Пять типов расходомеров
2019/12/17
Измерение расхода жидкости — важнейший этап, особенно на крупных промышленных предприятиях, поскольку оно позволяет оценить прибыль или убытки бизнеса. Для измерения расхода, как по массе, так и по объему, используется прибор, называемый расходомером. Он работает, измеряя количество жидкости, проходящей через трубы.

Расходомер — это устройство, измеряющее количество жидкости, проходящей через трубы.
В чём заключается функция расходомера?
Расходомеры используются в различных областях для измерения массового или объемного расхода. Конкретное назначение расходомера определяет его производительность и конструкцию. Расход жидкости и газа измеряется как массовым, так и объемным расходом, поскольку оба показателя связаны с плотностью материала. В уравнении m = Q × p, где Q — объемный расход, а m — масса.

Измерение объемного или массового расхода с помощью расходомера
Пять различных типов расходомеров
Существует несколько типов расходомеров, различающихся по назначению, конструкции, материалам и типу измеряемой жидкости. Однако можно выделить пять основных типов расходомеров:
1) Расходомеры с дифференциальным давлением
Эти расходомеры измеряют перепад давления, когда расход жидкости напрямую связан с квадратным корнем из создаваемого перепада давления. Они имеют как первичную, так и вторичную составляющие. Первичная составляющая создает изменение общей кинетической энергии с помощью пилотной трубки, диафрагмы,
сбалансированного расходомера , сопла или нескольких расходомеров Вентури. Затем вторичная составляющая измеряет перепад давления для формирования сигнала. Такие расходомеры составляют около двадцати процентов от общего числа расходомеров и наиболее распространены в нефтегазовой отрасли. Другие отрасли, использующие расходомеры с дифференциальным давлением, включают производство напитков, фармацевтику, бумагоделательную промышленность, горнодобывающую промышленность, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также химическую промышленность.
2) Расходомеры объемного вытеснения (PD)
Расходомеры с поршневым движением (ПД) измеряют объем жидкости в области, заполненной жидкостью, проталкивают жидкость вперед, а затем снова заполняют ее. Это позволяет рассчитать количество перелитой жидкости. В отличие от других расходомеров, которые измеряют другой параметр, а затем преобразуют полученные значения в расход, эти расходомеры измеряют фактический поток жидкости в расходомере. В данном случае выходной сигнал напрямую связан с объемом жидкости, проходящей через расходомер. К типам расходомеров с поршневым движением относятся
овальные шестеренчатые расходомеры , роторно-лопастные расходомеры, поршневые расходомеры, расходомеры с вращающимся диском и другие. Это наиболее точные типы расходомеров, чаще всего используемые для перекачки жидкостей и масел, таких как гидравлические жидкости или бензин. Они также используются в быту для измерения расхода газа или воды.

Объемный расходомер
Преимущества использования расходомера объемного вытеснения
✅ Высокоточный расходомер, расходомеры PD измеряют фиксированный объем жидкости механическим способом, поэтому точность очень высока и может достигать 0,2% ~ 0,5%.
✅ Нечувствителен к изменениям вязкости: В отличие от
турбинных или вихревых расходомеров , точность объемных расходомеров относительно меньше зависит от изменений вязкости жидкости. Он особенно подходит для измерения расхода высоковязких жидкостей, таких как мазут, смазочное масло, сироп, смола,
асфальт , расплав полимера и т. д. В этих областях применения точность других типов расходомеров значительно снижается.
✅ Он очень популярен в ситуациях, когда для передачи торговых грузов требуется высокоточная метрология (например, нефти, сжиженного газа, химического сырья).
✅ Превосходные характеристики
измерения малых потоков :
Благодаря тому, что принцип измерения основан на фактическом перемещении жидкости, расходомеры объемного действия могут сохранять высокую точность даже при очень низких расходах. Они обладают низкой чувствительностью к скорости потока жидкости. Очень подходят для измерения малых или прерывистых потоков.

Расходомер малого диаметра для измерения расхода
✅ Низкие требования к прямым участкам труб:
Принцип их измерения в меньшей степени зависит от распределения скорости потока жидкости, поэтому они обычно не требуют длинных прямых участков трубы до и после расходомеров, как турбинные расходомеры или магнитные расходомеры, для стабилизации поля потока. Это делает их более предпочтительными в ситуациях, когда пространство для установки ограничено.
Ограничения расходомера объемного вытеснения
× Потери давления: Из-за необходимости использования жидкости для перемещения внутренних движущихся частей (шестерен, роторов, поршней и т. д.) возникают определенные потери давления, обычно более значительные, чем у электромагнитных или
ультразвуковых расходомеров .
× Требования к чистоте: Для механизмов с точными зазорами, таких как эллиптические шестерни и вращающиеся поршни, твердые частицы или примеси в рабочей жидкости могут вызывать повышенный износ, заклинивание или снижение точности. Необходимо установить фильтр.
× Требования к техническому обслуживанию: Внутри находятся движущиеся части, которые могут изнашиваться после длительной эксплуатации, что требует регулярного технического обслуживания, калибровки и, возможно, замены компонентов (таких как подшипники и сальники вала).
× Вибрация и пульсация: Механические движущиеся части могут создавать вибрацию или шум, а пульсация жидкости также может влиять на их работоспособность и срок службы.
× Не подходит для труб большого диаметра и больших расходов: Из-за размеров и прочности механической конструкции, обычно не подходит для труб очень большого диаметра и больших расходов; максимальный размер для объемного вытеснения составляет около 10 дюймов.

10-дюймовый расходомер объемного вытеснения
3) Расходомеры скорости
Эти расходомеры измеряют скорость потока жидкости для определения объемного расхода. Их чувствительность снижается, если число Рейнольдса для определенной жидкости превышает 10 000. К таким расходомерам относятся лопастные, турбинные, вихревые, ультразвуковые и
электромагнитные расходомеры .
Расходомер скоростного типа - Турбинный расходомер
Турбинный расходомер использует жидкость для вращения турбины, а её скорость пропорциональна расходу. Вращающаяся лопатка пересекает катушку магнитной индукции, генерируя импульсный сигнал, который преобразуется для определения расхода.
Преимущество:
✅ Высокая точность (± 0,5%), широкий диапазон соотношения (10:1)
✅ Быстрый отклик (на уровне миллисекунд), подходит для пульсирующего потока
✅ Компактная конструкция с минимальными потерями давления
✅ Расходомер с низкой себестоимостью
Недостатки:
Подшипники подвержены износу (требуют регулярного технического обслуживания).
× Высокие требования к чистоте среды (твердые частицы могут заклинить лезвия)
× В значительной степени зависит от вязкости (снижение точности измерения жидкостей с высокой вязностью)
Типичные области применения:
Нефтехимическая промышленность: Измерение объемов торговли готовой нефтью и сжиженным газом, дизельным топливом, керосином.
Водоподготовка: мониторинг водопроводной воды с высоким расходом, чистой воды, питьевой воды.
Энергетика: учет потребления на станциях регулирования давления природного газа
Медицина: Контроль чистоты жидкого наполнителя.
Применимые сценарии: чистая среда с низкой вязкостью (<10 сП), стабильной текучестью; Запрещено для жидкостей, содержащих примеси и коррозионные вещества.
Расходомер магнитного типа с измерением скорости потока
Принцип работы
электромагнитного расходомера : на основе закона электромагнитной индукции Фарадея проводящая жидкость пересекает линию магнитной индукции, генерируя индуцированную электродвижущую силу (E=BDv), которая пропорциональна расходу, а расход рассчитывается с помощью электродного измерения.
Преимущество:
✅ Компонент, обеспечивающий беспрепятственный поток: нулевые потери давления, подходит для коррозионных жидкостей/жидкостей, содержащих частицы, таких как HCl, H2SO3, раствор NaOH, суспензии, сточные воды.
✅ Высокая точность (± 0,5%), широкий диапазон соотношения (20:1)
✅ Двунаправленное измерение, высокая устойчивость к давлению (до 40 МПа)
Недостатки:
X. Измерять можно только проводящие жидкости (проводимость > 5 мкСм/см), измерение масла и органических жидкостей невозможно.
Пузырьки X влияют на точность.
X Невозможно измерить расход газа и расход пара.
Типичные области применения:
Водоподготовка: учет сточных вод/неочищенной воды
Химическая промышленность: мониторинг транспортировки кислот/щелочей/шламов
Продукты питания: Напитки/Молочные продукты
Металлургия: контроль текучести суспензии
Расходомер
вихревого типа
Принцип работы
вихревого расходомера : Когда жидкость протекает через сопротивляющуюся жидкость (вихревой генератор), с обеих сторон попеременно генерируются регулярные вихри (вихревая дорожка Кармана). Частота вихрей пропорциональна скорости потока, а расход рассчитывается путем измерения частоты с помощью датчика.
Преимущества
✅ Отсутствие движущихся частей: износостойкость, низкие затраты на техническое обслуживание
✅ Широкий спектр применения: измерение газов, жидкостей и паров.
✅ Широкий диапазон передаточного отношения (10:1), высокая термостойкость (менее 450°C)
Недостатки
Низкая скорость потока с низкой точностью (должна быть >0,5 м/с)
Чувствительность к вибрации X (требуется установка виброгасящих кронштейнов)
Высокие требования к прямому участку трубы (сначала 20D, затем 5D)
Типичное применение
Учёт пара: Паропроводы котлов/промышленных трубопроводов (насыщенный/перегретый пар)
Энергетика: Расчеты по сделкам с природным газом и сжатым воздухом
Химическая промышленность: мониторинг потока растворителей/сжиженных газов
Отопление: Измерение параметров системы циркуляции горячей воды
4) Расходомеры
Эти расходомеры лучше всего использовать в процессах, связанных с массой, поскольку они измеряют силу, возникающую при ускорении массы. В частности, сила определяется как движение массы за единицу времени, а не как объем за единицу времени. К подтипам расходомеров относятся
термодисперсионные расходомеры и кориолисовые расходомеры. Наиболее распространенные области применения этих расходомеров связаны с химической и газовой промышленностью. Другие области применения включают энергетику, горнодобывающую промышленность, фармацевтику и очистку сточных вод.
Термомассовый расходомер
Принцип работы
теплового газового расходомера : на основе принципа тепловой диффузии разница температур между нагревательным датчиком и датчиком температуры изменяется в зависимости от скорости потока газа, а скорость потока рассчитывается путем измерения разницы температур или изменения мощности нагрева.
Преимущество:
✅ Отсутствие движущихся частей: не требует технического обслуживания, устойчив к вибрации
✅ Сверхнизкая чувствительность к скорости потока (измерено от 0,05 м/с)
✅ Диапазон передач чрезвычайно широк (100:1), что обеспечивает низкие требования к прямым участкам труб.
Недостатки:
X Применимо только к газам (жидкости/пары не подходят)
На результат измерения газа влияет его состав.
Высокая запыленность/масляная влага могут легко загрязнить зонд.
Типичные области применения:
Охрана окружающей среды: Мониторинг выбросов дымовых/выхлопных газов (система непрерывного мониторинга выбросов)
Энергетика: Измерение расхода сжатого воздуха/природного газа
Полупроводниковые компоненты: Дозирование высокочистых специальных газов (Ar/N₂)
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК): регулирование потока воздуха в воздуховодах.
Кориолисный расходомер
Принцип работы
кориолисового расходомера : Когда жидкость протекает через вибрирующую измерительную трубку, возникает сила Кориолиса, вызывающая фазовый сдвиг в стенке трубки. Сдвиг пропорционален массовому расходу жидкости, а расход рассчитывается путем определения разности фаз с помощью датчика (синхронно измеряющего плотность).
преимущество:
✅ Прямое измерение массового расхода (без преобразования в объем) с чрезвычайно высокой точностью (± 0,1%)
✅ Многопараметрическое измерение: синхронное измерение массового расхода, плотности, температуры, объемного расхода.
✅ Широко применимые среды: жидкости/газы/суспензии/жидкости высокой вязкости
Недостатки:
Чрезвычайно высокая стоимость (в 3-5 раз дороже других расходомеров)
X Высокие потери давления (из-за сложной конструкции, приводящей к высокому сопротивлению потоку)
X Ограничение по диаметру труб большого диаметра, максимальный размер — DN250
Типичные области применения:
Нефтехимическая промышленность: передача прав на торговлю сырой нефтью, точное измерение присадок.
Продукты питания и лекарства: соотношение сиропа/мелассы/лосьона для наполнения
Энергетика: Мониторинг качества потока СПГ
Исследование: Экспериментальный анализ многофазных потоков
5) Расходомеры для открытых каналов
Расходомеры для открытых каналов измеряют расход жидкости в открытых каналах, таких как водосливы, желоба или V-образные каналы. Это переливные сооружения, представляющие собой плотины, которые позволяют небольшому количеству или особенно концентрированной жидкости свободно течь в зависимости от размера и формы сооружения. Расходомеры для открытых каналов позволяют измерять расход. Наиболее распространенное применение этих расходомеров — в средах со свободно текущими жидкостями, таких как реки, ручьи, канализационные системы или ирригационные каналы.

Расходомер для открытых каналов при орошении водных путей
Сопутствующие товары: