Измерение расхода

Измерение потока жидкости или газа — это возможно, самый сложный тип измерений переменной процесса в промышленности. Мало того, что существует великое множество технологий, которые можно использовать, чтобы измерить поток — каждый с его собственными ограничениями и особенностями. Определение «поток» может пониматься как объемный поток (объем жидкости или газа, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени), массовый (масса жидкости или газа, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени), или даже объемный поток, приведенный к стандартной температуре и давлению (часто касается потока газа, находящегося в трубопроводе под разными, зачастую изменяющимися во времени, давлением и температурой). Расходомеры, сконфигурированные, чтобы работать с газом или паром, часто непригодны для измерения потоков жидкости.

Динамические свойства самих продуктов изменяются с изменением расхода. Большинство технологий измерения потока не могут обеспечить достаточной линейности измерений в диапазоне от величины максимального потока до нулевого потока, независимо от того, что они максимально соответствуют заданным условиям процесса.

Кроме того, показания большинства типов расходомеров критически зависят от надлежащей установки в процесс. Нельзя просто расположить расходомер в любом месте трубопровода и ожидать, что он будет функционировать как положено. Это — постоянный источник конфронтации между инженерами механиками, проектирующими трубопровод, и инженерами, проектирующими установку приборов управления и измерений («КИП-овскую обвязку») на больших промышленных проектах. То, что можно было бы считать превосходным в плане расположения трубопроводов и технологического оборудования с точки зрения экономики и функционирования оборудования зачастую непригодно для приборов. И наоборот. Очень часто оборудование расходомеров оказывается установлено некорректно и во время запуска установки приходится иметь проблемы с точностью измерений потока.
Даже после того, как расходомер был должным образом отобран для данного процесса и должным образом установлен в трубопровод, проблемы могут возникнуть из-за изменений в свойствах продукта\процесса (плотности, вязкости, проводимости) или присутствие примесей в жидкости или газе.
Расходомеры также подвергаются гораздо большему износу, чем большинство других первичных сенсоров, так как первичные элементы расходомера находятся в непосредственном контакте с потенциально абразивными потоками. Присутствие в потоке загрязнений (например, парафинов в потоке нефти) может вызвать загрязнение первичных элементов, изменение их геометрии, и, как следствие, появление недопустимой погрешности или даже полного отказа прибора.

Учитывая все эти осложнения, профессиональному пользователю необходимо осознать и понять все сложности измерения потока. Важно чтобы Вы полностью понимали физические принципы работы каждого расходомера и от каких факторов зависит его правильная работа. Если эти базовые знания имеются, то гораздо проще потом решать проблемы, возникающие при применении и эксплуатации любого расходомера.

Измерение расхода жидкости или газа является одним из наиболее важных аспектов управления технологическим процессом. Возможно, это наиболее часто измеряемая переменная в технологии.

Расход определяется измерением скорости потока через известное сечение.

Qv = A * V

В этом уравнении, A = Площадь поперечного сечения трубопровода
V = скорость потока

Точное определение потока зависит от правильного определения A и V. Если, к примеру, в жидкости имеются пузырьки воздуха, сечение A из данного уравнения окажется завышенным, т. к. потоком «используется» не все сечение трубопровода. Аналогично, если скорость измеряется в центре трубопровода, Qv будет завышено, потому, что переменная V должна отражать среднюю скорость потока, проходящего через все сечение трубопровода, а скорость потока вдоль стенок существенно ниже, чем скорость потока в центре.