Загальна характеристика методів вимірювання витрати багатофазних середовищ

Багатофазні і багатокомпонентні середовища відрізняються дуже більшою розмаїтістю, що залежить, насамперед, від роду окремих фаз і компонентів, а потім від ступеня їхньої дисперсності і характеру розподілу в суміші, причому на останнє впливає величина середньої швидкості потоку і розташування трубопроводу: горизонтальне, вертикальне або похиле (під кутом). Далі досить істотним для потоку багатофазної речовини є різниця швидкостей між окремими фазами. Більше легка фаза, як правило, випереджає у своєму русі більше важку. Це викликає необхідність розрізняти істинні і витратні концентрації фаз, а також істинна і витратна щільність суміші. Все сказане створює додаткові труднощі при вимірюванні витрати багатофазних середовищ у порівнянні з однофазними. Проте, у цей час є можливість вимірювати витрату як більшості багатофазних середовищ, так і витрату того або іншого компонента або фази (наприклад, твердої фази при гідро- або пневмотранспорті).

Застосовувані для цих вимірювань методи і прилади можуть бути розділені на три групи.

До першої групи відносяться різні методи і засоби, розроблені для вимірювання витрати однофазних середовищ. У деяких випадках ці засоби застосовуються без усякої зміни, наприклад витратоміри змінного рівня, у яких здійснюється розподіл рідкої і газоподібної фаз. Але в більшості випадків буває необхідно враховувати специфіку вимірювальної двофазної речовини. Наприклад, у витратомірах із звужуючими пристроями при вимірюванні гідросумішей застосовуються тільки труби Вентурі, причому зі змінною горловиною, виконаної зі зносостійкого матеріалу, а при вимірюванні витрати вологої пари лише діафрагми, що практично не реагують на присутність важкого компонента - вологи. Те ж ставиться і до силових витратомірів, з яких для двофазних речовин знаходять застосування лише кориолісові витратоміри. Ці витратоміри зручні для вимірювання витрати пульп і шламів і в них немає сепарації фаз при вимірюванні витрати газорідинних сумішей.

До другої групи можна віднести методи, засновані на спільному застосуванні деяких витратомірів, наприклад електромагнітних або ультразвукових, розроблених для однофазних речовин і приладів, що служать для вимірювання щільності двофазного потоку, а в деяких випадках ще і приладів, що вимірюють концентрацію окремих компонентів. Ці методи застосовуються при вимірюванні витрати трифазних речовин, а також при гідро- і пневмотранспорті.

Третю групу становлять методи і прилади, розроблені спеціально або переважно, для вимірювання витрати багатофазних речовин. Таких методів поки ще небагато. До їхнього числа варто віднести насамперед флуктуаційний метод, придатний для вимірювання досить широкого кола різних двофазних і двокомпонентних потоків. У відомій мірі до цієї ж групи можуть бути віднесені вібраційні витратоміри, розроблені для вимірювання нафтогазових потоків.

Переходячи до оцінки досягнутої точності вимірювання багатофазних середовищ, варто сказати, що вона поки що досить обмежена. У більшості випадків відносна наведена похибка вимірювання становить ±(3...5)%, а в деяких випадках і більше, особливо, якщо мова йде про похибки вимірювання витрати окремо кожного з компонентів багатофазного потоку.