Причины некорректных показаний расхода

Объемные расходомеры, являясь достаточно простыми приборами, тем не менее, могут при наличии определенных условий показывать некорректный расход – завышенный или заниженный по отношению к реальному.

Рассмотрим на примере расходомера на овальных шестернях наиболее (99%) типичные примеры и причины такого отклонения. Их можно разделить на 2 типа: показываемый расход больше реального, показываемый расход меньше реального.

Показания расходомером расхода больше реального.

1. Расходомер с механическим сумматором на корпусе.

Если мы рассмотрим физический процесс измерения (см. рисунок ниже)

то станет понятно, что показать расход больше реального данный прибор может только в том случае, если через него пройдет больший объем, чем реальный. Это возможно только в случае, если «дополнительный» объем не считается, а это, в свою очередь реально только в двух случаях:

- «газировка», т.е. в жидкости значительное количество пузырьков воздуха. Данный эффект реален, например, если расходомер стоит на линии всасывания, а какое-то соединение негерметично, также возможен подсос воздуха в трубопровод на участке подачи в подкачивающий насос, при этом видимых следов течи не будет. Также когла расходомер стоит в линии обратного топливопровода после неисправного ТНВД, или после форсунок, когда происходит резкий сброс давления топлива, и, естественное выделение растворенного в топливе воздуха. Для борьбы с данным эффектом, помимо герметизации стыков, также возможно применение воздухоудалителя (деаэратора) перед расходомером. Пропускная способность воздухоудалителя должна соответствовать производительности насоса подачи, или, если падение давления на деаэраторе некритично – производительности системы по газу/ воздуху, который нужно удалить.

- утечки топлива после расходомера – как по причине разгерметизации стыков и соединений, так и по причине банального воровства. Способы ликвидации причин очевидны.

- пульсация топлива в рабочей камере счетчика-расходомера, этот «эффект» способен как увеличить показания, так и уменьшить – все зависит от случае в какую сторону уйдет больших объем жидкости. При пульсации топлива, если учесть обычный процент погрешности самого расходомера, тогда при колебании одного и того-же объема топлива – показания будут увеличены или уменьшены на суммарную погрешность для данного объема, однако фактически может пройти только этот объем. Особенно критична пульсация для импульсных расходомеров, для них не играет никакой роли в какую сторону прошел объем жидкости, выходные импульсы будут одинаковы – как при прямом потоке, и вторичный прибор просуммирует импульсы.

2. Расходомер с импульсным выходом.

К причинам, вызывающим отклонения в показаниях расходомера с механическим счетчиком на корпусе,  расходомер с импульсным выходом добавляет еще 2:

2а. Так называемый «дребезг» контактов геркона, если подключение счетчика импульсов, или контроллера происходит по геркону, «дребезг» контактов геркона (многократные неконтролируемые смыкания-размыкания контактов геркона, за счет упругости материалов и деталей контактной системы — некоторое время контакты «подпрыгивают» при соударениях, размыкая и замыкая электрическую цепь) . Этот эффект усиливается при увеличении частоты импульсов (т.е. при росте расхода).

Вариантов решения этой проблемы несколько, например:

- подключение на выход геркона RC контура (фильтр нижних частот) для гашения паразитных частот. Значения R и C различными производителями рекомендуются в диапазонах от 400 Ом до 10 кОм и от 0,01мкф до 0,1мкф, соответственно. Подходящий вам номинал подбирается опытным

путем, т.к. эти номиналы зависят, в том числе и от входного каскада счетчика импульсов, к которому подключен расходомер.

- с помощью S-R триггера. Геркон присоединён к асинхронным входам установки и сброса триггера. При смыкании, или размыкании геркона, первое касание контакта переключает триггер, и последующий дребезг не влияет на его состояние. В качестве сигнала для управления цифровым устройством используются выходы триггера. На схеме изображено реле, но принцип аналогичен.

- при использовании программируемого контроллера программно задается запрет счета в период, когда происходит дребезг – на герконах с малыми токами, в основном в диапазоне 0,5-2 мс, что при частотах выходных сигналов (для расходомеров серии ОМ, ОГМ), не превышающих 250 Гц, дает возможность полностью убрать этот эффект.

Возможны и другие способы решения данной задачи, упоминаемые в Интернете.

Как правило, проблема избыточного количества выходных импульсов решается одним из вышеперечисленных способов.

2б. Появление на входе контроллера «паразитных» сигналов, вызванных наводками со стороны сильноточных кабелей, и магнитных полей другого происхождения, которые приходят на вход счетчика импульсов или контроллера при отсутствии экранировки кабеля, соединяющего расходомер с ними, или при некачественном заземлении экрана. Малые величины длительности и пиковых значений импульсов приводят к сопоставимым величинам помех и сигналов, особенно при некорректном выборе диметра проводника (его занижении). Рекомендуемые значения (см. инструкции на приборы) для расходомеров серии ОМ, ОГМ, МЖ – экранированный кабель с витой парой малой емкости сечением 0,3мм (0,5мм2), заземленный только на принимающем сигналы счетчике импульсов (контроллере).

Показания расхода меньше реального

Так, как расходомеры объемного типа имеют в качестве измерительного механизма какой-либо перемещающийся элемент (шестерни, лопасти, поршень, и т.д.), который связан со счетчиком жидкости либо через систему шестеренчатых передач, либо эти элементы имеют закрепленные на себе магниты, которые при прохождении магниточувствительного элемента (геркона или датчика Холла) вызывают изменение его проводимости (замыкание контактов), то:

- у расходомера  с механическим сумматором (счетчиком) на расходомере занижение расхода в этом случае может быть связано только с большими паразитными утечками через зазоры между стенкой/дном/крышкой измерительной камеры и измерительным элементом.

Это возможно при:

- заклинивании измерительных элементов в камере, вызванном попаданием в нее твердых загрязнений с размером больше максимально допустимого для данной модели расходомера, или других загрязнений. Устраняется разборкой и очисткой камеры или шлифовкой.

- нарушением геометрии измерительной камеры/измерительного элемента. Это может быть вызвано поломкой или деформацией механизма. Устраняется заменой деформированного элемента (если это возможно).

У расходомеров  с импульсным выходом, помимо причин, указанных выше, которые могут привести к занижению показываемого расхода, характерной причиной являются:

- «потеря» импульса, которая может быть вызвана неправильным подбором диаметра/длины передающего кабеля,

- ослабление крепежных винтов электронной платы импульсного выхода расходомера, что вызовет выход геркона/датчика Холла из зоны уверенного срабатывания  и приведет к потере импульсов. К такому же эффекту может привести и выход из строя, или деформация ножек, вследствие вибрации расходомера, самого магниточувствительного элемента (геркона или датчика Холла).