

0,1 - 4-102 Па S = 0,05, <9 = 0,05; 1 • 102 - 5-102 Па S = 0,08, <9 = 0,3 и 5-102 - 4 1 04 Па 5= 0,4, <9 = 0,8.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >