Технические измерения и приборы

–возможность работы вне зависимости от направления потока;

–отсутствие необходимости в прямолинейных участках трубопровода до и после расходомера;

–отсутствие затрат на установку вычислителей расхода;

–надежная работа при наличии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давления рабочей среды;

–длительный срок службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся частей;

–отсутствие необходимости в периодической перекалибровке

ирегулярном техническом обслуживании;

–возможность работы от разных источников питания с помощью самопереключающегося встроенного блока питания;

–допущены к использованию в пищевой и фармацевтической промышленностях.

Массовый расход определяется путем измерения временной задержки между сигналами детекторов, которая пропорциональна массовому расходу. При отсутствии потока измеряемой среды изгиба трубки не происходит, и выходной сигнал отсутствует.

Резонансная частота трубки зависит от ее геометрии, материала, конструкции и массы. Масса состоит из двух частей: массы самой трубки и массы измеряемой среды в трубке. Масса трубки постоянна для данного датчика. Конструкция сенсора расхода показана на рис. 9.20.

Рис. 9.20. Конструкция сенсора расхода

331

Основными элементами датчика расхода являются две расходомерные трубки, на которых монтируются:

–соединительная коробка с силовой электромагнитной (задающей) катушкой возбуждения и магнитом;

–два тензодатчика с магнитами и электромагнитными катушками;

–терморезистор.

Внутри расходомерных трубок специальной формы движется измеряемая среда. Под воздействием задающей катушки расходомерная трубка колеблется с резонансной частотой.

В результате эффекта Кориолиса, возникающем при движении среды в колеблющейся трубке, различные ее части изгибаются друг относительно друга. Этот изгиб приводит к взаимному рассогласованию по фазе колебаний различных участков расходомерной трубки, которое преобразуется электромагнитными детекторами скорости в выходной сигнал датчика расхода.

Плотность среды вычисляется на основании линейной зависимости между частотой и периодом колебаний трубки с использованием калибровочных констант.

По полученным значениям массового расхода и плотности вычисляется объемный расход.

На жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) выводятся:

–текущие значения массового, объемного расхода, суммарной массы, объема, плотности;

–размерность технических единиц, в которых измеряется массовый (объемный) расход, суммарная масса (объем) и плотность.

Основной процессор служит для преобразования служебных сигналов, поступающих с сенсора в стандартный цифровой протокол RS-485, который значительно улучшает качество передаваемого сигнала.

Аналоговый выходной токовый сигнал 4–20 мА пропорционален текущему массовому или объемному расходу; нижнее и верхнее предельные значения соответствуют минимальному и максимальному значениям измеряемого параметра.

332

Частотно-импульсный выходной сигнал пропорционален массовому или объемному расходу, сигнал масштабируется в диапазоне частот от 0 до 10 кГц или от 0 до 7 кГц.

Цифровая коммуникация осуществляется с помощью стандартов коммуникации Bell 202 по протоколу HART или RS-485 по прото-

колам HART и Modbus.

9.5.ОБЗОР ИМЕЮЩИХСЯ РАСХОДОМЕРОВ

Втабл. 9.1 приведены основные данные по выпускаемым расходомерам.

ВМоскве был проведен анализ использования различных методов

измерения расхода. Среди счетчиков воды: 43 % – тахометрические, 26,7 % – электромагнитные, 14 % – ультразвуковые, 11,6 % – вихревые, 4,7 % – корреляционные.

Среди преобразователей расхода, используемых для теплосчетчиков (по состоянию на 2002 г.): 28 % – тахометрические датчики, 24 % – электромагнитные, 24 % – ультразвуковые, 15 % – вихревые

и7 % – датчики переменного перепада давления, 2%-ную погрешность имеют 45 % счетчиков воды, 1,5%-ную – 20 %, 1%-ную – 17 %, 0,7%-ную – 3 % счетчиков.

По межповерочному интервалу (МПИ) только 30 % счетчиков воды и 40 % теплосчетчиков имеют 4 года. 57 % счетчиков воды и 45 % теплосчетчиков имеют МПИ 1÷2 года. Этого явно недостаточно для современных приборов учета.

Стоимость счетчиков воды зависит от диаметра трубопроводов

иизменяется от 20 у.е. для Ду = 15 мм до 1200 у.е. для Ду = 250 мм. Разброс в цене различных типов счетчиков не превышает 220 у.е.

Вобласти малых типоразмеров (Ду = 10÷30) тахометрические самые дешевые. Цены на теплосчетчики большого диаметра мало зависят от способа измерения расхода.

Стоимость счетчиков с тахометрическими и электромагнитными датчиками расхода близка друг к другу. Причем стоимость зависит

333

не от способа измерения расхода, а от технических характеристик выходных интерфейсов.

По прогнозам тахометрические счетчики будут постоянно вытесняться вихревыми и особенно электромагнитными и ультразвуковыми, поскольку у последних еще имеются резервы снижения погрешности измерения.

У 61 % приборов учета расхода и тепла отсутствуют интерфейсы связи с ЭВМ, что препятствует их применению в АСКУЭ.

Последние выпускаемые расходомеры, как правило, электромагнитного типа. Именно здесь достигается высокая точность измерения расхода (0,5 %), измерение малых скоростей потока (0,01 м/с) в диапазоне 100:1, высокая надежность, отсутствие сопротивления потоку, нечувствительность к загрязнению среды, стабильность характеристик, невысокие требования к прямолинейности участка измерения, возможность использования для измерения расхода теплофикационной, питьевой и сточной воды, кислот, щелочей и других агрессивных растворов, в том числе загрязненных электропроводящих жидкостей, эмульсий и пульп.

Ультразвуковые расходомеры широко применяются для портативных переносных расходомеров и теплосчетчиков. При больших диаметрах труб ультразвуковые расходомеры также начинают широко применяться.

В табл. 9.1 отражены наиболее распространенные датчики расхода. Другие расходомеры, применяемые в практике, следующие:

расходомеры вихревые V-bar, Ду 75÷2000 мм, PHD на Ду 25÷300 мм, электромагнитные Рост-1, СУР-97, на сужающих устройствах «Сапфир-22М-ДД», «Сапфир-22МТ-ДД», «Метран-43ДД»,

SKU-01, ультразвуковые SOMOFLO, ULTRAFLOW II, VORFLO,

«Минск», «Днепр-7», тахометрические MTWI, ETWI, WPWI, WPHWI,

WSWI, WPD, COCMOS ((WP, WS, WE, SD), Volumex, M-T 90 QN, M-T 150 QN, MN QN, MT 50 QN, СХИ-15 «Алексеевский» (ETKI-15),

СГИ-15 «Алексеевский» (ETKI-15), ОСВ, ВМХ, ВСХ2, ВМГ, WRH,

МТК, ЕТК, MTW, ETW, EjllO.

Из табл. 9.1 также следует, что самыми точными и широкодиапазонными являются электромагнитные датчики расхода. Поэтому

334