Расходомер - устройство, измеряющее расход жидкого или газообразного вещества, проходящего сечение трубопровода.

Расходомер по сути является датчиком, измеряющим расход вещества в единицу времени. На практике проводят измерения расхода не только в единицу времени, но и за определенный период.

Для этих целей выпускаются так называемые счетчики расхода, состоящие из расходомера и электронного блока для сбора и обработки данных с расходомера. Обработка показаний расходомера может также выполняться удаленно при помощи проводного или беспроводного информационного интерфейса.

По типу измерений счетчики можно разделить на однофункциональный (для измерения только расхода) и многофункциональные (для измерения различных параметров потока: давление, температура, скорость течения).

По способу измерения расхода можно выделить 2 основные группы расходомеров: массовые и объемные. Массовые расходомеры осуществляютизмерение массового расхода через сечение, в то время как объемные расходомеры измеряют скорость потока и его характеристики (температуру, давление); на основании этих данных впоследствии вычисляется массовый расход.

В самом общем случае выпускаемые расходомеры можно разделить на бытовые и промышленные. Промышленные расходомеры применяются для автоматизации различных производственных процессов, где существует ток жидкостей, газов, высоковязких сред. Бытовые расходомеры обычно используются для расчета коммунальных платежей и предназначены для измерения расхода водопроводной воды, теплоносителя, газа.

По принципу действия расходомеры делятся на следующие виды:

• Массовые (кориолисовые)
• Электромагнитные
• Вихревые
• Ультразвуковые
• Ротаметры
• Турбинные
• Роторные
• Шестиренчатые
• Тепловые массовые
• Микрорасходомеры
• Винтовые
• Калориметрические
• Поршневые
• Лопастные

Помимо типа и способа измерения расходомеры имеют ряд важных характеристик, которые определяют их область применения:

Основные характеристики:

• диапазон измерений, куб. м или кг (в объемных расходомерах часто используют показатель скорости потока - м/с) - диапазон расхода, который способен измерять данный расходомер или данная серия; как правило, указывается и минимальный измеряемый расход, и максимальный расход;
• диаметр сечения, мм;
• номинальное или избыточное давление, Па или бар (1 бар = 0.1 МПа); как правило, компании выпускают ряд расходомеров, рассчитанных на определенное соотношение номинального давления и диаметр сечения;

Метрологические характеристики:

• точность измерения, % - характеризует величину максимального отклонения измеряемого параметра от действительного значения и измеряется в процентах.
• повторяемость, % - степень близости независимых результатов измерений, полученных в разных лабораториях, с использованием различного оборудования; эта характеристика показывает стабильность измерений, т.е. каково будет максимальное несоответствие в % от измеряемого значения (или верхнего уровня измерения) между двумя измерениями одинаковых потоков в разное время или в разных местах;
• межповерочный интервал – измеряется в годах;

Требования к измеряемой среде:

• удельная электропроводность, См/м (Сименс на метр) - характеристика способности измеряемой среды проводить электрические импульсы. Величина важна для электромагнитных расходомеров, которые не могут эффективно работать в средах с низкой электропроводностью;
• чувствительность к содержанию в потоке инородных тел, например, твердых и газообразных тел в жидкости;
• ограничения по температуре продукта;
• вязкость измеряемой среды;

Конструкционные параметры:

• энергетические характеристики: напряжение питания, мощность, постоянный или переменный ток;
• конструкция трубопровода: одиночная или двойная прямая трубка, одиночная или двойная гнутая трубка;
• материал электродов: нержавеющая сталь, титан, хастеллой (Hastelloy, группа сплавов на основе никеля; наиболее часто в расходомерах используется хастеллой С), тантал и проч.;
• футеровка: тефлон, полиуретан, керамика, резиновые смеси;
• вид соединения. Расходомеры монтируются на трубопровод, в котором измеряется расход. В зависимости от типа расходомера и его конструкции различают следующие виды соединений:

Рисунок. Виды креплений расходомера: слева - фланцевое, справа - "сэндвич" (источник: Krohne)

Кроме того, расходомеры гигиенического исполнения, используемые в пищевой промышленности, часто соединяются так называемой "молочной муфтой";

• способ монтажа преобразователя: встроенный или удаленный;
• протокол передачи данных;

Большая часть датчиков расхода передают информацию по проводному интерфейсу. На сегодняшний день одним из наиболее популярныхстандартов является цифровой протокол HART, который, по сути, является стандартом современных промышленных датчиков. Первоначально он был проприетарным решением компании Rosemount, но в 90 годы был дополнен и стал открытым. Вместе с тем официальные спецификации в открытом доступе отсутствуют, и каждый новый производитель должен их заказывать в фонде HART-коммуникаций.

Особенность HART заключается в том, что цифровой сигнал о состоянии прибора и аналоговое питание от центральной системы сосуществуют в одной паре проводов. Достигается это благодаря наложению на токовую несущую аналоговой токовой петли уровня 4-20 мА модулированного цифрового сигнала.

Альтернативными протоколами также являются: Profibus, Fieldbus и Modbus.

Внастоящее время беспроводные протоколы связи набирают всё большую и большую популярность. И по мнению ведущих специалистов в большинстве случаев беспроводной протокол позволяет сократить затраты на монтаж за счет отсутствия необходимости в канале передачи данных, что во многих случаях оправдать высокую стоимость беспроводного датчка.