Метрология и технические измерения отрасли: Программа, методические указания и контрольные задания, страница 14

При выборе расходомера необходимо определить метод измерений и диаметр условного прохода (Ду). При этом необходимо обеспечить заданные метрологические характеристики (динамический диапазон, погрешность), конструктивные особенности и функциональные возможности.

При выборе метода измерений оценивают достоинства и недостатки отдельных методов, а также возможность использования для заданной среды. Для измерений расхода воды могут быть использованы практически любые методы измерений расхода. Заданный динамический диапазон измерений 1:60 могут обеспечить электромагнитные, ультразвуковые и кориолисовы расходомеры. Наименьшую потерю давления обеспечивают электромагнитные расходомеры, наименьшие габариты и массу – ультразвуковые (особенно при диаметрах условного прохода более 300 мм), наименьшую погрешность – кориолисовы.

Диаметр условного прохода расходомера определяется верхним пределом измерений. Связь между Ду, расходом и скоростью потока приведена на рис.П_ Так, заданный расход может быть измерен расходомерами с Ду от 50мм до 200 мм. При этом диапазон изменения скорости потока составит: для расходомера с Ду50 мм 0,12…7 м/с, а для Ду200 мм – 0,006…0,35 м/с.

Погрешность расходомера зависит от способа нормирования. В большинстве случаев при скорости более 0,5м/с погрешность не превышает некоторого заданного предела, а при меньших скоростях – гиперболически увеличивается. Следовательно, максимальное значение погрешности соответствует минимальной скорости потока. Например, погрешность расходомеров Siemens (См таблП__) при скоростях менее 0,5 м/с определяется по формуле:

где – погрешность прибора при скорости более 0,5 м/с, V – скорость потока, м/с.

Тогда максимальная погрешность для расходомеров класса точности 0,25 с Ду50 составит: d=±0,25/2∙0,12=±1%. При увеличении Ду максимальная погрешность будет увеличиваться и для  Ду200 составит:  d=±0,25/2∙0,006=20%.

У ультразвуковых расходомеров, например, UFM3030 погрешность при скоростях меньше 0,5 м/с составляет ±2,5мм/с. Тогда, при минимальной скорости потока относительная погрешность расходомера составит:

d=±2,5∙10^-3/0,12∙100%=±2,1%.

При нормировании погрешности кориолисовых расходомеров дополнительно учитывается погрешность нуля:

d= ±(d_баз+Δ₀/G∙100%), где d_баз – базовая погрешность, Δ₀ – погрешность нуля, G – измеряемый расход.

Например, погрешность расходомеров Rotamass RCCS 39 (Yokogawa), номинальный измеряемый расход которых составляет 85 м³/ч, равна:

d=±(0,1+4,3/1000∙100%)=±0,53%

Следовательно, требованиям задания по допустимой погрешности удовлетворяет электромагнитный расходомер с Ду50 мм и классом точности 0,25 и кориолисов расходомер Rotamass RCCS 39.

Диапазон рабочих температур расходомеров зависит от материалов, контактирующих с измеряемой средой: у электромагнитных – футеровки первичного преобразователя, а у кориолисовых – измерительных трубок. Для работы при указанных в задании температурах необходимо выбрать электромагнитный расходомер с футеровкой из фторопласта или керамики или кориолисов с трубками из нержавеющей стали или сплава Hastelloy С22.

Падение давления на расходомере определяется конструкцией, скоростью потока и соотношением диаметров расходомера d₁ и трубопровода, на который он установлен – d₂. Электромагнитные расходомеры не имеют конструктивных элементов, выступающих внутрь трубопровода, и поэтому не создают дополнительного падения давления, если диаметры d₁ и d₂ одинаковы. Если  d₁ <d₂, то дополнительное падение давления определяют по рис ___. Следовательно, при максимальной скорости потока 7 м/с, Ду50 мм и d₁/d₂ =50/80=0,625 падение давления составит 37 мбар или 3,7 кПа.

Кориолисовы расходомеры имеют значительно большее гидравлическое сопротивление из-за конструкции сенсора. Так у Rotamass RCCS 39 при расходе 60 м³/ч падение давления составит более 30 кПа, что не соответствует заданным требованиям.

Тогда, всем требованиям, указанным в задании, соответствуют электромагнитные расходомеры, например, Siemens модель сенсора: MAG1100 (Ду 50мм), модель преобразователя – MAG6000. При этом исполнение расходомера должно быть раздельным, т.к. совмещенное исполнение допускается при температурах измеряемой среды не более 100⁰С.