Усі прилади, які вимірюють витрату рідини, відносять до витратомірів або витратомірів. Маса або об’єм рідини, що протікає через поперечний переріз труби або споруди за одиницю часу, називається витратою.
Витратоміри газу зазвичай відображають потік газу шляхом вимірювання об’єму газу.
Для реалізації проекту енергозбереження вимірювальної техніки ми повинні повністю відіграти роль технічної підтримки вимірювання витратоміра. Вимірювання газу, особливо точне вимірювання дорогого газу, використовується для передачі на зберігання, управління передачі та розподілу трубопроводів, а також моніторингу газового обладнання. Це необхідний засіб для зниження енергоспоживання, зниження експлуатаційних витрат, усунення конфліктів між сторонами розрахунків.
Основні прилади для вимірювання витрати газу класифікуються за принципом роботи:
① Витратомір швидкості;
② Об'ємний витратомір;
③ Витратомір диференціального тиску;
④ Витратоміри та інші категорії.
Витратоміри швидкості включають турбінні витратоміри газу, вихрові витратоміри, вихрові витратоміри та ультразвукові витратоміри, які швидко розвивалися в останні роки. З розвитком витратомірів великих трубопроводів ультразвукові витратоміри стали використовуватися все більше і більше через відсутність рухомих частин і втрати тиску. Газотурбінні витратоміри часто використовуються для вимірювання природного газу, CO2, повітря тощо. Витратомір диференціального тиску та вихровий витратомір більше використовуються для вимірювання витрати пари або природного газу. Витратоміри швидкості – це цифрові витратоміри газу з виходом струму 4-20 мА або імпульсним виходом, цифровим дисплеєм для відображення миттєвої та загальної витрати газу; вони також можливі з протоколом Modbus або HART.
До об’ємних витратомірів належать традиційні мембранні лічильники газу, витратоміри з поясними колесами, витратоміри вологого газу тощо.
Витратомір диференціального тиску з дроселюючим пристроєм як детекторною частиною є різновидом витратоміра з довгою історією, багатими теоретичними та практичними даними і широко використовується в багатьох програмах. Завдяки своїй простої конструкції, зручному монтажу, надійній експлуатації, низькій ціні та певній точності. Він широко використовується при вимірюванні витрати труб великого та середнього діаметру.
Масові витратоміри можуть безпосередньо отримувати масовий потік газу; вони більше використовуються для вимірювання, виявлення та контролю параметрів виробничого процесу.
Витратомір зі змінною площею або роторний витратомір має просту конструкцію; низькі вимоги до прямого перетину труби, постійні втрати тиску тощо, роторний витратомір в основному використовується для вимірювання низького потоку газу.
Для вимірювання витрати газу можна використовувати різні типи витратомірів, кожен витратомір підходить для певних обмежених умов і випадків, і має свої переваги.
Існує багато видів витратомірів, і є багато класифікацій. За різними принципами роботи їх можна розділити на такі категорії:
1. Витратомір диференціального тиску
Витратомір диференціального тиску оснащений спеціальним пристроєм (наприклад, діафрагма, горловина тощо) в трубопроводі потоку рідини. Коли рідина протікає, між передньою і задньою частинами пристрою створюється перепад тиску, і перепад тиску має певну функціональну залежність від швидкості потоку. Тобто перепад тиску великий, потік великий; перепад тиску невеликий, потік невеликий. Швидкість потоку можна розрахувати шляхом вимірювання перепаду тиску.
Витратоміри диференціального тиску поділяються на два типи: тип постійного перепаду тиску та тип дроселювання (або тип змінного диференціального тиску). Роторний витратомір належить до витратоміра постійного перепаду тиску; Витратомір, що складається з дроселюючого пристрою та датчика диференціального тиску, належить до витратоміра DP. Зазвичай використовувані DP витратоміри включають витратомір з діафрагмою, витратомір з V-подібним конусом, клиномірний витратомір, витратомір із соплом з великим радіусом тощо.
Витратомір диференціального тиску може використовуватися для вимірювання природного газу, стисненого газу, біогазу, димового газу, пари тощо.
2. Об'ємний витратомір
Найточніші витратоміри з додатним зміщенням. Усередині датчика витратоміра є простір, який становить певний стандартний об’єм, який зазвичай називають «дозуючою камерою» або «дозуючою камерою». Цей простір утворений внутрішньою стінкою корпусу лічильника і обертовими частинами витратоміра. Коли рідина проходить через витратомір, рідина безперервно заповнює вимірювальну камеру певним об’ємом. Оскільки між входом і виходом витратоміра існує певна різниця тисків, то обертові частини витратоміра під дією цієї різниці тисків будуть обертатися, і рідина буде переноситися за швидкістю потоку. Під час цього процесу рідина знову і знову заповнює «дозуючий простір» витратоміра, а потім безперервно направляється на вихід. За умов даного витратоміра визначається об’єм дозуючого простору, який штовхає поршень (або барабан, шестерню, діафрагму тощо) для гойдання (або обертання) вперед-назад. Поки вимірюється кількість обертів обертової частини, тобто кількість разів, коли рідина заповнює камеру дозування, накопичується лічильником, можна отримати загальне накопичене значення витрати об’єму рідини, що проходить через витратомір. .
Витратомір PD зазвичай використовується для вимірювання витрати газу низького тиску, це лічильник споживання газу.
Мембранний лічильник газу, поршневий лічильник, лічильник зубчастих передач, лічильник поясного колеса, вологий лічильник тощо належать до витратомірів із припливним зміщенням. Витратомір із додатковим зміщенням має переваги, такі як нечутливість до стану потоку вгорі (не потрібно встановлювати передню і задню прямі секції труб), високу точність вимірювання та високу вартість, і в основному використовується для передачі газу та нафти.
3. Витратомір швидкості
Вихід датчика швидкості потоку газу пропорційний швидкості потоку, і швидкість потоків газу, що протікає через трубу, приводить в рух крильчатку витратоміра або турбіну, змушуючи їх обертатися. Коли швидкість газу велика, кількість обертів крильчатки або турбіни за одиницю часу більше; коли швидкість повільна, число обертів крильчатки або турбіни менше. Кількість обертів крильчатки або турбіни має відносно стабільну функціональну залежність з потоком. Швидкість потоку рідини можна отримати, вимірявши кількість обертів робочого колеса або ротора за одиницю часу. Ці типи витратомірів зазвичай є цифровими лічильниками газу.
4. Масовий витратомір
Масові витратоміри використовуються для вимірювання масової витрати газу рідин, що протікають по трубах. Масові витратоміри в основному включають:
(1) Коріолісовий масовий витратомір
Цей тип витратоміра використовує силу Коріоліса, створену рідиною у вібраційній трубці, і використовує метод безпосереднього вимірювання сили Коріоліса для отримання масового витрати рідини. Масовий витратомір Коріоліса зазвичай використовується для вимірювання газу з великою щільністю, високий тиск або висока швидкість потоку. Датчик масового витратоміра Коріоліса може мати розміри 1/2”, 3/4”, 1”, 2”, 3”, 4 дюйми, 6 дюймів, DN200 тощо.
(2) Тепловий масовий витратомір
Тепловий витратомір встановлює джерело тепла за межами стінки рідинної труби, використовує співвідношення між теплотою і масою газу, що протікає, і вимірює зміну температури в його верхній і нижній частині, щоб отримати масовий потік газу. Його можна використовувати для вимірювання азоту (N2), газоподібного кисню (O2), стисненого повітря, природного газу тощо. це може бути вбудований масовий витратомір або масовий витратомір вставного типу для вимірювання витрати газу у великих трубопроводах або каналах, одиниця витрати становить Нм3/год або SCFH.
(3) Імпульсний масовий витратомір
Цей тип витратоміра використовує силу, створену імпульсом матеріальної рідини, що падає на певну висоту, і використовує метод прямого вимірювання сили для отримання масового потоку рідини.
Масові витратоміри можуть безпосередньо отримувати масовий потік і в основному використовуються для вимірювання параметрів виробничого процесу, виявлення та контролю процесу. Як правило, масові витратоміри газу в основному базуються на калориметричних масових витратомірах.
У нас є великий вибір пристроїв для вимірювання витрати газу, кожен тип витратоміра газу має свої переваги та недоліки. Витратомір швидкісного типу має просту конструкцію, невеликі розміри і низьку вартість, але точність низька при вимірюванні невеликого потоку, навіть якщо крильчатка (або турбіна) не обертається, легко викликати «мертвий лічильник». Витратомір DP більше підходить для вимірювання рідин високого тиску. Він має високу продуктивність і його легко виробляти у великих кількостях, але його важко використовувати для рідин з малим діаметром і невеликим потоком, а точність не дуже висока. Витратоміри з додатним переміщенням мають високу точність, але мають великі розміри, вимагають високих технічних вимог до складальних випробувань, суворих вимог до умов тестового середовища.
