12 Типов расходомеров: различные типы расходомеров, их применение и преимущества

Расходомер - это устройство, используемое для измерения потока газа или жидкости через трубопровод. Выбор расходомера в первую очередь зависит от таких факторов, как характеристики жидкости, условия эксплуатации, необходимая точность и бюджет. Ниже приведено подробное описание различных типов расходомеров, их применения и преимуществ.

1. Расходомер положительного смещения (расходомер PD)

Объемные расходомеры можно классифицировать по их измерительным элементам на расходомеры с овальными шестернями, скребковые расходомеры, двухроторные расходомеры, роторно-поршневые расходомеры, поршневые расходомеры с возвратно-поступательным движением, дисковые расходомеры, жидкостно-кольцевые расходомеры, мокрые газовые счетчики и мембранные газовые счетчики.

Объемные (PD) расходомеры измеряют расход, отбирая фиксированный объем жидкости и подсчитывая количество циклов заполнения и опорожнения этого объема. В отличие от других расходомеров, которые определяют расход косвенными методами, например, через скорость или перепад давления, объемные расходомеры измеряют расход напрямую, разделяя поток жидкости на дискретные части. Такой метод обеспечивает высокую точность измерения расхода, что делает объемные расходомеры особенно подходящими для применения в системах учета и точного дозирования.

Промышленное использование

Объемные расходомеры используются в широком диапазоне промышленных отраслей, где требуется высокая точность и надежность:

- Выставление счетов за воду: Особенно в жилых и коммерческих помещениях для точного измерения расхода воды.

- Химические измерения: В химической промышленности используется для точного измерения и дозирования химических веществ в процессе.

- Продукты питания и напитки: Для точного дозирования и измерения ингредиентов, а также при розливе.

- Фармацевтика: В фармацевтическом производстве необходимо точно измерять и контролировать объемы жидкостей.

- Нефть и газ: Для измерения углеводородов, особенно при передаче на хранение и выставлении счетов, где важна точность.

- Краски и покрытия: Для измерения и дозирования точных количеств красок, красителей и покрытий.

преимущество

- Высокая точность дозирования: Ротационные счетчики обладают чрезвычайной точностью и подходят для точного измерения жидких сред с высокой точностью потока.

- Возможность измерения малых потоков: Они могут точно измерять очень низкие скорости потока, что другим расходомерам сложно обеспечить с высокой точностью.

- Независимость от вязкости: Точность измерения не зависит от вязкости жидкости, что делает его идеальным для широкого диапазона типов жидкостей.

- Прямое измерение: Непосредственно измеряет объем жидкости, обеспечивая истинное значение расхода жидкости без необходимости пересчёта.

- Минимальная потребность в прямых участках трубопровода: Счётчики объемного типа менее чувствительны к нарушениям профиля потока, что позволяет более гибко устанавливать приборы.

2. Ротаметр (расходомер переменного перепада давления)

Расходомер перепада давления (DP) является одним из самых старых и широко используемых методов измерения потока жидкости в трубопроводах. Его основной принцип заключается в измерении перепада давления на участке сужения (или первичном элементе) в канале потока. Жидкость ускоряется при прохождении через это сужение, в результате чего возникает перепад давления между сторонами до и после сужения. Этот перепад давления пропорционален квадрату расхода, что позволяет рассчитать расход исходя из измеренного перепада давления.

Промышленное использование

Расходомеры перепада давления используются в самых разных отраслях промышленности благодаря своей универсальности и надежности. Некоторые распространенные сферы применения включают:

- Водоснабжение и водоочистка: используются для измерения потока воды на очистных сооружениях и в системах распределения.

- Нефтегазовая отрасль: используется для измерения потока углеводородов в трубопроводах и процессах переработки.

- Химическое производство: используется для контроля и мониторинга потока различных химических веществ и реагентов.

- Энергетика: Измерение потока пара в котлах и охлаждающей воды в турбинах.

- Пищевая и напиточная промышленность: Используется для управления потоками жидкости в системах обработки и фильтрации.

преимущество

- Универсальность: Подходит для широкого диапазона жидкостей, включая жидкости, газы и пар, при различных температурах и давлениях.

- Надежность и долговечность: Ввиду отсутствия движущихся частей в основных элементах, дифференциальные расходомеры обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы.

- Точность: При правильной калибровке и установке они обеспечивают точные измерения расхода, подходящие для множества промышленных применений.

- Проверенная технология: Принципы и методы дифференциальных расходомеров хорошо изучены, а также существуют стандартизированные расчеты для основных компонентов.

- Стоимость: Особенно для больших диаметров труб, другие типы расходомеров очень дороги в установке и обслуживании.

3. Расходомер скорости

Счетчики скоростного потока напрямую измеряют скорость жидкости, протекающей через трубу, и используют эту информацию для расчета расхода. Расход можно определить, умножив скорость жидкости на площадь поперечного сечения трубы. Эти счетчики являются универсальными и могут использоваться с различными типами жидкостей, включая жидкости, газы и пар. Существует несколько типов скоростных расходомеров, каждый из которых использует разный метод измерения скорости потока.

Промышленное использование

Скоростные расходомеры имеют разнообразные применения в самых разных отраслях промышленности, включая:

- Водоподготовка и распределение: Используются для измерения потока воды на очистных сооружениях и в системах распределения воды.

- Химическая и фармацевтическая промышленность: Контролируют и регулируют поток химических веществ, растворов и других жидкостей в процессе производства.

- Нефть и газ: Используются для измерения потока углеводородов в трубопроводах и перерабатывающих установках.

- Производство пищевых продуктов и напитков: Обеспечивает точные показатели расхода жидкостей (включая воду, масло и другие ингредиенты) на производственных предприятиях.

- Энергетика и производство электроэнергии: Используется для измерения потока пара, охлаждающей воды и других жидкостей, связанных с производством энергии.

преимущество

- Универсальность: Может применяться с различными типами жидкостей и разными размерами труб.

- Не препятствует потоку: Многие скоростные расходомеры (например, ультразвуковые, магнитные) не выступают в потоке, минимизируя падение давления и риск засоров.

- Точность: Высокая степень точности, особенно при измерении чистых и стабильных жидкостей.

- Цифровые выходы и возможность подключения: Во многих современных расходомерах предусмотрены цифровые выходы и варианты подключения для простой интеграции в системы управления.

- Низкие требования к обслуживанию: Не требующие вмешательства конструкции, такие как магнитные и ультразвуковые расходомеры, нуждаются в меньшем обслуживании.

4. Массовый расходомер

Существует множество типов массовых расходомеров прямого действия, таких как калориметрические, углового момента, гироскопические и с двойной турбиной. Эти приборы подходят для измерения малых расходов газа, но имеют недостатки, такие как высокая инертность, зависимость измеряемой величины от удельной теплоемкости газа при постоянном давлении, а также контакт измерительного элемента со средой, что делает его уязвимым к загрязнению и коррозии.

Расходомеры массового расхода напрямую измеряют массовый расход жидкости, протекающей через устройство, в отличие от других типов расходомеров, которые измеряют объем жидкости и требуют отдельного расчета для определения массового расхода. Такое прямое измерение имеет решающее значение в приложениях, где для управления процессом или обеспечения точности измерений требуется измерять массу жидкости, а не объем. Два самых распространенных типа массовых расходомеров — это тепловые массовые расходомеры и расходомеры Кориолиса, каждый из которых работает по разным принципам измерения потока.

Промышленное использование

Массовые расходомеры играют важную роль в различных областях, включая:

- Химическая и фармацевтическая промышленность: Точное дозирование ингредиентов в периодических и непрерывных процессах для обеспечения стабильного качества продукции.

- Нефть и газ: процессы закачки на этапе добычи, процессы передачи на этапе транспортировки и процессы смешивания и переработки на этапе downstream.

- Пищевая промышленность и напитки: используется для точного измерения и смешивания ингредиентов с целью обеспечения стабильности рецептов и качества продукции.

- Производство полупроводников: точный контроль газов и химических веществ критичен для стабильности процессов и выхода продукции.

- Экологический мониторинг: используется для измерения выбросов и соблюдения экологических норм и стандартов.

преимущество

- Прямое измерение: массовый расход измеряется напрямую и, в отличие от объемного расхода, не зависит от изменений температуры или давления.

- Точность и надежность: высокая точность и надежность обеспечивают стабильное качество продукции при обработке материалов, что критично для контроля и оптимизации промышленных процессов.

- Отсутствие движущихся частей (Кориолис): Кориолисовые расходомеры не имеют движущихся частей, что приводит к более низким затратам на техническое обслуживание и более длительному сроку службы.

- Универсальность: Может измерять широкий диапазон жидкостей, включая газы, жидкости и суспензии.

- Измерение нескольких параметров: Многие массовые расходомеры могут измерять дополнительные параметры, такие как плотность, температура и вязкость, предоставляя больше данных для управления процессами.

5. Расходомер открытого канала

Расходомер открытого канала — это устройство, используемое для измерения потока жидкости в открытом канале, где жидкость течет под действием силы тяжести. В отличие от закрытых труб, жидкость в открытом канале имеет свободную поверхность, подверженную атмосферному давлению. Эти расходомеры обычно измеряют высоту (или напор) жидкости в канале и используют эту информацию вместе с геометрией канала для расчета расхода. Наиболее распространенными типами расходомеров открытого канала являются водослив и лоток.

Промышленное использование

Расходомеры открытых каналов используются в различных областях, включая:

- Очистные сооружения: Используются для измерения потоков воды и сточных вод на входе и выходе из очистных сооружений.

- Оросительные каналы и канавы: контроль распределения воды в сельском хозяйстве для обеспечения справедливого и эффективного использования водных ресурсов.

- Системы управления ливневыми стоками: Измерение стока в открытых каналах и трубах помогает в прогнозировании наводнений и управлении водными ресурсами.

- Экологический мониторинг: для изучения естественных ручьев и рек, отслеживания использования воды и контроля сброса сточных вод.

- Горнодобывающая промышленность и строительство: для управления водой, используемой в этих процессах, включая измерение расхода в хвостохранилищах.

преимущество

- Простота и надежность: Расходомеры для открытых каналов, особенно водосливы и мерные лотки, имеют простую конструкцию без движущихся частей, что обеспечивает высокую надежность и низкие требования к обслуживанию.

- Точность: При правильной установке и обслуживании они могут обеспечить высокую точность измерения скорости потока в открытых каналах.

- Универсальность: Подходит для широкого диапазона условий потока и качества воды, включая воды, содержащие ил и мусор.

- Экономичность: Стоимость установки и эксплуатации низка по сравнению с другими методами измерения расхода, особенно для больших размеров каналов.

6. Магнитные расходомеры (магнитомеры)

Магнитный расходомер, также известный как электромагнитный расходомер, состоит в основном из магнитной цепи, измерительного трубопровода, электродов, корпуса, обкладки и преобразователя. Согласно закону Фарадея, когда проводящая жидкость движется через магнитное поле, генерируется напряжение. Это напряжение пропорционально скорости жидкости, движущейся через поле. Измеряя это напряжение, можно определить расход. Электромагнитный расходомер состоит из участка непроводящей трубы с установленными по бокам электродами и катушкой для создания магнитного поля в жидкости.

Промышленное использование

Магнитные расходомеры широко используются в различных отраслях промышленности благодаря своей универсальности и надежности:

- Водоснабжение и водоочистка: Используются для измерения потока воды, сточных вод и химических веществ, применяемых в процессе очистки.

- Химическая промышленность: Для дозирования, введения химических реагентов и процессов, в которых присутствуют коррозионно-активные или абразивные жидкости.

- Пищевая промышленность и производство напитков: Для гигиенических применений, включая измерение потока пищевых суспензий, производство напитков и процессы очистки.

- Фармацевтическая промышленность: Для применений, требующих высокой чистоты и точного измерения расхода жидкости.

- Горнодобывающая промышленность и обогащение полезных ископаемых: для измерения потока пульпы и процессов обогащения минералов.

- Целлюлозно-бумажная промышленность: Для измерения щелочных и кислотных жидкостей, используемых в производстве бумаги.

- Сельское хозяйство: для орошения и распределения воды.

преимущество

- Точность: Обеспечивает высокую точность и воспроизводимость в широком диапазоне расходов и электропроводности жидкостей.

- Универсальность: Может измерять практически любую проводящую жидкость, включая коррозионные и абразивные жидкости.

- Низкие эксплуатационные затраты: Отсутствие движущихся частей и удобный дизайн обеспечивают меньшее количество обслуживания по сравнению с механическими расходомерами.

- Подходит для загрязненных жидкостей: Эффективен в применениях, где жидкость содержит твердые частицы или взвеси, такие как шламы и сточные воды.

- Простота установки: Может быть легко установлен в существующие трубопроводы без значительных изменений.

7. Вихревой расходомер

Вихревые расходомеры работают на принципе образования вихрей, при котором препятствие (тупое тело) на пути потока вызывает попеременное образование вихрей по обе стороны от препятствия. Частота этих вихрей пропорциональна скорости потока жидкости, что позволяет рассчитать расход. Это явление известно как вихревая дорожка Кармана. Вихревые расходомеры измеряют расход, подсчитывая количество вихрей за определенный период времени.

Промышленное использование

Расходомеры вихревые имеют широкую область применения благодаря своей универсальности и надежности:

- Химическая промышленность: используются для измерения потока химических сырьевых материалов, растворителей и технологических газов.

- Нефтяная и газовая промышленность: для измерения углеводородных жидкостей и газов, а также пара в процессах увеличения нефтеотдачи.

- Коммунальные услуги и энергетика: для измерения пара на электростанциях и в системах центрального отопления, а также природного газа в котлах и горелках.

- Водоснабжение и водоочистка: для измерения потока на очистных сооружениях и в распределительных трубопроводных системах.

- Пищевая и фармацевтическая промышленность: подходят для применения с паром и горячей водой, а также для измерения потока на производственных линиях.

- Фармацевтика: для измерения очищенной воды, растворителей и других технологических жидкостей.

преимущество

- Точность и надежность: измеряют поток газа, жидкости и пара с хорошей точностью в различных условиях.

- Низкие эксплуатационные расходы: отсутствие движущихся частей снижает износ и уменьшает затраты на техническое обслуживание.

- Широкий диапазон рабочих параметров: Эффективен в широком диапазоне расходов и температур.

- Простота установки и использования: Легко интегрируется в существующие системы с минимальным нарушением их функционирования.

8. Ультразвуковой расходомер

Ультразвуковой расходомер — это расходомер, работающий на основе принципа, согласно которому скорость распространения ультразвука в движущейся среде равна векторной сумме средней скорости потока измеряемой среды и скорости звуковой волны в неподвижной среде. Эти расходомеры в основном состоят из преобразователя и конвертера и бывают разных типов, включая доплеровский, разностной скорости, сдвига луча, шумовой и корреляционный методы. Ультразвуковые расходомеры используют ультразвук для измерения скорости жидкостей в трубопроводе, тем самым определяя расход. Они могут быть зажимными (бесконтактными) или встроенными (инвазивными), первые устанавливаются снаружи трубопровода, а вторые — внутри жидкости. Эти приборы используют один из двух основных принципов: доплеровский сдвиг или разность времени прохождения.

Промышленное использование

Ультразвуковые расходомеры широко используются и могут применяться в различных отраслях благодаря своему бесконтактному принципу действия и возможности измерения широкого диапазона жидкостей:

- Водоснабжение и водоотведение: Для измерения расхода в системах распределения воды, системах сбора сточных вод и очистных сооружениях.

- Нефть и газ: Для измерения расхода углеводородов в объектах Upstream, Midstream и Downstream, включая коммерческий учет и обнаружение утечек.

- Химическая и нефтехимическая промышленность: Используется для управления и контроля потоков различных химикатов и технологических жидкостей.

- Энергетика: Используется для измерения расхода охлаждающей воды, пара и питательной воды на электростанциях.

- Пищевая и напиточная промышленность: Для гигиенических применений, где требуется избегать контакта с продуктами.

- Фармацевтическое производство: Используется для измерения расхода очищенной воды, технологических жидкостей и других критических жидкостей.

преимущество

- Бесконтактное измерение: Модели с креплением на трубе не требуют изменений трубопроводов или перерывов в процессе установки, что снижает время простоя.

- Широкая совместимость с жидкостями: Возможность измерять чистые, загрязненные, вязкие жидкости и жидкости, содержащие частицы.

- Отсутствие потерь давления: Поскольку в пути потока нет движущихся частей или препятствий, ультразвуковые счетчики не вызывают потерь давления.

- Высокая точность и воспроизводимость: в частности, счетчики времени прохождения обладают высокой точностью при стабильных условиях потока.

- Универсальность и гибкость: могут использоваться для временных измерений или постоянных установок на широком диапазоне размеров и материалов труб.

- Работа без технического обслуживания: отсутствие движущихся частей и внешняя установка (для накладного типа) минимизируют потребность в обслуживании.

9. Тепловой расходомер

Тепловые расходомеры измеряют скорость потока жидкостей в трубах или воздуховодах, отслеживая тепло, переносимое жидкостью (газом или жидкостью), при ее прохождении через нагретый элемент или датчик. Существует два основных типа тепловых расходомеров: анемометр с постоянной температурой (CTA) и анемометр с постоянной мощностью (CPA). CTA поддерживает постоянную разницу температур между двумя датчиками, тогда как CPA поддерживает постоянный уровень подачи мощности к нагревателю. Скорость потока определяется количеством тепла, поглощенного жидкостью, которое прямо пропорционально ее массовому расходу.

Промышленное использование

Тепловые расходомеры широко используются в различных областях благодаря своим уникальным измерительным возможностям:

- Мониторинг окружающей среды: используются для измерения выбросов, включая парниковые газы и загрязняющие вещества в дымовых газах.

- Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность: используются для контроля и мониторинга потоков газа в технологических процессах, включая инертные газы, реакционноспособные газы и коррозионно-активные газы.

- HVAC и управление энергией: Для измерения воздушного потока в воздуховодах с целью оптимизации систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

- Производство полупроводников: используется для контроля потока специальных газов в процессе производства.

- Фармацевтика: для измерения и контроля газов во время производственных и упаковочных процессов.

- Биотехнология: для мониторинга газов ферментации и других технологических потоков.

преимущество

- Точность и воспроизводимость: Обеспечивает точные и воспроизводимые измерения, которые критически важны для контроля и мониторинга процессов.

- Низкое техническое обслуживание: Отсутствие движущихся частей означает меньший механический износ и более низкие затраты на обслуживание.

- Универсальность: Может измерять широкий диапазон газов, включая коррозионные и токсичные, без необходимости калибровки свойств газа.

- Простота установки и использования: Компактный и удобный для установки в различных направлениях и положениях, включая ограниченные пространства.

- Минимальное падение давления: Поскольку они, как правило, не сильно выступают в поток, они создают минимальное падение давления.

10. Турбинный расходомер

Турбинный расходомер измеряет расход жидкости (жидкости или газа), протекающей через трубопровод, используя турбину или ротор, размещённый в потоке жидкости. По мере прохождения жидкости через прибор она воздействует на лопасти турбины, заставляя её вращаться. Скорость вращения турбины пропорциональна скорости потока жидкости, что позволяет рассчитать расход. Скорость вращения обычно определяется магнитным датчиком, оптическим сенсором или другими средствами, формируя электрический сигнал, пропорциональный расходу.

Промышленное использование

Турбинные расходомеры универсальны и используются в различных отраслях промышленности благодаря своей точности и надёжности:

- Нефть и газ: Широко применяются для измерения углеводородных жидкостей и газов на этапах добычи, переработки и распределения, включая применение в расчётах при передаче продукта.

- Химическая и нефтеперерабатывающая: Используется для точного измерения технологических жидкостей с целью обеспечения контроля процесса и управления запасами.

- Водоснабжение и водоочистка: Для измерения потока воды на очистных сооружениях и в системах распределения, а также в системах орошения.

- Пищевая и напитковая: Используется для контроля потока сырья, воды и других технологических жидкостей с целью обеспечения стабильного качества продукции и контроля замесов.

- Фармацевтика: Для производственных процессов, где точное дозирование и контроль потока жидкостей имеют решающее значение.

- Аэрокосмическая и автомобильная: Используется для испытаний и мониторинга скорости потока топлива.

преимущество

- Надежность: При правильной установке и обслуживании турбинные расходомеры могут обеспечивать надежную работу в течение многих лет.

- Регулируемый диапазон: Подходит для широкого диапазона скоростей потока — от очень низкой до очень высокой, без потери точности.

- Простота обслуживания: Конструкция легко очищается и обслуживается, что особенно выгодно в применениях, где используются чистые жидкости.

- Совместимость: Может использоваться с широким спектром жидкостей, включая жидкости и газы, при условии, что они чистые и неагрессивные.

11. Шестеренчатый расходомер

Шестеренчатые расходомеры, также известные как расходомеры положительного смещения, используют механическое действие вращающихся шестерен для измерения потока жидкости. При прохождении жидкости через прибор она попадает в камеру, образованную шестернями и измерительной полостью, что приводит к вращению шестерен. Каждый оборот шестерен соответствует определенному объему жидкости, прошедшей через прибор, что позволяет измерять общий расход с высокой точностью. Скорость потока определяется подсчетом количества оборотов за определенный период времени, обычно с использованием магнитных, оптических или механических датчиков.

Промышленное использование

Благодаря своей точности и универсальности, шестеренчатые расходомеры используются в различных отраслях промышленности, включая:

- Химическая и нефтехимическая промышленность: Используются для измерения потока химических веществ, растворителей и других технологических жидкостей, где точное дозирование и контроль потока являются критически важными.

- Нефтегазовая отрасль: Применение, такое как системы смазки, гидравлические системы и дозирование топлива требуют точного измерения вязких жидкостей.

- Пищевая промышленность: Для дозирования и смешивания ингредиентов, где гигиена и точность имеют решающее значение.

- Фармацевтика: Дозирование точных объемов жидкостей во время производства, особенно при формулении и операциях розлива.

- Краски и покрытия: Используется для контроля потока вязких материалов и обеспечения точных соотношений смешивания.

- Автомобильная промышленность: Измерение расхода топлива и смазочных материалов на испытательных стендах.

преимущество

- Точность: Обеспечивает превосходную точность и воспроизводимость, которые критичны для управления процессами и обеспечения качества во многих промышленных приложениях.

- Универсальность: Подходит для широкого диапазона жидкостей, включая вязкие, чувствительные к сдвигу или содержащие частицы (при условии, что они не мешают движению шестерен).

- Минимальные требования к прямым участкам трубопровода: В отличие от многих других типов расходомеров, шестеренчатые расходомеры требуют минимальных прямых участков трубопровода до и после прибора, что делает их подходящими для установки в условиях ограниченного пространства.

- Долговечность: Прочный конструкция, способная выдерживать различные рабочие температуры и давления.

12. Кориолисовый расходомер

Кориолисовые расходомеры, основанные на эффекте Кориолиса, широко известны своей способностью напрямую измерять массовый расход и плотность жидкостей (жидкостей или газов), протекающих по трубе. Эффект Кориолиса описывает отклонение движущегося объекта при наблюдении во вращающейся системе отсчета. В этих расходомерах жидкость протекает через вибрирующую трубу; изменения массового расхода жидкости вызывают измеримое искажение или фазовый сдвиг вибраций трубки, пропорциональный массовому расходу. Эта технология обеспечивает высокую точность и прямые измерения без необходимости компенсации изменений температуры, давления или вязкости.

Промышленное использование

Благодаря своей точности и универсальности, массовые расходомеры Кориолиса используются в самых разных областях:

- Химическая промышленность: Точное дозирование и измерение реагентов и продукты играет решающую роль в процессах, где баланс материалов критичен.

- Нефть и газ: На всех этапах — от добычи до переработки и реализации, включая коммерческий учет, где точность измерений напрямую влияет на доходы.

- Пищевая промышленность: Используются для контроля ингредиентов в рецептурах, обеспечивая стабильное качество продукции и соответствие отраслевым стандартам.

- Фармацевтическое производство: В формулах лекарств точное измерение ингредиентов критично для эффективности продукции.

- Энергетика: Для измерения и учета топлива с целью оптимизации процессов сгорания и повышения эффективности.

преимущество

- Отсутствие движущихся частей: Снижает потребность в обслуживании и продлевает срок службы.

- Независимость от свойств жидкости: Сохраняет точность в широком диапазоне температур, давлений, вязкостей и плотностей.

- Эффективность и точность: Значительная экономия затрат может быть достигнута за счет точного измерения жидкости и сокращения отходов в процессной промышленности.

- Надежность: Надежно работает в тяжелых условиях и с коррозионно-активными или абразивными жидкостями.