Расходомеры, измерение расхода по перепаду давления

Для измерения расхода методом перепада давления существуют много различных видов устройств и приспособлений, которыми пользуются для преобразования перепада давления в сигнал расхода.

Метод переменного перепада давления на сужающих устройствах является одним из самых распространенных и применяется еще с 30-х годов прошлого столетия. Метод основан на фундаментальном законе сохранения энергии и уравнении неразрывности скорости и площади сечения потока.
Из закона сохранения энергии видно, что при увеличении скорости потока происходит уменьшение давления в трубопроводе, и наоборот снижение скорости потока приводит к росту давления в трубопроводе. Исходя из уравнения неразрывности потока в трубопроводе можно сделать вывод, что при сужении трубопровода – скорость потока возрастает, а при расширении трубопровода – скорость потока падает.
Метод переменного перепада давления предполагает наличие специального устройства, которое создает локальное сужение трубопровода, благодаря чему происходит локальное увеличение скорости потока измеряемой среды.

В качестве стандартных сужающих устройств обычно служат:
- трубки Пито;
- трубки Вентури;
- расходомерные сопла;
- диафрагмы.

Датчик перепада давления (трубка Пито)



Датчик перепада давления (cопло Вентури)



Достоинства метода переменного перепада давления
- Универсальность. Данный метод применяется для измерения расход практически любых сред: жидкостей, газа, пара. Для вязких жидкостей применяются сужающие устройства специальной формы.
- Низкая первоначальная стоимость. Стоимость расходомера, основанного на методе переменного перепада давления, складывается, исходя из стоимости сужающего устройства, импульсных линий и датчика дифференциального давления.
- Беспроливная методика поверки. Для периодической поверки расходомеров на сужающем устройстве требуется измерить геометрические размеры сужающего устройства и поверить датчик дифференциального давления.
- Измерение расхода в условиях высоких и низких температур. Диапазон температуры измеряемой среды лежит в пределах от − 200 до + 1000 °С.
- Измерение расхода в условиях высокого давления. Давление в трубопроводе может достигать 40 МПа.
- Отсутствие движущихся частей.
- Широкий диапазон типоразмеров. Метод переменного перепада давления используется как на трубопроводах с малым диаметром условного прохода (Ду = 15 мм), так и на больших трубопроводах (Ду = 2000 мм).

Недостатки метода переменного перепада давления
- Узкий динамический диапазон. Стандартный динамический диапазон сужающих устройств приблизительно 1:3. Это ограничение связано, в первую очередь, с квадратичной зависимостью между расходом и перепадом давления на СУ. Использование высокоточных датчиков дифференциального давления позволяет увеличить динамический диапазон.
- Высокая стоимость эксплуатации. Расходомеры на сужающих устройствах требуют периодического обслуживания: измерение геометрических размеров сужающего устройства, прочистка импульсных линий, прогрев импульсных линий, установка нуля на датчике дифференциального давления.
- Небольшой межповерочный интервал. Стандартный межповерочный интервал расходомера на СУ составляет — 1 год.
- Низкая точность измерений. Погрешность измерений обычно менее 3,0 – 3,5 %.