Измерение расхода. Тахометрические, электромагнитные, акустические, вихревые, тепловые, кориолисовы расходомеры

Тахометрическими называются расходомеры и счетчики, имеющие подвижный, обычно вращающийся элемент, скорость движения которого пропорциональна объемному расходу. Принцип действия тахометрического водосчетчика (расходомера) основан на измерении скорости вращения или подсчете оборотов помещенной в поток крыльчатки или турбины. Разница между тем и другим подвижными элементами состоит в том, что ось вращения крыльчатки расположена перпендикулярно, а турбины — параллельно направлению движения потока. Все тахометрические расходомеры (счетчики) являются энергонезависимыми.

Электромагнитные расходомеры – это расходомеры, в основе работы которых лежит взаимодействие движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем, подчиняющейся закону электромагнитной индукции. Наиболее часто применяют такие электромагнитные расходомеры, у которых измеряется электродвижущая сила (ЭДС), индуктируемая в жидкости, при пересечении ею магнитного поля. Для этого между полюсами магнита или электромагнита устанавливают участок трубопровода, который изготовлен из немагнитного материала и внутри покрыт неэлектропроводной изоляцией, вводятся два электрода в направлении, перпендикулярном как к направлению движения жидкости, так и к направлению силовых линий магнитного поля. Это известный закон электромагнитной индукции — закон Фарадея.

Ультразвуковые расходомеры - это приборы основанные на измерении зависящего от расхода эффекта, возникающего при проходе акустических колебаний через поток жидкости или газа. Почти все применяемые на практике акустические расходомеры работают в ультразвуковом диапазоне частот и поэтому называются ультразвуковыми.

Ультразвуковой расходомер – это устройство, прямым назначением которого является измерение акустических эффектов, возникающих при движении вещества, расход которого необходимо измерить. Решение купить ультразвуковой расходомер будет идеальным, если требуется измерить объем или расход любых жидкостей, передающихся с помощью напорного трубопровода. Если необходим строгий контроль и учет таких показателей, как расход холодной или горячей воды, объем подачи различных нефтепродуктов, газа или отходов, лучшим вариантом будет заказать ультразвуковые расходомеры, которые помогут оперативно и просто контролировать данные параметры.

Они разделяются на расходомеры, основанные на перемещении акустических колебаний движущейся средой, и расходомеры, основанные на эффекте Доплера, появившиеся позже. Главное распространение получили расходомеры, основанные на измерении разности времен прохождения акустических колебаний по потоку и против него. Значительно реже встречаются ультразвуковые расходомеры, в которых акустические колебания направляются перпендикулярно к потоку и измеряется степень отклонения этих колебаний от первоначального направления. Ультразвуковые расходомеры, основанные на явлении Доплера, предназначены в основном для измерения местной скорости, но они находят также применение и для измерения расхода. Измерительные схемы у них более простые.

Вихревыми называются расходомеры, расход которых зависит от частоты колебания давления. Колебания давления возникают в потоке в процессе вихреобразования или колебания струи либо после препятствия определенной формы, установленного в трубопроводе, либо специального закручивания потока. По типу преобразователя вихревые расходомеры можно разделить на три группы:

1. Расходомеры, первичным преобразователем расхода которых является неподвижное тело. В них, после обтекания неподвижного тела, с обеих сторон по очереди возникают срывающиеся вихри, которые и создают пульсацию.

2. Расходомеры, в первичном преобразователе которых поток закручивается и, попадая в расширенную часть трубы, принимая воронкообразную форму (прецессирует) создает пульсации давления.

3. Расходомеры, в которых в качестве первичного преобразователя выступает струя. Пульсации давления в этом случае создаются автоколебаниями струи, при вытекании ее из отверстия.

Строго говоря, термин вихревой расходомер применим только к приборам первых двух групп. Но так как у расходомеров третьей группы движение потока определяется колебательным характером изменения параметров, их тоже можно отнести к вихревым расходомерам. В первой и третьей группах расходомеров характеры протекания процессов будут наиболее похожими.

Тепловые расходомеры это расходомеры, измеряющие зависящий от расхода эффект теплового воздействия на поток или тело, контактирующий с потоком. Тепловые расходомеры используют при измерении расхода газа и, иногда, при измерении расхода жидкости.
Тепловые расходомеры по конструкции отличаются: способом нагрева, расположением нагревателя (снаружи или внутри трубопровода), характером функциональной зависимости между расходом и измеряемым сигналом. Основной способ нагрева — электрический омический. Индуктивный нагрев используется редко. Иногда применяется нагрев с помощью электромагнитного поля и с помощью жидкостного теплоносителя. По способу теплового взаимодействия с потоком тепловые расходомеры можно разделить на калориметрические, термоконвективные и термоанемометрические. При электрическом омическом нагреве у калориметрических расходомеров нагреватель расположен внутри, а у термоконвективных — снаружи трубы. Иногда калориметрическими расходомерами называютотдельные расходомеры с наружным нагревом.
У калориметрических и термоконвективных расходомеров измеряется разность температур газа или жидкости (при постоянной мощности W нагрева) или же мощность W (при постоянной разности температур). У термоанемометров измеряется сопротивление R нагреваемого тела (при постоянной силе тока I) или же сила тока I (при постоянном сопротивлении).