Основные типы расходометров
Для учета и дозировки потребляемых энергетических ресурсов уже давно используются приборы, получившие название расходомеры. Поскольку характер измеряемой среды и спектр решаемых задач многообразны, конструкторы разработали несколько видов расходомеров: ультразвуковые, электромагнитные, вихревые, кориолисовые. Чтобы правильно подобрать подходящий прибор, необходимо обратить внимание на ключевые критерии выбора, среди которых:
- физические и химические особенности измеряемой среды;
- диапазон измерений;
- допустимая погрешность измерений;
- возможность измерять реверсивные потоки;
- периодичность проведения поверок;
- надежность и ремонтопригодность.
Выбирая конструкцию и метод измерения, пользователи ориентируются в первую очередь на характерные особенности и состояние измеряемой среды:
- плотность;
- вязкость;
- температура;
- степень агрессивности;
- наличие примесей;
- способность образовывать отложения и другие.


Виды расходомеров
Ультразвуковые
Измеряют расход одно- или многокомпонентных жидкостей и газов с различной степенью загрязнения. При этом измеряемая среда может быть как гомогенной (без границы раздела между компонентами), так и гетерогенной (имеющей границу раздела между компонентами). Для производства измерений в чистых однородных средах обычно используют время-импульсные расходомеры, а в загрязненных многофазных средах – допплеровские.
Приборы, работающие по ультразвуковому принципу, обладают большим диапазоном измерений температуры и давления. В частности, расходомеры, оснащенные врезными датчиками, могут функционировать в среде с температурой -200… +200 °С при динамической вязкости до 360 мПа*сек и давлении до 45 атм. Устройства с накладными сенсорами рассчитаны на меньший температурный диапазон (от -45 до +125 °С) при динамической вязкости до 2500 мПа*сек без ограничения по максимальному давлению.


Вихревые
Благодаря тому, что их измерительный механизм выполнен из коррозионностойкой стали и лишен полимерных вставок и прокладок, они неприхотливы к температуре жидкости, газа или пара – она может колебаться в пределах от -40 до +240°С. Также не имеют большого значения электропроводящие свойства измеряемой среды.
Однако у вихревых расходомеров имеются некоторые ограничения. Они касаются давления (не должно быть более 10 МПа) и вязкости (не должна превышать 10 мПа*с). Также они в той или иной степени чувствительны к таким свойствам потока как турбулентность, неоднородность, степень загрязненности, склонность образовывать осадок. При определенных обстоятельствах могут реагировать на вибрации, которые иногда возникают в трубопроводных магистралях.
Чтобы обеспечить надежную защиту компонентов электронного блока управления от перегрева и обеспечить удобную и безопасную эксплуатацию прибора, используют разнесенное (раздельное) исполнение. В этом случае измерительную часть располагают на трубопроводе, а сам блок вместе с индикаторами – на некотором удалении от него, где температурный режим и условия обслуживания наиболее благоприятны.


Электромагнитные
Используют электромагнитную индукцию, поэтому предназначены исключительно для производства замеров в электропроводящих средах (жидкостях, растворах, суспензиях). Расход химически обессоленной жидкости или газа при помощи этих приборов измерить практически невозможно. К достоинствам электромагнитных расходомеров относится отсутствие трущихся деталей и почти нулевое гидродинамическое сопротивление. Выбирая ту или иную модель, специалисты уделяют повышенное внимание качеству покрытия измерительной части: оно напрямую влияет на температурную и коррозионную стойкость сенсора. Некачественный материал покрытия может быстро отслоиться, что приведет к искаженным показаниям или поломке прибора.
Электромагнитные расходомеры работают в температурном диапазоне от -25 до +175°С при допустимом давлении порядка 15 МПа и вязкости жидкости в пределах 0,1-100 000 мПа*с. Некоторые устройства имеют ограничения в плане установки на всасывающих трубопроводах насосных станций, где скачки давления могут повредить слой покрытия.


Кориолисовые
Применяются там, где требуется обеспечить высокоточное измерение массового расхода жидкостей, в том числе с высокой вязкостью, с включениями мелких твердых частиц и большой газонасыщенностью. Приборы данного типа отличаются большой точностью измерений, способностью работать в широком интервале температур (-50 - +180°С) при давлении до 400 бар и вязкости до 100 000 мПа*с. Они мало чувствительны к вибрационным нагрузкам, направлению и турбулентности потока, что позволяет устанавливать их даже на криволинейных участках трубопровода.
Кориолисовые расходомеры просты в плане сервиса и служат достаточно долго благодаря отсутствию подвижных и быстроизнашивающихся деталей. Их используют главным образом для определения расходных характеристик и дозировки химически активных субстанций: нефтепродуктов, топлива, сжиженных газов и др.


Сравнение расходомеров
Для сравнительного анализа в таблицах сгруппированы основные сведения по четырем видам вышеописанных расходомеров, касающиеся физико-химических параметров измеряемой среды, методов измерения и спектра решаемых задач.
Метод измерения |
Измеряемая среда |
Диапазон температур |
Максимальное давление |
Диапазон вязкости |
Электромагнитный |
жидкости, пар, газы |
-30…+180°С |
16 МПа |
0,1…100000 мПа*с |
Вихревой |
-40…+250°С |
10 МПа |
0…10 мПа*с |
|
Ультразвуковой (врезные датчики) |
жидкости, газы |
-200…+200°С |
4 МПа |
0…300 мПа*с |
Ультразвуковой (накладные датчики) |
жидкости, газы |
-40…+120°С |
нет ограничений |
0,5…2500 мПа*с |
Кориолисовый |
жидкости, газы |
-50…+180°С |
40 МПа |
0…100000 мПа*с |
Метод измерения |
Электромагнитный |
Вихревой |
Ультразвуковой |
Кориолисовый
|
Возможность применения в системах коммерческого учета |
+ |
+ |
+ |
+ |
Возможность применения в системах дозирования |
+ |
- |
- |
+ |
Измерение массового расхода |
- |
+ |
+ |
+ |
Измерение реверсивных потоков |
+ |
- |
+ |
+ |
Следует отметить, что указанных в таблицах сведений недостаточно для правильного выбора метода измерений, а следовательно, типа и модификации расходомера. Данной информацией можно пользоваться лишь для исключения тех способов измерения, которые явно не подходят под конкретную задачу. Снизить вероятность ошибки поможет консультация компетентного специалиста.