Измерение количества расхода

1.1. Концентрационные расходомеры

Рассматриваемые расходомеры основаны на зависимости от расхода кратности разбавления вещества индикатора, вводимого в поток. Их называют иногда расходомерами, основанными на методе прививки, на солевом методе, на методе смешения и т.д.

Существенное достоинство концентрационного метода измерения расхода – отсутствие необходимости знать размеры поперечного сечения трубопровода или другого канала.

В последние время в качестве вещества – индикатора стали применять радиоактивные изотопы. Это позволило применить концентрационный метод для измерения газа, и даже пара.

Особенно целесообразен концентрационный метод при разовых измерениях больших расходов в закрытых и открытых каналах, а также при проверке работы других расходомеров, так как при этом не требуется демонтажа их преобразователей расхода.

Известные затруднения при применении концентрационного метода возникают из-за необходимости иметь большую длину пути L (порядка 100D и более) для хорошего перемешивания индикатора. Турбулизаторы и местные сопротивления сокращают необходимую длину L. Другое затруднение связано с необходимостью точного измерения очень малых конечных концентраций.

Погрешность измерения расхода с помощью концентрационного метода зависит от индикатора, надлежащей степени его перемешивания и особенно от правильности измерения его конечной концентрации. Погрешность измерения расхода лежит в пределах от  (0,51) до (23). Разработаны и реализуются две разновидности концентрационного метода. В первой производится непрерывный (в течение несколько минут) ввод индикатора и при этом измеряется его расход. Во второй имеется кратковременный или залповый ввод известного количества индикатора концентрационного метода.

1.2. Корреляционные расходомеры

Большинство однофазных потоков, не говоря уже о многофазных, не строго однородны. Поэтому те или другие свойства или параметры потока (плотность, электрическая проводимость, температура и т.д.) непрерывно меняются случайным образом. Если с помощью коррелометра определить абсциссу максимальной ординаты взаимной корреляционной функции двух случайно изменяющихся параметров потока одного и того же рода, в двух сечениях, отстоящих друг от друга на небольшом расстоянии L, то эта абсцисса будет соответствовать времени  перемещения потока на указанном расстоянии L. Зная поперечное сечение потока S, его объемный расход Q можно будет определить по формуле

QSL

где коэффициент, учитывающий влияние профиля скоростей, свойств вещества и характера информационно-измерительного устройства.1

Между корреляционными и меточными расходомерами имеется много общего. В том и другом случае на концах некоторого участка длиной L устанавливаются преобразователи, служащие для определения времени  прохода потоком этого участка. Но в одном случае в поток вводится метка, и преобразователи вырабатывают дискретные сигналы при проходе потоком контрольного участка, а в другом  вырабатывается непрерывные сигналы, соответствующие характеру изменения случайных процессов в контролируемых сечениях. Особенно близки к меточным те корреляционные расходомеры, у которых случайные процессы создаются искусственным путем 10.

Достоинство корреляционных расходомеров: возможность применения для измерения расхода загрязненных сред, многофазных потоков и расплавленных металлов; отсутствие потери давления; отсутствие контакта с измеряемым веществом в большинстве случаев.

Недостатки корреляционных расходомеров: длительность процесса измерения, так как с уменьшением времени измерения Т погрешность возрастает; ограниченная точность, обычно погрешность измерения расхода не менее 1,52.

Корреляционные расходомеры предназначены в первую очередь для измерения многофазных веществ и различных потоков, имеющих какие-либо недостатки. Иногда, случайные изменения какого-либо параметра потока, например температуры с помощью нагревателя, создаются искусственным путем. Перед преобразователями корреляционного расходомера надо иметь прямой участок трубы. Согласно 11, длина такого участка после колена должна быть не менее (510)D.