Для чего нужен расходомер

Типы расходомеров: преимущества и недостатки

Расходомер представляет собой прибор для измерения количества израсходованного (пройденного через трубопровод) рабочего вещества, жидкости или газа. Поскольку сжимаемые и несжимаемые вещества имеют свою специфику измерения, то и устройства в этом сегменте различаются по принципам действия. Каждая категория рассчитана на работу в среде с определенными эксплуатационными характеристиками, отличается особыми параметрами, имеет свои преимущества и недостатки.

Электромагнитные расходомеры

В основе таких приборов – закон Фарадея (электромагнитной индукции). Электродвижущая сила формируется под воздействием воды или другой проводящей жидкости, проходящей через магнитное поле. Получается, что жидкость течет между полюсами магнита, создавая ЭДС, а прибор фиксирует напряжение между 2 электродами, тем самым измеряя объем потока. Этот прибор работает с минимальными погрешностями при условии транспортировки очищенных жидкостей и никак не тормозит поток.

Преимущества электромагнитных расходомеров

Недостатки

Ультразвуковые расходомеры

Расходомеры этого типа дополнены передатчиками УЗ-сигналов. Скорость прохождения сигнала от передатчика до приемника будет меняться каждый раз при движении жидкости. Если ультразвуковой сигнал идет по направления потока, то время уменьшается, если против – увеличивается. По разности времени прохождения сигнала по потоку и против него и рассчитывается объемный расход жидкости. Как правило, такие устройства комплектуются аналоговым выходом и микропроцессорным блоком управления, а все отображаемые данные выводятся на LED-дисплей.

Достоинства ультразвуковых расходомеров

Недостатки

Тахометрические расходомеры

В расходомерах тахометрического типа основным измерительным элементом служит крыльчатка или турбина (располагаются перпендикулярно или параллельно проходящему потоку соответственно). В процессе замеряются скорость вращения и количество оборотов, сделанных в потоке.

Преимущества

Недостатки

Кориолисовы расходомеры

В основе действия – эффект Кориолиса: U-образные трубки подвергаются колебаниям при движении, а вибрационные колебания, в свою очередь, вызывают закручивание вещества. Величина сдвига фаз зависит от массового расхода жидкости или пара. Расход измеряется с учетом образуемого угла закручивания. Чаще всего такие расходомеры применяются для жидкостных сред, в том числе для красок, лаков, жидких полимеров.

Преимущества

Недостатки

Вихревые расходомеры

В таких приборах проводится измерение частоты колебаний, возникающих в потоке газа или жидкости в момент обхождения препятствий. Обтекание приводит к образованию вихрей (собственно, поэтому этот тип устройств и получил свое название), а величина изменения завихрений позволяет вычислить силу потока.

Преимущества

Недостатки

Вихревые расходомеры измеряют частоту колебаний, которые возникают в потоке жидкости или газа, когда они обтекают препятствия. При обтекании препятствий образуется вихрь, от которого приборы и получили свое название.

Расходомеры перепада давления

В основе принципа действия таких приборов – измерение перепада давления, возникающего в момент прохождения жидкостного или газового потока через сужающееся приспособления (шайбу, сопло). В этом месте меняется скорость потока, а давление возрастает. Замеры в точке прохождения препятствия производятся с использованием дифференциального датчика давления.

Преимущества

Недостатки

Эти шесть вариантов считаются основными типами расходомеров для измерения объемов жидкостей и газообразных сред, воздух и воды.

В компании Измеркон предлагается широкий выбор промышленных расходомеров воздуха и сжатых газов, в том числе и с цифровым интерфейсом. Вы можете подобрать подходящую модель, ориентируясь на описание или проконсультировавшись с менеджерами. Наша компания из Санкт-Петербурга обеспечивает отправку измерительных приборов по всей России.

Источник

Зачем нужны расходомеры?

Во всех сферах, где используется нефть и нефтепродукты, необходим контроль за их расходом. Именно для этого и были в свое время созданы расходомеры. С их помощью можно проследить за расходом бензина, дизельного топлива и масла в разнообразных производственных процессах. Купить расходомеры решают и компании, которые эксплуатируют транспортные единицы. Уместен их монтаж и на электростанциях, на различных промышленных установках и т.д.

Современный рынок предлагает несколько разновидностей расходомеров, различающихся по принципу работы и другим параметрам. Выбор того или иного счетчика, прежде всего, должен быть обусловлен характеристиками расходуемого вещества – самой главной из которых в данном случае можно считать его вязкость. Помимо этого выбор расходомеров должен основываться на желанной точности измерений (продаются модели, дающие более или менее точные показания), а также на примерной величине расхода измеряемого вещества.

Механические расходомеры востребованы сегодня в роли счетчиков нефтепродуктов. К их особенностям относится простая конструкция и использование физического принципа замещения объема. В большинстве случаев механические расходомеры устанавливаются для мониторинга расходов светлых нефтепродуктов и химически неагрессивных веществ. Они надежны и характеризуются долговечностью, как и химический насос. Ими оснащаются технологические установки и мобильные конструкции, необходимые для перекачивания нефтепродуктов.

Источник

Расходомер воздуха

Расходомер воздуха предназначен для подачи информации о количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя внутреннего сгорания на ЭБУ. Эти устройства условно делят на несколько типов — механические, пленочные (термоанемометрические и диафрагменные), датчики давления. Первый тип считается устаревшим и используется редко, остальные же более распространены. Существует ряд типовых признаков и причин, по которым расходомер полностью или частично выходит из строя. Далее мы с вами рассмотрим их, а также поговорим о том, как выполнить проверку, ремонт или замену расходомера.

Что такое расходомер

Как указывалось выше, расходомеры предназначены для указания объема и регулировки потребляемого двигателем воздуха. Перед тем как перейти к описанию принципа их работы, необходимо коснуться вопроса типов. Ведь именно от этого и будет зависеть его работа.

Типы расходомеров

Внешний вид расходомера

Самые первые модели были механическими и устанавливались на следующие системы впрыска топлива:

В корпусе механического расходомера расположены демпфирующая камера, измерительная заслонка, возвратная пружина, демпфирующая заслонка, потенциометр, а также байпас (обводной канал) с настраиваемым регулятором.

Кроме механических расходомеров также существуют следующие типы более продвинутых приборов:

Далее рассмотрим принцип работы перечисленных устройств.

Принцип работы расходомера

Схема механического расходомера. 1 – подача напряжения от электронного блока управления; 2 – датчик температуры поступающего воздуха; 3 – подвод воздуха от воздушного фильтра; 4 – спиральная пружина; 5 – демпфирующая камера; 6 – заслонка демпфирующей камеры; 7 – подача воздуха к дроссельной заслонке; 8 – заслонка напора воздуха; 9 – обводной канал; 10 – потенциометр

Начнем с механического расходомера. Его принцип действия основан на том, насколько переместится измерительная заслонка в зависимости от пропускаемого ею объема воздуха. На одной оси с измерительной заслонкой имеются также демпфирующая заслонка и потенциометр (регулируемый делитель напряжения). Последний выполнен в виде электронной схемы с напаянными резисторными дорожками. В процессе поворота заслонки ползунок перемещается по ним, и таким образом меняется сопротивление. Соответственно, напряжение, которое передает потенциометр измеряется в соответствии с положительной обратной связью, и передается на электронный блок управления. Чтобы корректировать работу потенциометра в его схему также включают датчик температуры всасываемого воздуха.

Однако механические расходомеры в настоящее время считаются устаревшими, поскольку им на смену пришли их электронные аналоги. Они не имеют подвижных механических частей, поэтому более надежны, дают более точный результат, а также их работа не зависит от температуры всасываемого воздуха.

Другое название таких расходомеров — датчик массового расхода воздуха. В свою очередь они делятся на два типа в зависимости от используемого чувствительного элемента:

ДМРВ (датчик массового расхода воздуха)

Расходомер воздуха с проволочным нагревательным элементом (нитью). 1 – температурный датчик; 2 – кольцо датчика с проволочным нагревательным элементом; 3 – прецизионный реостат; Qм – массовый расход воздуха в единицу времени

В основе работы устройств первого типа лежит использование нагреваемой нити из платины. Электрическая схема постоянно поддерживает нить в нагретом состоянии (платина выбрана из-за того, что металл обладает низким удельным сопротивлением, не окисляется и не поддается воздействию агрессивных химических факторов). Конструкцией предусмотрено, что проходящий воздух охлаждает ее поверхность. Электрическая схема имеет отрицательную обратную связь, в соответствии с которой по мере охлаждения нити на нее подается больший электрический ток с тем, чтобы поддерживать температуру на постоянном уровне.

Также в схеме имеется преобразователь, задача которого заключается в переводе значения меняющегося тока в разность потенциалов, то есть, напряжение. Между полученным значением напряжения и пропущенным объемом воздуха имеется нелинейная экспоненциальная зависимость. Точная формула запрограммирована в ЭБУ, и в соответствии с ней он принимает решение о том, какое количество воздуха нужно в тот или иной момент времени.

Конструкция проволочного расходомера подразумевает режим так называемой самоочистки. При этом платиновая нить разогревается до температуры +1000°С. В результате разогрева с ее поверхности испаряются различные химические элементы, в том числе пыль. Однако вследствии такого нагрева толщина нити постепенно уменьшается. Это приводит, во-первых, к погрешностям в показаниях датчика, а во-вторых, к постепенному износу самой нити.

Схема массового расходомера воздуха с пленочным термоанемометром. 1 — выводы электрического разъема, 2 — измери­тельный патрубок или корпус воздушного фильт­ра, 3 — вычислительный контур (гибридная схе­ма), 4 — вход воздуха, 5 — чувствительный эле­мент датчика, 6 — выход воздуха, 7 — обводной канал, 8 — корпус датчика.

Теперь рассмотрим работу пленочного датчика массового расхода воздуха. Они бывают двух типов — с пленочным термоанемометром и на основе толстостенной диафрагмы. Начнем описание с первого.

Он является результатом эволюции проволочного расходомера, однако вместо проволоки в данном случае в качестве чувствительного элемента используется кристалл кремния, на поверхность которого напаяны несколько слоев платины, использующиеся в качестве резисторов. В частности:

По аналогии с проволочным расходомером чувствительный элемент расположен в канале, через который проходит воздух. Он находится в постоянно подогретом состоянии благодаря использованию нагревательного резистора.

При попадании в канал воздух меняет свою температуру, что фиксируется с помощью установленных в двух концах канала терморезисторов. Разница в их показаниях на двух концах диафрагмы является разностью потенциалов, то есть, постоянным напряжением (в пределах от 0 до 5 В). Чаще всего этот аналоговый сигнал оцифровывается в виде электрических импульсов, которые передаются непосредственно на ЭБУ автомобиля.

Что касается второго типа пленочного расходомера, то они основываются на использовании толстостенной диафрагмы, расположенной на керамической основе.

Принцип измерения массового расхода воздуха пленочным термоанемометром. 1 – температурная характеристика при отсутствии потока воздуха 2 – температурная характеристика при наличии потока воздуха; 3 – чувствительный элемент датчика; 4 – зона нагрева; 5 – диафрагма датчика; 6 – датчик с измерительным патрубком; 7 – поток воздуха; М1, М2 – точки измерения, Т1, Т2 – значения температуры в точках измерения M1 и М2; ΔT – перепад температур

Его активный датчик регистрирует изменения разрежения воздуха во впускном коллекторе, основываясь на деформации пленочной диафрагмы. При значительной деформации получается соответствующий купол диаметром 3. 5 мм и высотой около 100 мкм. Внутри расположены пьезоэлектрические элементы, которые преобразуют механическое воздействие в электрические сигналы, которые в дальнейшем передаются на ЭБУ.

В современных машинах, которые используют электронное зажигание, используются датчики давления воздуха, которые считаются более технологичными, чем классические расходомеры, работающие по описанным выше схемам. Датчик расположен в коллекторе и определяет давление и нагрузку двигателя, а также количество рециркулируемых газов. В частности, он соединен с впускным коллектором при помощи вакуумного шланга. В коллекторе в процессе работы возникает разрежение, которое действует на мембрану датчика. Непосредственно на мембране находятся тензорезисторы, чье электрическое сопротивление меняется в зависимости от положения мембраны.

Алгоритм работы датчика состоит в сравнении атмосферного давления и давления на мембране. Чем оно больше, тем больше изменение сопротивления, а значит, и напряжения, подаваемого на ЭБУ. Питание датчика составляет 5 В постоянного тока, а управляющий сигнал — импульс с постоянным напряжением от 1 до 4,5 В (в первом случае это холостой ход двигателя, во втором — работа движка при максимальной нагрузке). Непосредственно ЭБУ вычисляет массовое количество воздуха, исходя еще и из плотности воздуха, его температуры, а также количества оборотов коленчатого вала.

Пленочный расходомер воздуха. 1 – измерительная цепь; 2 – диафрагма; 3 – камера эталонного давления; 4 – измерительный элементы; 5 – керамическая подложка

С помощью полученных данных электронный блок управления регулирует следующие параметры. Для бензиновых двигателей:

Как видите, устройство датчика несложное, однако он выполняет ряд ключевых функций, без которых работа двигателей внутреннего сгорания была бы невозможна. Теперь перейдем к рассмотрению признаков и причин неисправностей этого узла.

Признаки и причины неисправностей

При частичном выходе расходомера из строя водитель заметить одну или несколько из перечисленных ниже ситуаций. В частности:

Перечисленные признаки могут быть следствием и других неисправностей отдельных элементов двигателя, однако среди прочего необходимо проверить и работу расходомера воздуха. Теперь рассмотрим причины, по которым возникают описанные неисправности:

Как правило, расходомер не подлежит ремонту (за исключением механических образцов), и при его выходе из строя необходимо выполнить замену. Благо, стоит устройство недорого, а процесс демонтажа и установки не занимают много сил и времени. Однако перед тем как выполнить замену, необходимо провести диагностику датчика и попытаться почистить чувствительный элемент средством для очистки карбюраторов.

Как проверить расходомер воздуха

Процесс проверки расходомера воздуха несложен, и его можно выполнить несколькими методами. Рассмотрим их детальнее.

Отключение датчика

Самый простой метод — это отключение расходомера. Для этого необходимо при отключенном двигателе отсоединить питающий провод, подходящий к датчику (как правило, красно-черный). После этого запустить двигатель и проехаться на машине. Если на приборной панели засветилась контрольная лампа Check Engine, холостые обороты превысили 1500 об/мин, а динамика машины улучшилась, значит, с большой долей вероятности можно утверждать, что ваш ДМРВ неисправен. Однако рекомендуем вам выполнить дополнительную диагностику.

Проверка с помощью сканера

Еще один метод диагностики — с помощью специального сканера выявления ошибок в системах автомобиля. В настоящее время существует большое разнообразие таких устройств. Более профессиональные модели используются на СТО или в сервисных центрах. Однако для рядового автовладельца есть более простое решение.

Оно заключается в установке специального программного обеспечения на смартфон или планшет с операционной системой Android. С помощью кабеля и адаптера гаджет подключается к ЭБУ автомобиля, а упомянутая программа позволяет получить информацию о коде ошибок. Чтобы их расшифровать необходимо воспользоваться справочной литературой.

Что касается программного обеспечения, то чаще всего автовладельцы пользуются следующим ПО:

Коды наиболее распространенных ошибок:

С помощью перечисленных аппаратных и программных средств вы сможете не только выполнить поиск ошибки расходомера воздуха, но и провести дополнительные настройки для установленного датчика или других узлов автомобиля.

Проверка расходомера с помощью мультиметра

Проверка ДМРВ мультиметром

Также среди автолюбителей популярен способ проверки расходомера с помощью мультиметра. Поскольку в нашей стране наиболее популярным является ДМРВ BOSCH, то алгоритм проверки будет описан именно для него:

Приводим для вас таблицу, где указано значение полученного напряжения и состояние датчика.

Визуальный осмотр и чистка расходомера воздуха

Если у вас нет под рукой сканера или соответствующего ПО для диагностики состояния датчика массового расхода воздуха, следует выполнить его визуальный осмотр с целью выявления неисправности расходомера воздуха. Дело в том, что нередки ситуации, когда в его корпус попадает грязь, масло или другие технологические жидкости. Результатом этого становятся погрешности в выдаваемых устройством данных.

Для визуального осмотра первым делом необходимо демонтировать расходомер. В каждой модели машины могут быть свои нюансы, однако в целом же алгоритм будет приблизительно следующим:

Далее необходимо провести визуальный осмотр. В частности, нужно удостовериться, что все видимые контакты находятся в нормальном состоянии, не оборваны и не окислены. Также проверьте наличие пыли, мусора и технологических жидкостей как внутри корпуса, так и непосредственно на чувствительном элементе. Их наличие может вызвать погрешности в транслируемых показаниях.

Соответственно, при выявлении указанных загрязнений нужно выполнить чистку корпуса и чувствительного элемента. Для этого лучше всего использовать воздушный компрессор и ветошь (за исключением плёночного расходомера, его чистить или продувать сжатым воздухом нельзя).

Хорошо подходит для этой цели спирт (этиловый или метиловый), но лучше использовать специализированные очистители ДМРВ. Их состав не разъедает чувствительный элемент датчика. Если используете спирт, то можно набрать его в шприц и под небольшим давлением облить расходомер. С профессиональными спреями все проще — просто откройте крышку балончика и распылите по всей поверхности датчика. После этого ДМРВ должен просохнуть — оставьте его на проветриваемом месте где-то на 20-30 минут.

Итоги

Напоследок дадим еще несколько советов по поводу того, как продлить срок эксплуатации расходомера воздуха. Во-первых, регулярно меняйте воздушный фильтр. В противном случае датчик будет перегреваться и выдавать некорректные данные. Во-вторых, не допускайте общего перегрева мотора и следите за тем, чтобы система его охлаждения работала в штатном режиме. В-третьих, в случае очистки расходомера воздуха выполняйте эту процедуру аккуратно. К сожалению, большинство современных ДМРВ не подлежат ремонту, поэтому при их полном или частичном выходе из строя нужно производить соответствующую замену.

Источник

Руководство по выбору расходомера. Часть 1

Определение метода измерения расхода в зависимости от характеристик измеряемой среды

В промышленности на узлах технического и коммерческого учета энергоресурсов, в системах регулирования и дозирования в настоящее время чаще всего применяют ультразвуковые, электромагнитные, вихревые и кориолисовые расходомеры. Учитывая многообразие измеряемых сред и возникающих измерительных задач, выбор подходящего по своим характеристикам измерителя расхода является достаточно сложной задачей. Даже если выбирать только среди указанных четырех типов расходомеров.

Цель этого руководства — дать начальное представление о пригодности каждого из четырех методов измерения расхода для решения имеющейся измерительной задачи. А также существующих ограничениях и особенностях применения расходомеров каждого типа.

К основным (базовым) критериям выбора типа измерителя расхода относятся:

В данной части руководства рассмотрим применимость расходомеров с кориолисовым, ультразвуковым, электромагнитным и вихревым методом измерения в зависимости от характеристик измеряемой среды.

Физико-химические свойства измеряемой среды играют определяющее значение при выборе метода измерения расхода и конструктивного исполнения расходомера. К физико-химическим свойствам среды относятся такие параметры как агрегатное состояние среды, ее температура и давление (номинальные, минимальные и максимальные), вязкость и химическая активность, наличие в ней примесей, склонность к образованию отложений и т.п.

Так электромагнитные расходомеры предназначены только для измерения электропроводящих жидкостей, растворов и пульпы. Измерение расхода химически обессоленной воды, пара и газов невозможно с помощью расходомеров данного типа. При выборе конкретной модификации электромагнитного расходомера особое внимание нужно уделить материалу футеровки измерительной части, так как именно от нее зависит температурная и коррозионная стойкость измерительной части датчика. Неправильный выбор материала футеровки может привести к ее вспучиванию, отслоению и как результат, к недостоверным показаниям или выходу расходомера из строя.

Основные материалы, применяемые для футеровки измерительной части электромагнитных расходомеров, приведены в таблице 1.

В зависимости от производителя расходомеров и способа нанесения футеровки, температурные и механические характеристики могут незначительно отличаться.

Электромагнитные расходомеры, в зависимости от конструктивного исполнения, способны работать в диапазоне температур измеряемой среды от −30 до +180°С, давлении до 16 МПа и выше, вязкости измеряемой среды от 0,1 до 100 000 мПа*с. Следует учитывать, что некоторые электромагнитные расходомеры, в зависимости от материала футеровки, могут иметь ограничения на установку на всасывающем трубопроводе насосов, так как понижение давления может привести к отслаиванию футеровки.

Вихревые расходомеры являются самыми «всеядными» в плане измеряемых сред. Расход холодных и горячих жидкостей, независимо от их электропроводящих свойств, насыщенного и перегретого пара, природного и технических газов может быть измерен с помощью расходомеров данного типа. Но и у них есть свои ограничения связанные с используемым методом измерения: вихревые датчики расхода не предназначены для измерения вязких и загрязненных сред и сред склонных к образованию отложений. Кроме того расходомеры данного типа наиболее чувствительны к турбулентности и неоднородности потока и вибрации трубопровода.

Учитывая, что измерительная часть вихревых расходомеров выполнена из металла, без применения полимерных футеровок, данный тип датчиков расхода может использоваться для измерения с температурой от −40 до +250°С. Давление среды обычно не должно превышать 10 МПа, максимальная вязкость ограничена величиной примерно 10 мПа*с.

При измерении высокотемпературных сред для защиты электроники электронного блока расходомера от перегрева и обеспечения удобной и безопасной их эксплуатации рекомендуется использовать разнесенное исполнение (независимо от типа расходомера и метода измерения). При разнесенном исполнении измерительная часть расходомера располагается на трубе, а блок электроники и индикации на некотором удалении от нее, в удобном для обслуживания месте с нормальным температурным режимом.

Ультразвуковые расходомеры предназначены для измерения расходов чистых (гомогенных) и загрязненный (гетерогенных) жидкостей и газов в зависимости от метода измерения. Для измерения чистых однородных сред следует выбирать ультразвуковой расходомер с время-импульсным методом измерения. Для измерения загрязненный многофазных сред следует выбирать расходомер с доплеровским методом измерения.

Ультразвуковые расходомеры имеют наиболее широкий диапазон применения по температуре и давлению измеряемой среды. Так для расходомеров с врезными датчиками температура измеряемой среды может быть в пределах от −200 до +200°С, давление до 4 МПа, вязкость среды от 0 до 350 мПа*с. Расходомеры с накладными датчиками рассчитаны на температуру измеряемой среды от −40 до +120°С и не имеют ограничений по максимальному давлению (величина максимального давления ограничивается только прочностными характеристиками самого трубопровода). Вязкость измеряемой среды может быть в пределах от 0,5 до 2500 мПа*с.

Кориолисовые расходомеры используются для высокоточного измерения расхода (массы) жидкостей, в том числе жидкостей с высокой вязкостью, а также жидкостей с включением твердых компонентов и растворенных газов (до нескольких процентов по объему). Наибольшее применение расходомеры данного типа получили для измерения расхода и дозирования коррозионно-активных веществ, топлива и сжиженных углеводородных газов.

Кориолисовые расходомеры обеспечивают высокоточное измерение массового расхода при изменении температуры и давления измеряемой среды в широких пределах, не чувствительны к турбулентности потока, поэтому не требуют прямолинейных участков до и после расходомера. Рассчитаны на измерение расхода среды с температурой от −50 до +180°С, давлением до 40 МПа и вязкостью от 0 до 100 000 мПа*с.

Для удобства выбора типа расходомера в зависимости от физико-химических свойств среды и измерительной задачи, все данные по четырем рассмотренным выше методам измерения, сведены в таблицы 2 и 3.

Необходимо помнить, что приведенных выше данных еще недостаточно для того, чтобы сделать однозначный обоснованный выбор в пользу того или иного метода измерений и уж тем более выбрать конкретный тип и модификацию расходомера. Данная информация позволяет лишь сразу отбросить те методы измерений, которые однозначно нельзя использовать для решения конкретной измерительной задачи. Чтобы снизить вероятность ошибки, в процессе выбора рекомендуется активно взаимодействовать со специалистами компании «РусАвтоматизация».

Источник: Компания «РусАвтоматизация»

Источник