Даний метод вимірювання заснований на тому, як сприймається натиск в трубопроводі в залежності від витрати середовища в ньому. Вимірювання проводяться за допомогою розміщенні в трубопроводі чутливого елемента, який буде переміщатися разом із середовищем. Так, наприклад, працюють ротаметри.

Ротаметр (лат. roto — обертаю й… метр), прилад для вимірювання швидкості або витрати рідин і газів, що протікають по трубопроводах під дією постійного перепаду тиску.

Найпростійший ротаметр складається з трубки 1, що розширюється догори, й поплавка 2, який має особливу форму: знизу – конус, угорі – невеликий обідок з косими пазами. Густина матеріалу поплавка повинна трохи перевищувати густину середовища (газ, рідина), що проходить через перетворювач. Потік газу або рідини піднімає поплавок на певну висоту. У місці розташування поплавка прохідний переріз трубки зменшується на площу поперечного перерізу поплавка S_п. Згідно з рівнянням стаціонарного руху ідеальної рідини, при зменшенні перерізу трубки швидкість газу або рідини в цьому місці зростає, а тиск зменшується. Тому тиск р₂ середовища над поплавком стає меншим, ніж тиск р₁ під ним.

На поплавок знизу діє зусилля, яке зрівноважується зусиллям, що діє на нього згори.

При незмінності витрати перепад тиску р₁ – р₂ в ротаметрі постійний. Якщо витрата змінюється, наприклад зростає, то збільшується й перепад тиску р₁ – р₂. Починається підйом поплавка, розширюється кільцеподібний зазор між ним і стінками трубки, внаслідок чого перепад тиску зменшується. Як тільки рівновага відновиться, дальше піднімання припинеться. Отже кожному значенню витрати F відповідатеме певна висота підйому поплавка. Скісні пази на поплавку роблять для того, щоб поплавок обертався при проходженні речовини по трубці і не торкався стінок.

Переваги

Серед головних переваг ротаметрів :

елементарність конструкції;
можливість заміряти невеликі об’єми газів і рідин в трубопроводах з малим діаметром;
у разі індивідуального градуювання – хороший рівень точності;
незначна втрата тиску;
досить висока рівномірність шкали;
динамічний діапазон Gв.п/Gн.п, що досягає 10.

Недоліки

Незважаючи на масу переваг, використання ротаметра припускає також ряд недоліків, пов’язаних із принципом роботи ротаметра:

можливість встановити виключно на вертикальну ділянку трубопроводу;
відсутність можливості заміряти середовища з підвищеними температурами і тиском;

складність з передачею і записом свідчень на відстані.

Для засвоєння теоретичного матеріалу пропоную переглянути відео Онлайн-академії KROHNE

Вимірювання витрат методом швидкісного натиску та змінного рівня.

Витратоміри швидкісного натиску застосовують для вимірювання витрати рідин і газів у трубопроводах великих діаметрів і трубопроводах некруглого перетину.

Вимірювання витрати заснований на залежності динамічного натиску від швидкості потоку вимірюваного середовища, а швидкість прямо пропорційна витраті й виражається залежністю.

Вимірявши середню швидкість переміщення потоку й знаючи перетин трубопроводу, можна визначити витрату

Різниця між повним і статичним тиском є динамічний тиск або швидкісний натиск.

Для вимірювання динамічного натиску застосовують пневмометричні трубки (для відбору повного тиску і статичного тиску), які установлені в трубопроводі і дифманометра.

Витратоміри змінного рівня.

Принцип дії витратомірів змінного рівня заснований на залежності висоти рівня рідини в посудині від витрати рідини, яка безупинно надходить із посудини. Рідина з посудини випливає через отвір у дні або стінці посудини. Посудини для рідини виконуються циліндричної або прямокутної форми. У витратомірах з повним затопленим отвором витікання воно має круглу форму й розташовується в дні посудини, у витратомірах із частково затопленим отвором – щілинну форму й розташовується в стінці посудини. Ці витратоміри використовуються для вимірювання витрати нафти, масел і забруднених рідин.

За конструкцією вони поділяються на витратоміри із затопленим отвором і із щілинним отвором.

Витратомір із затопленим отвором

1 — діафрагма; 2 — рівномірне скло; 3 — посудина; 4 — патрубок; 5 — перегородки На дні посудини 3 у якості отвору витікання встановлюється нормальна діафрагма 1. Для запобігання її забруднення й заспокоєння потоку усередині посудини встановлені перегородки 5. Рівень рідини в посудині визначається по рівнемірному склу 2. Об'ємна витрата рідини через діафрагму із площею прохідного отвору F0 буде дорівнювати

де Р₁, Р₂ – перепад тиску на діафрагмі 1. Так як витікання рідини відбувається в атмосферу, тоді Р₁ – Р₂ = $\rho gH$ (H - рівень рідини в посудині, який визначається по рівнемірному склу 2)

Таким чином, об'ємна витрата не залежить від щільності вимірюваної рідини, а визначається рівнем рідини в посудині.

Витратоміри із щілинним отвором

1 — посудина; 2 — патрубок; 3 — захисний чохол; 4 — трубка; 5 — патрубок для підтримки атмосферного тиску в посудині 6 — перегородка; 7 — система підготовки газів; 8 — дифманометр; 9 — патрубокВитратомір із щілинним отвором витікання складається із посудини 1, у яку через патрубок 2 надходить вимірювана рідина.

Усередині посудини розміщена перегородка 6 із профільованою щілиною, через яку відбувається витікання рідини з лівої частини посудини в праву й далі на вихід через патрубок 9. Для вимірювання рівня рідини Н у посудині під нижньою кромкою щілини в захисному чохлі 3 установлена п'єзометрична трубка 4, через яку безупинно продувається повітря, що подавалася із системи підготовки газів 7. Тиск повітря в трубці 4 виміряється ДМ 8 і служить мірою рівня Н (п'єзометричний рівнемір). Залежність об'ємної витрати рідини Q від рівня Н визначається формою отвору витікання. Профіль щілини може описуватися рівнянням гіперболічного типу, що визначається коефіцієнтом k Q = kh. Коефіцієнт витрати a, що входить в k, установлюється індивідуальним градуюванням ДМ (a = 0,6). Діапазон вимірювань 0,1...50 м³/годину. Клас точності в комплекті із вторинним приладом (ДМ) — 3,5.

Дайте відповіді на питання

В чому полягає принцип дії витратомірів з напірними пристроями (витратомірів швидкісного натиску)?
В чому полягає принцип дії витратомірів змінного рівня?
Які отвори для витікання використовуються у витратомірах змінного рівня?
В чому полягає принцип дії ротаметра?