Архив метки: основать

6.4. Расходомеры. Общая классификация. Перспективы развития

Технические устройства, предназначенные для измерения массового или объемного расхода, называют расходомерами. При этом в зависи­мости от того, для измерения какого (объемного или массового) расхо­да предназначены расходомеры, их подразделяют на объемные и массо­вые.

Существует много различных признаков, по которым можно класси­фицировать расходомеры (например, по точности, диапазонам измере­ний, виду выходного сигнала и т. п.). Однако наиболее общей является классификация по принципам измерений, по тем физическим явлениям, с помощью которых измеряемая величина преобразуется в выходной сигнал первичного преобразователя расходомера.

По принципу измерений расходомеры классифицируют по следую­щим основным группам (указываемый для каждой классификационной группы расходомеров принцип преобразования относится к их первич­ным преобразователям — датчикам).

1. Расходомеры переменного перепада давления (с сужающими уст­
ройствами; с гидравлическими сопротивлениями; центробежные; с на­
порными устройствами; струйные), преобразующие скоростной напор в
перепад давления.

2.Расходомеры обтекания (расходомеры постоянного перепада—ро­
таметры, поплавковые, поршневые, гидродинамические), преобразующие
скоростной напор в перемещение обтекаемого тела.

3.Тахометрические расходомеры (турбинные с аксиальной или тан­
генциальной турбиной;   шариковые), преобразующие скорость потока
в угловую скорость вращения обтекаемого элемента (лопастей турбинки
или шарика).

4.Электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движу­
щейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС.

5.Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте увлечения
звуковых колебаний движущейся средой.

6.Инерциальные расходомеры (турбосиловые;  кориолисовы; гиг­
роскопический) , основанные на инерционном воздействии массы движу­
щейся с линейным или угловым ускорением жикости.

7.Тепловые расходомеры (калориметрические; термоанемометри-
ческие), основанные на эффекте переноса тепла движущейся средой от
нагретого тела.

8.Оптические расходомеры, основанные на эффекте увлечения света
движущейся средой (Физо-Френели) или рассеяния света движущимися
частицами (Допплера).

9.Меточные расходомеры (с тепловыми, ионизационными, магнит­
ными, концентрационными, турбулентными метками), основанные на
измерении скорости или состоянии метки при прохождении  ее между
двумя фиксированными сечениями потока.

Естественно, приведенная классификация, не полная и неисчерпыва­ющая, поскольку с каждым годом появляются новые методы и средства измерений расхода.

В отечественной практике наибольшее распространение получили расходомеры первых пяти групп (переменного и постоянного давления, тахометрические, электромагнитные и ультразвуковые). Эти расходоме­ры выпускаются серийно и находят применение практически во всех от­раслях народного хозяйства. Расходомеры остальных групп используют­ся пока, в основном, для решения специальных измерительных задач (при научных исследованиях, в медицине, криогенике, при измерениях агрессивных и токсичных сред и т. п.), изготовляются единичными экземплярами или малыми партиями и являются на сегодняшний день нестандартизованными средствами измерений.

Современная измерительная практика предъявляет все более высо­кие требования к точности, надежности, быстродействию, функциональ­ности расходомеров. Следует отметить, что в большинстве случаев эти требования противоречивы, т. е. улучшение одних характеристик, как правило, достигается за счет недореализации возможностей улучшения других. Так, увеличение функциональных возможностей приборов за счет усложнения снижает их надежность вследствие возрастания числа подверженных отказам элементов. Увеличение быстродействия снижа­ет эффективность систем автоматической компенсации медленно меняю­щихся погрешностей, вызванных влиянием внешней среды, параметров измеряемых объектов и т. п. Поэтому развитие измерительной техники, в том числе и расходоизмерительной, сопровождается постоянным поис­ком разумного компромисса между реализуемыми свойствами прибо­ров, техническими возможностями и экономической целесообразностью. При этом следует иметь в виду, что и „грубые", относительно низкоточ­ные, но недорогие средства измерений всегда будут иметь достаточно большой промышленный спрос, поскольку способны удовлетворить оп­ределенный класс практических измерительных задач. Однако резкое по­вышение точности измерений было и остается важнейшей задачей разви­тия расходоизмерительной техники.

Значительная часть серийно выпускаемых расходомеров имеет класс точности (приведенную погрешность) 1—1,5 %. Если принять, что измере­ния преимущественно проводятся в середине шкалы, относительная по­грешность этих юмерении составляет 2—3 %. С учетом же влияния раз­личных дестабилизирующих факторов действительная погрешность бу­дет еще больше.

В то же время для эффективного управления технологическими про­цессами в нефтяной, газовой, химической отраслях промышленности, энергетическими и транспортными установками, для учетных операций уже сегодня требуется на порядок более высокая точность юмерении расхода. Именно это обстоятельство обусловливает необходимость со­здания и внедрения расходомеров, имеющих класс не хуже 0,1—0,3 %.

Характерная особенность расходоизмерительной практики — чрезвы­чайно широкая номенклатура измеряемых веществ, имеющих различные

физико-химические свойства — плотность, вязкость, температуру, фазо­вый состав и структуру. Поэтому в этой области измерений особенно остро стоит проблема создания приборов инвариантных (малочувстви­тельных) к физико-химическим свойствам измеряемых сред, к неинфор­мативным параметрам входного сигнала.

Изыскание новых принципов стабилизации функции преобразова­ния, использование систем автоматической коррекции показаний, введе­ния поправок — таковы основные направления технического поиска ре­шения этой проблемы.