Измерение расхода методом переменного перепада давления

Одним из наиболее распространенных средств измерений расхо­да жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, яв­ляются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для изме­рения параметров среды и соедини­тельных линий. В комплект расходомерного устройства также входят пря­мые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными со­противлениями.

Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давле­ния, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужа­ющих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла Вентури и трубы Вентури. В качестве измерительных прибо­ров применяются различные дифференциальные манометры, снабженные показывающими, записываю­щими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о рас­ходе в соответствующей форме и виде.

Измерительная диафрагма представляет собой диск, установ­ленный так, что центр его лежит на оси трубопровода (рисунок 3). При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы.

Рисунок 3 – Схема распределения статического давления в потоке при установке в трубопроводе сужающего устройства – диафрагмы

На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит по­теря давления р_пот.

Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом се­чении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.

Из рисунка3 видно, что давление по оси трубопровода, пока­занное штрихпунктирной линией, несколько отличается от давления вдоль стенки трубопровода только в средней части графика. Через отверстия 1 и 2производится измерение статических давлений до и после сужающего устройства. Зависимость перепада давления от расхода имеет квадратичный характер.