Тахометрический турбинный метод измерения расхода

В тахометрических турбинных расходомерах 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. Аксиальный рабочий орган размещается горизонтально, тангенциальный – вертикально.

Диаметр трубопроводов 4-4000 мм. Вязкость среды 0,8-750 мм²/с. Температура от -240 до 550°С. Давление до 70 МПа. Потери давления 0,05 МПа.

Погрешность 0,5-1,5% от максимального расхода.

Принцип работы турбинного расходомера состоит в следующем. Поток жидкости, поступая в прибор, выравнивается струевыпрямителем 3 и попадает на лопасти вертушки 2, которая выполнена в виде многозаходного винта с большим шагом лопасти. Вращение вертушки через червячную пару и передаточный механизм 4 передаётся счётному устройству.

Тахометрический шариковый метод измерения расхода

В тахометрических 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 ограничительные кольца).

Мерой расхода является частота вращения шарика, измеряемая тахометром.

Диаметр трубопроводов 5-150 мм. Температура среды от -30 до 250 °С. Давление до 6,4 МПа. Потери давления до 0,05 МПа.

Достоинством этих приборов является, то что, в отличие от турбинных тахометрических, отсутствуют опорные подшипники, что позволяет измерять расход жидкостей с механическими включениями и увеличивает ресурс работы.

Погрешность не более 1,5% от максимального расхода.

Метод переменного перепада давления

Метод переменного перепада давления основан на дросселировании, то есть сужении потока вещества, движущегося по трубопроводу. Сужение потока приводит к возрастанию средней скорости потока, а, следовательно, к увеличению его кинетической энергии и уменьшению потенциальной согласно закону сохранения энергии. Соответственно статическое давление в месте сужения уменьшается и возникает разность (перепад) давлений потока до сужения и в суженном сечении. Измерение расхода сводится к измерению перепада, связанного со скоростью потока. Для преобразования переменного перепада давления, пропорционального скорости потока, применяют различные сужающие устройства.

В состав расходомера входят: преобразователь расхода, создающий перепад давления; дифференциальный манометр, измеряющий этот перепад; соединительные (импульсные) трубки между преобразователем и дифференциальным манометром. При необходимости передать показания расходомера на значительное расстояние к указанным трём элементам добавляются ещё вторичный преобразователь, преобразующий перемещение подвижного элемента дифференциального манометра в электрический сигнал, который по линии связи передаётся к вторичному измерительному прибору.

В зависимости от принципа действия преобразователя расхода данные расходомеры подразделяются на самостоятельные группы:

• расходомеры с сужающими устройствами;

• расходомеры с гидравлическим сопротивлением;

• центробежные расходомеры;

• расходомеры с напорным устройством;

• расходомеры с напорным усилителем;

• расходомеры ударно-струйные.

Существуют следующие виды сужающих устройств:

• стандартные диафрагмы (рис. а, б);

• стандартное сопло (рис. с);

• диафрагмы для измерения загрязнённых веществ (сегментная, эксцентричная, кольцевая) (рис. г, д, е);

• двойная диафрагма (для веществ с большой вязкостью) (рис. ж);

• диафрагма с входным конусом (для веществ с большой вязкостью) (рис. з);

• диафрагма с двойным конусом (для веществ с большой вязкостью) (рис. и);

• сопла-полукруга (для веществ с большой вязкостью) (рис. к);

• четверть круга (для веществ с большой вязкостью) (рис. л);

• комбинированное (для веществ с большой вязкостью) (рис. м);

• цилиндрическое (для веществ с большой вязкостью) (рис. н);

• диафрагма с переменной площадью отверстия, автоматически компенсирующая влияние изменения давления и температуры вещества (рис. о);

• труба Вентури (рис. п);

• сопло Вентури (рис. р);

• труба Далла (рис. с);

• сопло Вентури с двойным сужением (рис. т).

Достоинствами расходомеров переменного перепада давления являются:

• простота конструкции;

• возможность измерений в широком диапазоне значений расхода;

• возможность измерений в широком диапазоне 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 расходомера в случае трубопроводов диаметрами 50-1000 мм.

Недостатками расходомеров переменного перепада давления являются:

• 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 максимального расхода.