Cum și în ce mod este măsurat debitul de gaz: metode de măsurare + prezentare generală a tuturor tipurilor de debitmetre de gaz

Debitmetrul este un dispozitiv pentru măsurarea volumului sau a debitului masic al unei substanțe, inclusiv gaze naturale, gaze inflamabile, corozive, produse de separare a aerului. Calculul volumelor de debit la întreprinderile industriale sau în viața de zi cu zi poate fi efectuat fără implicarea specialiștilor.

În continuare, vă vom spune cum și în ce cantități se măsoară gazul, vom oferi o descriere a instrumentelor care sunt utilizate în acest scop și, de asemenea, vom lua în considerare principalele metode de determinare a debitului de gaz.

Metodă directă de măsurare a consumului de gaz

Volumul gazului este calculat în metri cubi; alte unități de masă, cum ar fi tone sau kilograme, sunt mai puțin utilizate, de obicei pentru gazele de proces.

Metoda directă este singura metodă care oferă o măsurare directă a volumului de gaz care trece.

Punctele slabe ale instrumentelor care calculează debitul volumetric sau masic al unei substanțe includ:

1. Performanță limitată a debitmetrelor în condiții de gaz contaminat.
2. Există o mare probabilitate de defecțiune din cauza obstrucției parțiale a fluxului sau a șocului pneumatic.
3. Cost ridicat al contoarelor rotative comparativ cu alte dispozitive.
4. Dimensiuni mari ale dispozitivelor.

Numeroasele avantaje ale acestei metode depășesc dezavantajele enumerate, motiv pentru care ea a devenit cea mai răspândită în ceea ce privește numărul de contoare instalate.

Folosind un debitmetru, puteți calcula volumul sau masa unei substanțe pe unitatea de timp. Instalarea pe o secțiune înclinată a conductei va reduce eroarea de măsurare

Acestea includ măsurarea directă a volumului de gaz, absența dependenței de distorsiuni în graficul debitului, atât la intrare, cât și la ieșire, ceea ce face posibilă reducerea UUG. Lățimea intervalului este de până la 1:100. În acest scop se folosesc dispozitive cu membrană și tip rotativ. Ele pot fi utilizate în încăperi cu cazane de tip impuls instalate.

Metode indirecte de măsurare

Aceste metode implică calcularea, de exemplu, a vitezei de curgere a unei substanțe printr-o anumită zonă a secțiunii transversale. Pentru a obține cele mai precise rezultate, este necesară egalizarea vitezei gazului.

Măsurarea debitului de gaz prin presiune diferențială

Una dintre cele mai frecvente și studiate metode de debit de gaz, bazată pe utilizarea unui dispozitiv de restricție, are mai multe avantaje, inclusiv simplitatea mecanismului traductorului de flux, a cărui acțiune vizează măsurarea căderii de presiune a substanței care curge printr-un restricție locală în conducta de gaz. Nu sunt necesare calcule debitmetru standuri.

În ciuda prezenței unei baze științifice și tehnice complete, această metodă de măsurare are mai multe dezavantaje semnificative - un interval mic de măsurare, care, chiar și luând în considerare senzorii de presiune cu intervale multiple, nu depășește o valoare de 1:10.

Dispozitivele standard de conicitate sunt produse folosind o tehnologie specială cu cerințe ridicate pentru rugozitate. Ele pot fi utilizate numai pe conducte netede

Rezistenta hidraulica in conducte de gaze crește sensibilitatea la programul de modificări înin medie viteze de-a lungul adâncimii sau lăţimii fluxului la intrarea în diafragmă.Lungimea secțiunilor drepte din fața dispozitivelor de îngustare trebuie să fie de cel puțin 10 diametre DN ale structurii conductei.

Metodă de mare viteză pentru determinarea costurilor

Pentru această metodă se folosesc convertoare de tip turbină. Aceste dispozitive au mai multe avantaje, printre care dimensiuni și greutate reduse, precum și un preț accesibil în categoria lor.

Aceste dispozitive nu sunt sensibile la șocuri pneumatice. Gama de valori de măsurare a debitului este de până la 1:30, ceea ce depășește semnificativ același indicator pentru dispozitivele de restricție.

Convertorul de debit turbină TPR poate fi utilizat într-un mediu la temperaturi de la minus 200 până la +200 °C, dacă dispozitivul este instalat pentru lichide criogenice neagresive și monofazate. Pentru lichide agresive, indicatorul va fi de la minus 60 la +50 °C

Dezavantajele includ sensibilitatea, deși nesemnificativă, la distorsiunile de curgere la intrarea și la ieșirea dispozitivului, abaterea rezultatelor măsurătorii debitelor de gaz pulsatorie. La debite mici, în intervalul de la 8 la 10 m³/h, debitmetrele sunt inoperante.

Metoda de măsurare cu ultrasunete

Popularitatea debitmetrelor acustice, care măsoară cantitatea de gaz, în special în contabilitatea comercială, a crescut odată cu dezvoltarea microelectronicăi. Debitmetrele acustice nu au părți mobile sau părți care ies în flux, ceea ce le crește semnificativ fiabilitatea.

Măsurarea se efectuează pe o gamă largă de valori datorită capacității dispozitivului de a funcționa pentru o perioadă lungă de timp de la sursa de alimentare încorporată. Dispozitivele de uz casnic nu îndeplinesc toate cerințele necesare, deoarece pentru a evita influența distorsiunilor debitului de gaz asupra rezultatelor calculului, este necesar să se utilizeze exclusiv debitmetre cu ultrasunete cu mai multe fascicule.

Clasificarea debitmetrelor după principiul de funcționare

Debitmetrele diferă în mai mulți parametri, inclusiv presiunea, tipul de gaz utilizat și condițiile de temperatură. Dispozitivul trebuie selectat în funcție de condițiile de utilizare, precum și de sarcinile atribuite.

Instrumentele de măsurare constau din părți, cum ar fi un traductor responsabil pentru presiunea diferențială, un element de legătură și un manometru.

Tip #1 - jet de cerneală autogenerator debitmetre

Acest tip de debitmetru, conceput și pentru măsurarea debitului de gaze naturale, are câteva caracteristici distinctive. Dispozitivul este acoperit de feedback negativ; frecvența conexiunilor jetului depinde de fluxul de gaz.

Contoarele produse pe baza debitmetrelor cu jet sunt utilizate pentru contabilitatea comercială fără examinare preliminară.

1 — element jet; 2 și 3 - convertoare; 4 - dispozitiv de izolare a semnalului; 5 — duză de putere; 6 - camera de lucru; 7 și 8 — pereții camerei de lucru; 9 - separator; 10 și 11 — duze de control; 12 și 13 — canale de recepție; 14 și 15 - canale de scurgere; 16 și 17 — canale de feedback; 18 — extinderea duzei de putere; 19 — marginea de pe duza de putere

Debitmetru cu jet autogenerator tipul este susceptibil la înfundare; dezavantajele sale includ și instabilitatea ratei de conversie.

Aceste dispozitive au dezavantaje similare cu dispozitivele vortex:

• dependența de distorsiunea graficului vitezei, cu condiția ca acesta să fie utilizat împreună cu dispozitive de îngustare;
• pierderile masive de presiune sunt ireversibile;
• partea principală a debitmetrului are dimensiuni uriașe;
• instabilitate semnificativă a ratei de conversie.

Avantaje autogenerator debitmetrele nu diferă de un dispozitiv vortex, cu excepția capacității de a lucra cu gaze contaminate.Aceste debitmetre nu au găsit o utilizare practică pe scară largă în contabilitatea comercială.

Tip #2 - debitmetre-contoare vortex

Există mai multe puncte forte ale dispozitivelor, inclusiv acuratețea măsurătorilor, lipsa de sensibilitate la murdărie și șocuri pneumatice, ușurință în operare, iar dispozitivul nu are, de asemenea, părți mobile.

Dispozitivele pot rezista la cele mai dificile condiții externe, acuratețea indicatorilor este garantată la temperaturi ambientale de până la 500 de grade Celsius, nivelul maxim de presiune este de 30 MPa

De asemenea, sunt cunoscute dezavantaje semnificative ale utilizării acestui tip de debitmetre - sensibilitate crescută la vibrații mecanice, pierderi de presiune. Diametrul conductei ar trebui să fie în intervalul 15-30 cm.

Tip #3 - debitmetre cu ultrasunete

Dispozitivul, cunoscut și ca dispozitiv acustic, are câteva avantaje incontestabile:

• lipsa rezistenței hidraulice;
• dispozitivul nu are părți mobile, ceea ce îi sporește fiabilitatea;
• puterea crescută a mecanismului;
• acțiune rapidă.

Acest tip de debitmetru se bazează pe determinarea diferenței de timp de călătorie a semnalului.

Funcționarea debitmetrelor cu ultrasunete este independentă de temperatură, presiune ambientală, vâscozitate și conductivitate electrică, ceea ce garantează acuratețea datelor obținute

Senzorii cu ultrasunete, amplasați în diagonală unul față de celălalt, îndeplinesc funcțiile unui receptor și emițător. Utilizarea mai multor canale compensează deformarea profilului de curgere.

Tip #4 - debitmetre cu tambur

Această categorie de dispozitive este folosită, de regulă, pentru cercetări de laborator. Presiunea generată în timpul rotației tamburului face ca secțiunile să fie umplute cu gaz și ulterior golite.

Pentru funcționarea completă a mecanismelor de numărare a tamburului (fără un generator de impulsuri), nu este necesară o sursă de energie constantă, ceea ce este avantajul lor incontestabil.

Numărul de rotații al tamburului este proporțional cu unitățile cubice de gaz, indicatorul este transmis cadranului structurii de numărare. Debitmetrele cu tambur au o precizie ridicată de măsurare.

Tip #5 - levitație dispozitive

Partea mobilă a dispozitivului tahometru se rotește în rulmenți, viteza este egală cu debitul volumetric de gaz. Viteza mișcării circulare este convertită într-un semnal electric folosind un convertor secundar, rezultatele sunt reflectate pe indicator.

Dispozitivele de măsurare a levitației funcționează în condiții de la -30 la +50 grade Celsius, eroarea valorilor este în intervalul de ± 1,5%

Levitarea Dispozitivele sunt solicitate pentru măsurarea comercială a consumului de gaze naturale, atât pentru uz casnic, cât și pentru utilități.

Tip #6 - contoare cu membrană

Un brevet pentru fabricarea unuia dintre cele mai comune dispozitive de măsurare a gazelor a fost eliberat în a doua jumătate a secolului al XIX-lea în Anglia.

Principiul de funcționare al unui debitmetru mecanic se bazează pe schimbarea poziției membranelor camerelor mobile în momentul intrării gazului. Mișcarea alternativă are loc în timpul intrării și ieșirii substanței.

Un debitmetru de gaz cu membrană poate consta din 2 sau 4 camere, în funcție de volumul substanței măsurate și de proiectare

Dispozitivul de numărare este acționat de un sistem de cutii de viteze și pârghii. Mecanismele au o gamă largă de valori de măsurare - până la 1:100.

Tip #7 - dispozitive rotative

Într-un dispozitiv de tip mecanic, în camera de măsurare sunt amplasate două rotoare, care încep să se miște sub presiunea substanței.Părțile rotative sunt situate în unghi drept unele față de altele, locația lor inițială este fixată cu ajutorul roților sincronizatoare.

Cantitatea de gaz este proporțională cu numărul de rotații ale rotoarelor. Cu ajutorul unui cuplaj magnetic și al cutiei de viteze, rotația rotorului este transmisă unui dispozitiv de numărare, care este responsabil pentru acumularea volumului substanței trecute.

Debitmetrul rotativ are o capacitate mare de debit și este utilizat în utilități, întreprinderi de consum mediu și mic de gaz

Principalele avantaje ale debitmetrelor rotative includ precizia ridicată a măsurătorilor, compactitatea dispozitivului și o gamă largă de măsurători de debit. Printre dezavantaje se numără zgomotul mecanismului, costul său ridicat și sensibilitatea la factorii externi, inclusiv poluarea.

Tip #8 - debitmetre cu turbină

Dispozitivul de tip mecanic are forma unei bucăți de țeavă; în interiorul debitmetrului se află o turbină cu ax și suporturi mobile. Dispozitivul de putere se deplasează datorită trecerii substanței prin camera de măsurare.

Viteza de mișcare a mecanismului este egală cu viteza de curgere și cu consumul de gaz. Volumul acumulat se reflectă pe mecanismul de numărare; transmisia către acesta se realizează mecanic folosind o cutie de viteze sau un sistem de viteze.

Contorul cu turbină poate fi utilizat numai cu substanțe propulsoare curate - gaz, lichid sau abur în suspensie, cu condiția ca acestea să nu conțină particule solide

Pe lângă cele enumerate, există și alte dispozitive, dar acestea sunt utilizate, de regulă, în cercetarea științifică. Practic nu sunt implicați în sfera comercială.

Vă recomandăm să citiți și celălalt articol al nostru, unde am vorbit în detaliu despre cum să alegeți un contor de gaz pentru locuința dvs. Mai multe detalii - accesați legătură.

Instrumente pentru măsurarea cantităților de gaze

Dispozitivele de măsurare a debitului de gaz sunt împărțite în mai multe categorii pe baza metodei de calcul. Cele de viteză sunt folosite pentru a determina numărul volumetric al mediului studiat. Aceste aparate nu au camere de măsurare. Partea sensibilă este rotor (tangențial sau axial), care este antrenat în rotație de fluxul de materie.

Contoarele volumetrice depind mai puțin de tipul de produs. Dezavantajele lor includ complexitatea designului, prețul ridicat și dimensiunile impresionante. Aparatul este format din mai multe camere de măsurare și are un design mai complex. Acest tip de dispozitive este împărțit în mai multe tipuri - piston, lamă, angrenaj.

Este cunoscută o altă clasificare a contoarelor de cantitate de gaz, care include trei tipuri de dispozitive: rotativ, tambur și supapă.

Contoarele rotative au un randament mare. Acțiunea lor se bazează pe calcularea numărului de rotații ale lamelor din interiorul dispozitivului, indicatorul corespunde volumului de gaz. Principalele lor avantaje includ durabilitatea, independența față de electricitate și rezistența crescută la suprasarcini pe termen scurt.

Contoarele de gaz de tip tambur funcționează pe principiul deplasării. Indicatorii de corecție precum temperatura, compoziția gazului și nivelurile de umiditate nu sunt luați în considerare

Contoarele cu tambur constau dintr-o carcasă, un mecanism de numărare și un tambur cu camere de măsurare. Principiul de funcționare al dispozitivului de măsurare a consumului de gaz este de a determina numărul de rotații ale tamburului, care se rotește din cauza diferenței de presiune. În ciuda acurateței calculelor, acest tip de instrument nu a găsit o utilizare pe scară largă datorită dimensiunilor sale voluminoase.

Principiul de funcționare al ultimului tip de contoare, cunoscut sub numele de contoare cu supape, se bazează pe mișcarea unui despărțitor mobil, asupra căruia este acționată o diferență de presiune a unei substanțe. Dispozitivul este format din mai multe părți - un mecanism de numărare și distribuție a gazului, precum și o carcasă. Are dimensiuni mari, deci este folosit mai ales in viata de zi cu zi.

Concluzii și video util pe această temă

Cum funcționează debitmetrele de gaz vortex va fi discutat în următorul videoclip:

Măsurarea debitului de gaz este una dintre sarcinile cheie în producție. Piața debitmetrelor oferă un număr mare de dispozitive cu design și principii de funcționare diferite, care sunt potrivite și pentru nevoile casnice. Cu ajutorul lor, puteți determina aproape orice cantitate de lichid sau gaz, fără a fi nevoie de o instalare standard de calibrare specială.

Puteți completa materialul nostru cu informații interesante despre subiectul articolului, puteți pune întrebări sau puteți participa la discuție. Lasă-ți comentariile în blocul de mai jos.