Расходомер — это прибор для измерения расхода жидкостей, газов, пара и других сред. Принципы его работы и области применения чрезвычайно разнообразны: расходомеры широко используются в химической промышленности, нефтедобыче, газовой отрасли, фармацевтике, пищевой промышленности и производстве напитков. В настоящей статье рассматриваются основные принципы работы и классификация расходомеров, что поможет читателю лучше в них разобраться.I. Основной принцип работы расходомера

У расходомеров разных типов принцип работы неодинаков, однако в основе любого расходомера лежит вычисление расхода по измеренной скорости потока и (или) по перепаду давления в измерительном элементе.

Основной принцип работы расходомера заключается в измерении скорости потока или расхода среды в трубопроводе. Как правило, расходомеры разделяют на два типа: объёмные и массовые.

Объёмный расходомер вычисляет расход на основе измерения объёма среды, прошедшей по трубопроводу. Простейший объёмный расходомер — это сам трубопровод: при прохождении по нему жидкости или газа расход можно рассчитать по площади поперечного сечения трубы и скорости потока. Однако на практике такой метод неприменим, поскольку и площадь сечения трубопровода, и скорость потока в нём изменяются. Поэтому в объёмных расходомерах применяют специальные датчики, измеряющие скорость или расход среды в трубе, а расход вычисляют по скорости потока и площади поперечного сечения трубопровода.

Массовый же расходомер вычисляет расход на основе измерения массы среды. В таких приборах, как правило, применяют специальные датчики, измеряющие массу или плотность среды, а расход определяют с учётом скорости потока и площади поперечного сечения трубы. Массовые расходомеры используют там, где требуется точное измерение массы среды, например в химической промышленности и нефтедобыче.

II. Классификация расходомеров

1. Электромагнитный расходомер

Электромагнитный расходомер — разновидность объёмного расходомера: расход жидкости в электропроводящем трубопроводе измеряется по принципу электромагнитной индукции. При протекании жидкости по токопроводящей трубе она движется в магнитном поле как проводник; наведённая магнитным полем электродвижущая сила создаёт напряжение, пропорциональное расходу жидкости. Электромагнитные расходомеры применяют главным образом для измерения расхода жидкостей — водопроводной воды, напитков, нефтепродуктов и химических реагентов.

2. Вихревой расходомер

Вихревой расходомер — разновидность объёмного расходомера: расход жидкости измеряется по частоте вихрей, образующихся при обтекании потоком тела, создающего сопротивление. При прохождении жидкости через вихревой расходомер вокруг датчика образуются вихри, и датчик преобразует частоту каждого вихря в значение расхода. Вихревые расходомеры применяют главным образом для измерения расхода жидкостей — воды, нефтепродуктов и химических реагентов.

3. Турбинный расходомер

Турбинный расходомер — разновидность объёмного расходомера: расход измеряется по скорости вращения турбины, приводимой в движение потоком жидкости. При прохождении жидкости через турбинный расходомер поток заставляет турбину вращаться, причём скорость её вращения пропорциональна расходу. Турбинные расходомеры применяют главным образом для измерения расхода жидкостей — воды, нефтепродуктов и химических реагентов.

4. Кориолисовый массовый расходомер

Кориолисовый массовый расходомер — разновидность массового расходомера: расход газа измеряется по принципу силы Кориолиса. При прохождении газа через такой расходомер поток, протекающий через датчик, помещается во вращающееся магнитное поле; поле индуцирует электрический сигнал, пропорциональный расходу газа. Кориолисовые массовые расходомеры применяют главным образом для измерения расхода газов — воздуха, кислорода и азота.

5. Массовый расходомер газа

Массовый расходомер газа — прибор, специально предназначенный для измерения массового расхода газа. В отличие от объёмных расходомеров, он не требует измерения объёма или плотности газа, а определяет массовый расход непосредственно. Поэтому такие приборы, как правило, применяют для измерения расхода газов переменной плотности или сжимаемых газов.

Принцип работы массового расходомера газа основан на законе сохранения массы и законах термодинамики. Как правило, при прохождении газа через расходомер поток подвергается определённому стеснению и нагреву, в результате чего температура газа изменяется, а следовательно, меняется и его плотность. Поэтому прибор измеряет изменение температуры газа до и после прохождения через него и по законам термодинамики вычисляет массовый расход газа.

Массовый расходомер газа обычно состоит из датчика, вычислительного блока и устройства индикации. Датчик, как правило, включает датчик температуры и датчик массового расхода, с помощью которых измеряются изменение температуры газа и его массовый расход. Вычислительный блок обрабатывает поступающие от датчиков данные и по заложенному алгоритму вычисляет массовый расход газа. Устройство индикации служит для отображения значения массового расхода газа.