Ультразвуковые расходомеры: принцип работы, как выбрать подходящий — Европрибор

Ультразвуковые расходомеры — это современные приборы для измерения расхода жидкостей и газов без механического контакта с измеряемой средой. Они широко применяются в промышленности, ЖКХ, энергетике и других отраслях благодаря высокой точности, надежности и долговечности.
В этой статье мы рассмотрим:

Принцип работы ультразвуковых расходомеров

Ультразвуковые расходомеры измеряют скорость потока с помощью ультразвуковых волн. Существует два основных метода измерения:
1. Метод времени прохождения (Time-of-Flight, TOF)
Прибор использует два датчика, расположенных под углом к потоку. Ультразвуковой сигнал отправляется по направлению потока и против него. Время прохождения сигнала в разных направлениях различается, и на основе этой разницы вычисляется скорость потока.
Формула расчета

где:
V — скорость потока,
L — расстояние между датчиками,
Δt — разница во времени прохождения сигналов,
θ — угол установки датчиков.

2. Доплеровский метод
Применяется для сред с взвешенными частицами или пузырьками газа. Ультразвуковая волна отражается от движущихся частиц, и изменение частоты сигнала (эффект Доплера) позволяет определить скорость потока.

Формула Доплера

где: Δf — изменение частоты,
f₀  — исходная частота,
V — скорость потока,
c — скорость звука в среде.

Виды ультразвуковых расходомеров

• Кламповые (накладные) — крепятся снаружи трубы, не требуют врезки. Подходят для агрессивных сред

• Врезные (встраиваемые) — монтируются непосредственно в трубопровод, обеспечивают более точные измерения

Преимущества и недостатки ультразвуковых расходомеров

✔ Отсутствие подвижных частей → высокая надежность и долгий срок службы
✔ Не создают гидравлического сопротивления → экономия энергии
✔ Подходят для агрессивных и вязких сред (благодаря бесконтактному методу)
✔ Высокая точность (до ±0,5% от измеряемого значения)
✔ Возможность измерения больших диаметров труб (до 6 м)

❌ Недостатки
✖ Чувствительность к качеству среды (пузырьки, взвеси могут искажать данные)
✖ Требовательность к условиям монтажа (нужны прямые участки трубопровода)
✖ Высокая стоимость по сравнению с механическими расходомерами

Сферы применения ультразвуковых расходомеров

1. Водоснабжение и водоотведение: Учет воды в городских сетях; Контроль сточных вод
2. Нефтегазовая промышленность: Измерение расхода нефти и газа; Мониторинг трубопроводов
3. Энергетика: Учет теплоносителя в системах отопления; Контроль пара на ТЭЦ
4. Химическая и пищевая промышленность: Дозирование агрессивных жидкостей; Контроль технологических процессов.

Как выбрать ультразвуковой расходомер?

1. Тип среды (жидкость, газ, пар)
2. Диаметр трубы (от 5 мм до 6 м)
3. Температуру и давление в системе
4. Требуемую точность (обычно ±0,5–2%)
5. Способ монтажа (накладной или врезной)