Метод постоянного перепада давления

Метод постоянного перепада давления основан на восприятии динамического напора контролируемой среды, зависящего от расхода, чувствительным элементом (например, поплавком), помещённым в поток. В результате воздействия потока чувствительный элемент перемещается, и величина перемещения служит мерой расхода. Приборы, работающие на этом принципе – ротаметры.

Поток контролируемого вещества поступает в трубку снизу вверх и увлекает за собой поплавок, перемещая его вверх, на высоту H. При этом увеличивается зазор между ним и стенкой конической трубки, в результате уменьшается скорость жидкости и возрастает давление над поплавком.

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.

Достоинствами расходомеров постоянного перепада давления являются:

• 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);

• малые потери давления (до 0,015 МПа).

Недостатками расходомеров постоянного перепада давления являются:

• применение только для визуальных отсчётов расхода;

• отсутствие устройств для передачи сигнала на расстояние;

• ротаметр не следует устанавливать в трубопроводах, подверженным сильным вибрациям.

Погрешность 0,5-2,5% от максимального расхода.

Электромагнитный метод измерения расхода

В основе электромагнитного метода измерения расхода лежит взаимодействие движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем, подчиняющееся закону электромагнитной индукции.

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.

Основное распространение получили такие электромагнитные расходомеры, у которых измеряется ЭДС, индуктируемая в жидкости, при пересечении ею магнитного поля. Для этого в участок 2 трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого изнутри неэлектропроводной изоляцией и помещённого между полюсами 1 и 4 магнита или электромагнита, вводятся два электрода 3 и 5 в направлении, перпендикулярном как к направлению движения жидкости, так и к направлению силовых линий магнитного поля.

Разность потенциалов Е прямо пропорциональна объёмному расходу.

Достоинствами электромагнитных расходомеров являются:

• высокое быстродействие;

• широкий диапазон измерений;

• первичные преобразователи электромагнитных расходомеров не имеют частей, выступающих внутрь трубопровода (электроды устанавливаются точно со стенкой трубопровода), благодаря этому гидравлические потери на приборе минимальны (преобразователь расходомера и технологический трубопровод можно чистить и стерилизовать без демонтажа);

• на показания электромагнитных расходомеров не влияют физико-химические свойства измеряемой жидкости (вязкость, плотность, температура и т. п.), если они не изменяют её электропроводность;

• конструкция первичных преобразователей позволяет применять новейшие изоляционные, антикоррозийные и другие покрытия, что даёт возможность измерять расход агрессивных сред;

• современные электромагнитные расходомеры имеют высокую стабильность показаний;

• метод незначительно чувствителен к неоднородностям (пузырькам), турбулентности потока, неравномерности распределения скоростей потока в сечении канала;

• этот метод измерения расхода применим для агрессивных, ядовитых, воспламеняющихся и других опасных жидкостей, обладающих удельным электрическим сопротивлением, не превышающим 10⁵ Ом·см^-3 при температуре -40…+180°С.

Недостатками расходомеров постоянного перепада давления являются:

• у электромагнитных расходомеров с постоянным электромагнитом - является поляризация измерительных электродов, при которой изменяется сопротивление преобразователя, а, следовательно, появляются существенные дополнительные погрешности. Поляризацию уменьшают, применяя электроды из специальных материалов (угольные, каломелиевые) или специальные покрытия для электродов (платиновые, танталовые);

• у электромагнитных расходомеров с переменным магнитным полем - трансформаторный эффект, когда на витке, образуемом жидкостью, находящейся в трубопроводе, электродами, соединительными проводами и вторичными приборами наводится трансформаторная ЭДС, источником которой является обмотка электромагнита, для их компенсации в измерительную схему прибора вводят компенсирующие цепи или питают электромагнит переключаемым постоянным током;

• у электромагнитных расходомеров с переменным магнитным полем - ёмкостный эффект, возникающий из-за большой разности потенциалов между системой возбуждения магнитного поля и электродами и паразитной емкости между ними (соединительные провода и т. п.), средством борьбы с этим эффектом является тщательная экранировка.

Погрешность данных приборов определяется в основном погрешностями их градуировки и измерения разности потенциалов Е.

Погрешность электромагнитных расходомеров составляет 0,5-1,0% от измеряемой величины.