Главная / Документация

Расходомеры переменного перепада давления

Данный принцип измерения основывается на том, что при протекании потока через сужающее устройство скорость его повышается по сравнению со скоростью до сужения, а статическое давление падает. По измеренным температуре и избыточному давлению определяется плотность среды. Зная диаметр трубопровода, плотность среды и перепад давления, можно определить мгновенную скорость потока, которая через известную площадь поперечного сечения трубопровода пересчитывается в объемный расход. Для реализации этого метода используются стандартные сужающие устройства – диафрагмы, сопла и трубы Вентури, выполняемые в соответствии с ГОСТ 8.563.1(2–3)-97 . Величина расхода определяется в соответствии с выражением
1
где ? – коэффициент пропорциональности;
D – внутренний диаметр трубопровода;
?P – величина перепада давления.

Стандартные диафрагмы рассчитываются для трубопроводов диаметром не менее 50 мм, сопла – не менее 30 мм, а трубы Вентури – не менее 65 мм.

Как и для многих других расходомеров, применение этого метода требует выполнения комплекса определенных условий:

  • фазовое состояние потока не должно изменяться при прохождении сужающего устройства (к примеру, пар после прохождении диафрагмы не должен конденсироваться, вода вскипать);– поток до и после сужения должен быть ламинарным, что требует значительных длин прямых участков до и после сужающих устройств, особенно после местных сопротивлений (насосы, клапаны – до 100 Ду);
  • загрязнение среды не должно превышать предельных значений.

Преимуществами построения расходомеров на базе стандартных диафрагм, сопел и труб Вентури являются сравнительная техническая простота метода без применения сложных микропроцессорных устройств, возможность индикации расхода прямопоказывающим прибором с квадратичной шкалой и измерения расходов при малых скоростях течения жидкости или газов (0,1–0,5 м/с), очень высокая устойчивость к загрязнению измеряемой среды.

К недостаткам таких расходомеров следует отнести высокую трудоемкость монтажа, значительную потерю давления на сужающих устройствах (что требует дополнительных затрат на работу насосов), трудность проведения поверок и невысокую точность при небольшом диапазоне изменения расхода (1:3) из-за наличия квадратичной шкалы.

Казалось, метод переменного перепада давления изжил себя, однако с разработкой микропроцессорных вычислителей и лазерной обработки поверхностей диафрагм появились высокоточные измерительные комплексы на базе стандартных сужающих устройств, которые по точности превзошли все имеющиеся методы. Примером тому может служить микропроцессорный вычислительный комплекс расходоизмерительной системы природного газа «Суперфлоу IIE» с относительной погрешностью измерения расхода газа ±0,5 %, использующий стандартную диафрагму в качестве первичного датчика. Стоимость измерительного комплекса составляет около 40 млн руб. Более современный расходоизмерительный комплекс природного газа «Суперфлоу 21В» вообще имеет относительную погрешность ±0,3 % при цифровом съеме информации с многопараметрических сенсоров.

Если для измерения расхода жидкостей все-таки предпочтительнее использовать ультразвуковые расходомеры (РСВУ-1400 при относительной погрешности ±1 % имеет диапазон расходов 1:12,5 и Sonoflo/Sono 3200/3000 Sonokit-2 при относительной погрешности ±0,5 % имеет диапазон расходов 1:20) стоимостью 2–3 млн руб., то для измерения расхода пара и природного газа заменить диафрагмы и сопла сегодня реально нечем.

Переход в водяных системах от диафрагм к ультразвуковым расходомерам вызван еще и тем обстоятельством, что при перепаде давления в 60 кПа на каждом трубопроводе необходимы значительные затраты на круглогодичную работу насосов, преодолевающих данные местные сопротивления, что для ультразвуковых расходомеров не требуется. Так, для преодоления перепада давления в 120 кПа на двух трубопроводах сетевой воды диаметром 1 м потребуется работа насоса мощностью 2 МВт. В связи с этим и считалось, что для трубопроводов диаметром более 1,5 м лучше не рассчитывать расход, чем рассчитывать с такими затратами. Для пара и природного газа эти затраты несущественны из-за значительно меньшей плотности среды – в 100–1 000 раз.

Другие статьи

Все статьи >>>