1. Швидкісні лічильники [ правити | правити код ]
2. Об'ємні лічильники [ правити | правити код ]
3. Ємність і секундомір [ правити | правити код ]
4. Ролико-лопатеві витратоміри [ правити | правити код ]
5. Витратоміри на базі об'ємних гідромашин [ правити | правити код ]
6. Витратоміри змінного перепаду тиску [ правити | правити код ]
7. Витратоміри з пристроями звуження потоку [ правити | правити код ]
8. Трубка Піто [ правити | правити код ]
9. Витратоміри з гідравлічним опором [ правити | правити код ]
10. Витратоміри з напірним пристроєм [ правити | правити код ]
11. Витратоміри ударно-струменеві [ правити | правити код ]
12. Ротаметри [ правити | правити код ]
13. Лазерні витратоміри [ правити | правити код ]
14. Ультразвукові час-імпульсні [ правити | правити код ]
15. Ультразвукові фазового зсуву [ правити | правити код ]
16. Ультразвукові кореляційні [ правити | правити код ]
17. Витратоміри теплового прикордонного шару [ правити | правити код ]

Регулятор потоку - прилад, що вимірює об'ємна витрата або масова витрата речовини, тобто кількість речовини (обсяг, маса), що проходить через дане перетин потоку, наприклад, перетин трубопроводу в одиницю часу. Якщо прилад має інтегруючий пристрій ( лічильник ) І служить для одночасного вимірювання та кількості речовини, то його називають лічильником-витратоміром.

Швидкісні лічильники [ правити | правити код ]

швидкісні лічильники влаштовані таким чином, що рідина, що протікає через камеру приладу, приводить в обертання вертушку або крильчатку, кутова швидкість яких пропорційна швидкості потоку, а отже, і витраті.

Об'ємні лічильники [ правити | правити код ]

Надходить в прилад рідина або газ вимірюється окремими, рівними за обсягом дозами, які потім сумуються. Лічильники газу на цьому принципі часто зустрічаються в побуті.

Ємність і секундомір [ правити | правити код ]

Можливо, найпростіший спосіб виміряти витрату - це використовувати деяку ємність і секундомір. Потік рідини спрямовується в деяку ємність, і за секундоміром засікається час заповнення цієї ємності. Знаючи обсяг ємності і поділивши його на час заповнення, можна дізнатися витрата рідини. Цей спосіб має на увазі переривання нормального перебігу потоку, однак може давати неперевершену точність вимірювання. Широко використовується в тестових і перевірочних лабораторіях.

Ролико-лопатеві витратоміри [ правити | правити код ]

Шестерні витратоміри [ правити | правити код ]

Вперше витратомір з овальними шестернями був винайдений компанією Bopp & Reuther (Німеччина) в 1932 році.

Вимірює елемент складається з двох шестерень овальної форми. Протікає рідина обертає дані шестерінки. При кожному оберті пари овальних коліс через прилад проходить строго певну кількість рідини. Зчитуючи кількість оборотів, можна точно визначити, який обсяг рідини протікає через прилад.

Дані витратоміри відрізняються високою точністю, надійністю і простотою, що дозволяє їх використовувати для рідин з високою температурою і під великим тиском. Відмінною особливістю витратомірів з овальними шестернями є можливість використання для рідин з високою в'язкістю (мазут, бітум).

Витратоміри на базі об'ємних гідромашин [ правити | правити код ]

У системах об'ємного гідроприводу для вимірювання об'ємної витрати робочої рідини застосовують об'ємні гідромашини (як правило - шестеренні або аксіально-плунжерні гідромашини).

Об'ємна гідромашина в цьому випадку працює як гідродвигун , Але без навантаження на валу. Тоді об'ємна витрата через гідромашину можна визначити за формулою:

Q = q 0 ⋅ n, {\ displaystyle Q = q_ {0} \ cdot n,}

де

Зауважимо, що об'ємна гідромашина пропускає через себе весь витрата рідини, що для об'ємного гідроприводу не представляє складності через малі витрат.

Витратоміри змінного перепаду тиску [ правити | правити код ]

Витратоміри змінного перепаду тиску засновані на залежності різниці тисків, створюваних конструкцією витратоміра, від витрати.

Витратоміри з пристроями звуження потоку [ правити | правити код ]

Вони засновані на залежності перепаду тиску на пристрої звуження потоку від швидкості потоку, в результаті якого відбувається перетворення частини кінетичної енергії потоку в потенційну.

Принцип дії витратомірів цього типу заснований на ефекті Вентурі . Вентурі-витратомір звужує потік рідини в деякому пристрої, наприклад, діафрагмою і датчиками тиску або дифманометром вимірює різницю тисків перед зазначеним пристроєм і безпосередньо в місці звуження. Цей метод вимірювання витрати широко використовується при транспортуванні газів по трубопроводах і використовувався ще за часів Римської імперії .

діафрагма являє собою диск з наскрізним отвором, вставлений в потік. Дискова діафрагма звужує потік, і різниця тисків, яка вимірюється перед і за діафрагмою, дозволяє визначити витрата в потоці. Цей тип витратоміра можна грубо вважати однією з форм Вентурі-метрів, однак має більш високі втрати енергії. Існує три типи дискових діафрагм: концентричні, ексцентрикові і сегментального. [1] [2]

Трубка Піто [ правити | правити код ]

Витратоміри на основі трубки Піто вимірюють динамічний тиск p ∂ ≈ ξ ρ V o 2 2 {\ displaystyle p _ {\ partial} \ approx \ xi {\ frac {\ rho V_ {o} ^ {2}} {2}}} в застійної зоні потоку ( англ. ).

Знаючи динамічний тиск, за допомогою рівняння Бернуллі можна визначити швидкість потоку, а значить, і об'ємна витрата (Q = S * V, де S - площа поперечного перерізу потоку, V - середня швидкість потоку).

Витратоміри з гідравлічним опором [ правити | правити код ]

Відцентрові витратоміри [ правити | правити код ]

Витратоміри з напірним пристроєм [ правити | правити код ]

Витратоміри з напірним підсилювачем [ правити | правити код ]

Витратоміри ударно-струменеві [ правити | правити код ]

Витратоміри постійного перепаду тиску [ правити | правити код ]

Ротаметри [ правити | правити код ]

Ротаметри призначені для вимірювання витрати чистих рідин і газів. Вони складаються з вертикальної конічної труби, виконаної з металу, скла або пластика, в якій вільно переміщається вгору і вниз спеціальний поплавець. Потік рухається по трубі в напрямку знизу вгору, змушуючи поплавець підніматися до рівня, на якому всі діючі сили знаходяться в стані рівноваги. На поплавок впливають три сили:

• виштовхуюча сила, яка залежить від щільності середовища і обсягу поплавка;
• сила тяжіння, яка залежить від маси поплавка;
• сила потоку, яка залежить від форми поплавця і швидкості потоку, що проходить через перетин ротаметра між поплавком і стінками труби.

Кожна величина витрат відповідає певному змінному перетину, залежному від форми конуса вимірювальної труби і конкретного положення поплавка. У разі скляних конусів, значення витрати може бути лічено прямо зі шкали на рівні поплавка. У разі конусів, виконаних з металу, положення поплавця передається на дисплей за допомогою системи магнітів - не потрібно ніякого додаткового джерела живлення. Різні діапазони вимірювання досягаються за рахунок різноманіття розмірів і форм конуса, а також можливості вибору різних форм і матеріалів виготовлення поплавця.

Оптичні витратоміри використовують світло для визначення витрати.

Лазерні витратоміри [ правити | правити код ]

Маленькі частинки, які неминуче містяться в природних і промислових газах, проходять через два лазерних променя, спрямованих на потік від джерела. Світло лазера розсіюється, коли частинка проходить через перший лазерний промінь. Розсіяний лазерний промінь надходить на фотодетектор, який в результаті генерує електричний імпульсний сигнал. Якщо та ж сама частка перетинає другий лазерний промінь, то розсіяний лазерне світло надходить на другий фотодетектор, який генерує другий імпульсний електричний сигнал. Вимірюючи інтервал часу між двома цими імпульсами, можна обчислити швидкість газу за формулою V = D / T, де D - відстань між двома лазерними променями, Т - час між двома імпульсами. Знаючи швидкість потоку, можна визначити витрата (Q = S * V, де S - площа поперечного перерізу потоку, V - середня швидкість потоку).

Засновані на лазерах витратоміри вимірюють швидкість часток - параметр, який не залежить від теплопровідності , Виду газу або його складу. Лазерна технологія дозволяє отримувати дуже точні дані, причому навіть в тих випадках, коли інші методи застосовувати не вдається або вони дають велику похибку: при високих температурах, малих витратах, високому тиску, високої вологості, вібрації трубопроводів і акустичному шумі.

Оптичні витратоміри здатні вимірювати швидкості потоку від значень 0,1 м / с до більш ніж 100 м / с.

Ультразвукові час-імпульсні [ правити | правити код ]

Час-імпульсні витратоміри вимірюють різницю в часі проходження ультразвукової хвилі у напрямку і проти напрямку потоку рідини. Такий принцип вимірювань забезпечує високу точність (± 1%). При цьому він добре працює для чистого потоку або потоку з незначним вмістом зважених часток. Час-імпульсні витратоміри застосовуються для вимірювання витрати очищеної, морський, стічної води, нафти, в тому числі сирої, технологічних рідин, масел, хімічних речовин і будь-який однорідної рідини.

Принцип дії ультразвукових витратомірів заснований на вимірюванні різниці в часі проходження сигналу. При цьому два ультразвукових сенсора, розташовані по діагоналі навпроти один одного, функціонують поперемінно як випромінювач і приймач. Таким чином, акустичний сигнал, по черзі що генерується обома сенсорами, прискорюється, коли спрямований по потоку, і сповільнюється, коли спрямований проти потоку. Різниця в часі, що виникає внаслідок проходження сигналу по вимірювального каналу в обох напрямках, прямо пропорційна середньої швидкості потоку, на підставі якої можна потім розрахувати об'ємний витрата. А використання декількох акустичних каналів дозволяє компенсувати спотворення профілю потоку.

Ультразвукові фазового зсуву [ правити | правити код ]

Ультразвукові доплеровские [ правити | правити код ]

Доплеровский витратомір заснований на ефекті Доплера. Він добре працює з суспензиями, де концентрація частинок вище 100 ppm і розмір часток більше 100 мкм, але концентрація становить менше 10%. Такі витратоміри рідини легше і менш точні (± 5%), а також дешевше, ніж час-імпульсні витратоміри.

Ультразвукові кореляційні [ правити | правити код ]

Іншим не настільки популярним расходомером є ультразвуковий витратомір з подальшою кореляцією (крос-кореляція). Він дозволяє усунути недоліки, властиві доплеровским витратомірам. Вони краще працюють для потоку рідини з твердими частинками або турбулентного потоку газу.

Ще в 1832 році Майкл Фарадей пробував визначити швидкість течії річки Темзи, вимірюючи напругу, індуковані в потоці води магнітним полем Землі. Принцип електромагнітного вимірювання витрати заснований на законі індукції Фарадея. Відповідно до цього закону, напруга створюється, коли проводить рідина проходить через магнітне поле електромагнітного витратоміра. Ця напруга пропорційно швидкості потоку середовища.

Індуковане напруга вимірюється або двома електродами, що знаходяться в контакті з середовищем, або ємнісними електродами, що не контактують з середовищем, і передається в перетворювач сигналів. Перетворювач сигналів підсилює сигнал і перетворює його в стандартний струмовий сигнал (4-20 мА), а також в частотно-імпульсний сигнал (наприклад, один імпульс на кожен кубічний метр вимірюваного середовища, що пройшла через вимірювальну трубу). Принцип дії електромагнітних витратомірів заснований на взаємодії рухається електропровідної рідини з магнітним полем. При русі рідини в магнітному полі виникає ЕРС , Як в провіднику, що рухається в магнітному полі. Ця ЕРС пропорційна швидкості потоку, і по швидкості потоку можна визначити витрата.

Принцип дії масових витратомірів заснований на ефекті Коріоліса . Масова витрата рідин і газів можна розрахувати по деформації вимірювальної труби під дією потоку. Щільність середовища також можна розрахувати по резонансній частоті коливань вібруючого труби. обчислення сили Коріоліса здійснюється за допомогою двох сенсорних котушок. При відсутності потоку обидва сенсора реєструють однаковий синусоїдальний сигнал. При появі потоку сила Коріоліса впливає на потік частинок середовища і деформує вимірювальну трубу, що призводить до зсуву фаз між сигналами сенсорів. Сенсори вимірюють зсув фаз синусоїдальних коливань. Цей зсув фаз прямо пропорційний масовій витраті.

Принцип вимірювання базується на ефекті вихровий доріжки Кармана. Позаду тіла обтікання утворюються вихори зворотного напрямку обертання. У вимірювальної трубі знаходиться завихритель, позаду якого відбувається вихреобразование. Частота вихреобразования пропорційна витраті. Утворені вихори уловлюються і підраховуються п'єзоелементом в первинному перетворювачі як ударних хвиль. Вихрові витратоміри підходять для вимірювання найрізноманітніших середовищ.

Витратоміри теплового прикордонного шару [ правити | правити код ]

Калориметрические витратоміри [ правити | правити код ]

У калориметричних витратомірах відбувається нагрівання або охолодження потоку зовнішнім джерелом тепла, що створює в потоці різницю температур, по якій і визначають витрата. Якщо знехтувати втратами тепла з потоку через стінки трубопроводу в навколишнє середовище, то рівняння теплового балансу між теплом, що генерується нагрівачем, і теплом, переданим потоку, набуває вигляду:

q t = k 0 Q M c p Δ T {\ displaystyle q_ {t} = k_ {0} Q_ {M} c_ {p} \ Delta T} ,

де

Тепло до потоку в калориметричних витратомірах підводять зазвичай електро-нагрівачами, для яких:

q t = 0, 24 I 2 R {\ displaystyle q_ {t} = 0,24I ^ {2} R} ,

де

На основі цих рівнянь статична характеристика перетворення, яка пов'язує перепад температур на сенсорах з масовим витратою, придбає вигляд:

Q M = 0, 24 I R k 0 c p Δ T {\ displaystyle Q_ {M} = {\ frac {0,24IR} {k_ {0} c_ {p} \ Delta T}}} .