Как и в какво се измерва разходът на газ: методи за измерване + преглед на всички видове газови разходомери

Разходомер – устройство за измерване на обемния или масовия разход на вещество, включително природен газ, горими, агресивни газове, продукти на разделяне на въздуха. Изчисляването на обемите на потока в предприятия от промишлената сфера или в бита може да се извърши и без привличане на специалисти.

По-нататък ще разкажем как и в какво се измерва газът, ще дадем описание на уредите, които се използват за тази цел, а също така ще разгледаме основните методи за определяне на разхода на газ.

Пряк метод за измерване на потреблението на газ

Обемът на газа се изчислява в кубични метри, по-рядко се използват други единици за маса, като тонове или килограми, обикновено за технологични газове.

Пряк метод – това е единственият метод, който осигурява пряко измерване на обема на преминаващия газ.

Към слабите страни на уредите, изчисляващи обемния или масовия разход на веществото, се отнасят:

1. Ограничена работоспособност на разходомерите в условия на замърсен газ.
2. Съществува висока вероятност от повреда в резултат на частично прекъсване на потока или пневматичен удар.
3. Висока цена на ротационните счетчици в сравнение с другите уреди.
4. Големи габарити на устройствата.

Многобройните предимства на този метод преодоляват посочените недостатъци, поради което той е получил най-голямо разпространение по брой на инсталирани броячи.

С помощта на разходомер може да се изчисли обемът или масата на веществото за единица време. Инсталирането на наклонен участък от тръбопровода ще позволи да се намали грешката при измерване.

Сред тях – пряко измерване на обема на газа, липса на зависимост от изкривявания на графика на скоростите на потока, както на входа, така и на изхода, което позволява да се намали УУГ. Ширината на диапазона е до 1:100. За тази цел се прилагат уреди от мембранен и ротационен тип. Те могат да се използват в помещения с инсталирани котли от импулсен тип.

Косвени методи за измерване

Тези методи предвиждат изчисляване, например, на скоростта на потока на веществото през зададена площ на сечението. За получаване на максимално точни резултати е необходимо да се изравни скоростта на движение на газа.

Измерване на разхода на газ по спад на налягането

Един от най-разпространените и изучени методи за разход на газ, основан на използването на стесняващо устройство, има няколко предимства, включително простотата на механизма на преобразувателя на разхода, чието действие е насочено към измерване на спада на налягането на веществото, протичащо през местно стеснение в газовия тръбопровод. За извършване на изчисления не са необходими разходомерни стендове.

Въпреки наличието на пълна научно-техническа база, този метод на измерване има няколко съществени недостатъка – малък обхват на измерване, който дори с отчитане на многопределни сензори за налягане, не надвишава стойност 1:10.

Стандартните стесняващи се устройства се произвеждат по специална технология, с високи изисквания към грапавостта. Допуска се използването им изключително върху гладки тръбопроводи.

Хидравличните съпротивления в газовите тръбопроводи повишават чувствителността към графика на изменение на осреднените скорости по дълбочина или ширина на потока на входа в диафрагмата. Дължината на правите участъци пред стесняващите устройства трябва да бъде не по-малко от 10 диаметъра Ду на съоръжението от тръби.

Скоростен метод за определяне на разхода

За този метод се използват преобразуватели от турбинен тип. Тези уреди имат няколко предимства, включително малки размери и тегло, достъпна цена в своята категория.

При тези устройства липсва чувствителност към пневматични удари. Интервалът на стойностите на измерване на разхода е до 1:30, което значително надвишава аналогичния показател за стесняващите устройства.

ТПР преобразувател на разхода турбинен може да се използва в среда, при температура от минус 200 до +200 °C, ако устройството е инсталирано за неагресивни и еднофазни криогенни течности. За агресивни течности показателят ще бъде от минус 60 до +50 °C.

Към недостатъците може да се отнесе чувствителността, макар и незначителна, към изкривявания на потока на входа и изхода на уреда, отклонение на резултатите от измерванията на пулсиращи потоци газ. При малки разходи, в диапазон от 8 до 10 м³/ч, разходомерите са неработоспособни.

Ултразвуков метод за измерване

Популярността на акустичните разходомери, с помощта на които се измерва количеството газ, особено в търговското отчитане, нарасна с развитието на микроелектрониката. В акустичните разходомери липсват подвижни части, както и детайли, които излизат в потока, което значително повишава тяхната надеждност.

Измерването се извършва в широк диапазон от стойности поради способността на устройството да работи продължително време от вграден източник на захранване. Местните уреди не отговарят на всички необходими изисквания, тъй като за да се избегне влиянието на изкривяванията на газовия поток върху резултатите от изчисленията, е необходимо да се използват изключително многолъчеви ултразвукови разходомери.

Класификация на разходомерите по принцип на действие

Разходомерите се различават по няколко параметъра, включително налягане, вид на използвания газ, температурен режим. Устройството трябва да се избира в зависимост от условията на приложение, както и от поставените задачи.

Измервателните уреди се състоят от такива части като преобразувател, отговарящ за пада на налягането, свързващ елемент и манометър.

Тип #1 – струйни автогенераторни разходомери

Разходомерът от този тип, предназначен също за измерване на дебита на природен газ, има няколко отличителни характеристики. Уредът е обхванат от отрицателни обратни връзки, честотата на свързване на струята зависи от дебита на газа.

Броячите, произведени на базата на струйни разходомери, се прилагат за търговско отчитане без предварителна експертиза.

1 – струен елемент; 2 и 3 – преобразуватели; 4 – устройство за извличане на сигнал; 5 – дюза на захранване; 6 – работна камера; 7 и 8 – стени на работната камера; 9 – разделител; 10 и 11 – управляващи дюзи; 12 и 13 – приемни канали; 14 и 15 – дренажни канали; 16 и 17 – канали за обратна връзка; 18 – разширение на захранващата дюза; 19 – издатък на захранващата дюза

Разходомерът от струен автогенераторен тип е податлив на запушване, сред недостатъците му е и нестабилност на показателя на преобразуване.

Тези уреди имат сходни недостатъци с вихровите устройства:

• зависимост от изкривяванията на графика на скоростите, при условие на използване в комплект със стесняващи уреди;
• масовите загуби на налягане са невъзвратими;
• основната част на разходомера има огромни размери;
• значителна нестабилност на показателя на преобразуване.

Предимствата на автогенераторния разходомер не се различават от тези на вихровото устройство, с изключение на способността да работи със замърсени газове. Тези разходомери не са намерили широко практическо приложение в търговското отчитане.

Тип #2 – вихрови разходомери-счетчици

Открояват се няколко силни страни на уредите, включително точността на извършените измервания, липсата на чувствителност към замърсявания и пневматични удари, лекота на експлоатация, а в устройството също липсват подвижни части.

Уредите издържат на най-сложните външни условия, точността на показателите е гарантирана при температура на околната среда до 500 градуса по Целзий, максимално ниво на налягане – 30 МПа

Известни са и съществени недостатъци от използването на този тип разходомери – повишена чувствителност към механични колебания, спад на налягане. Диаметър на тръбите трябва да бъде в диапазона 15-30 см.

Тип #3 – ултразвукови разходомери

Устройството, известно още като акустично, има няколко неоспорими предимства:

• липса на хидравлично съпротивление;
• в уреда няма подвижни части, което усилва неговата надеждност;
• повишена здравина на механизма;
• бързо действие.

Разходомерът от този тип се базира на определяне на разликата във времето на преминаване на сигнала.

Работата на ултразвуковите разходомери не зависи от температурата, налягането на околната среда, вискозитета и електропроводимостта, което гарантира точността на получените данни

Ултразвуковите сензори, разположени по диагонал един спрямо друг, изпълняват функцията на приемник и излъчвател. Задействането на няколко канала компенсира деформацията на профила на потока.

Тип #4 – барабанни разходомери

Тази категория устройства се използва, като правило, за провеждане на лабораторни изследвания. Налягането, възникващо по време на въртене на барабана, води до запълване на секцията с газ и последващото им изпразване.

За пълноценната работа на барабанните броячни механизми (без импулсен генератор) не е необходим постоянен източник на захранване, което е тяхно неоспоримо предимство

Количеството обороти на барабана е пропорционално на кубичните единици газ, показателят се предава на циферблата на броячната конструкция. Барабанните разходомери притежават висока точност на измерване.

Тип #5 – левитационни устройства

Подвижната част на тахометричното устройство се върти в лагерите, скоростта е равна на обемния разход на газ. Преобразуването на бързината на кръговото движение в електрически сигнал се осъществява с помощта на вторичен преобразувател, резултатите се отразяват на индикатора.

Левитационните уреди за измерване функционират при условия от -30 до +50 градуса по Целзий, грешката на стойностите е в диапазона ± 1,5%

Левитационните уреди са търсени в търговското отчитане на потреблението на природен газ, както за битови, така и за комунални цели.

Тип #6 – мембранни счетчици

Патент за производство на един от най-разпространените уреди за измерване на газ бе издаден през втората половина на деветнадесети век на територията на Англия.

Принципът на действие на механичния разходомер се основава на промяна на положението на подвижните камерни мембрани в момента на постъпване на газа. Редуващото се преместване се осъществява по време на впускане и изпускане на веществото.

Уредът за отчитане на разхода на газ от мембранен тип може да се състои от 2 или 4 камери в зависимост от обемите на измерваното вещество и конструкцията.

Броячното устройство се задвижва от система на редуктор и лостове. Механизмите притежават широк диапазон от стойности за измервания – до 1:100.

Тип #7 – ротационни уреди

В устройството от механичен тип в измервателната камера са разположени два ротора, които започват да се движат под напор на веществото. Въртящите се детайли са разположени под прав ъгъл един спрямо друг, а тяхното начално местоположение се фиксира с помощта на колела-синхронизатори.

Количеството газ е пропорционално на броя обороти на роторите. С помощта на магнитна муфа и редуктор въртенето на ротора се предава на броячното устройство, което отговаря за натрупването на обема на преминалото вещество.

Ротационният разходомер притежава голяма пропускателна способност, използва се в комунални стопанства, предприятия със средни и малки обеми на потребление на газ.

Към основните предимства на ротационните разходомери могат да се отнесат високата точност на измерване, компактността на уреда, широкият диапазон на измерване на дебита. Сред недостатъците се открояват шумността на механизма, неговата висока цена, чувствителност към външни фактори, включително замърсяване.

Тип #8 – турбинни разходомери

Уредът от механичен тип има форма на отсечка от тръба, вътре в разходомера е разположена турбина с вал и движещи се опори. Силовото устройство се движи за сметка на веществото, преминаващо през измервателната камера.

Скоростта на движение на механизма е равна на скоростта на потока и на разхода на газ. Натрупаният обем се отразява на броячния механизъм, предаването към него се осъществява по механичен начин с помощта на редуктор, система от зъбни колела.

Турбинното броячно устройство може да се използва само с чисти движещи вещества – газ, течност или пара в суспендирано състояние, при условие, че не съдържат твърди частици.

Освен изброените, съществуват и други уреди, но те се използват, като правило, в научни изследвания. В търговската сфера те практически не са използвани.

Препоръчваме ви също да прочетете друга наша статия, в която подробно сме разказали как да изберете газомер за дома. Повече информация – отидете на линка.

Прибори за измерване на количеството газ

Устройства за измерване на разхода на газ по метода на изчисление се делят на няколко категории. Скоростните се използват за определяне на обемното число на изследваната среда. В тези уреди няма измервателни камери. Чувствителният елемент е турбинка (тангенциална или аксиална), която се задвижва в ротация от потока на веществото.

Обемните броячи се отличават с по-малка зависимост от типа на продукта. Към недостатъците им могат да се отнесат сложността на конструкцията, високата цена и внушителните размери. Уредът се състои от няколко измервателни камери, отличава се с по-сложна конструкция. Този тип уреди се делят на няколко вида – бутални, лопаткови, зъбни.

Известна е и друга класификация на броячите за количество газ, която включва три типа уреди: роторни, барабанни и клапанни.

Роторните броячи притежават голяма пропускателна способност. Действието им се основава на изчисляване на броя обороти на лопатките вътре в уреда, като показателят съответства на обема на газа. Към основните им предимства могат да се отнесат дълготрайността, независимостта от електроенергия, повишената устойчивост на краткотрайни претоварвания.

Газовите броячи от барабанен тип работят по принципа на изместване. Такива коригиращи показатели като температура, състав на газа и ниво на влажност не се вземат предвид.

Барабанните броячи се състоят от корпус, броячен механизъм и барабан с измервателни камери. Принципът на действие на уреда за измерване на потреблението на газ се състои в определяне на броя обороти на барабана, който се върти поради разлика в налягането. Въпреки точността на изчисленията, този тип уреди не намира широко приложение поради големите им размери.

Принципът на действие на последния тип броячи, известен като клапанен, се основава на преместване на подвижна преграда, върху която действа разлика в налягането на веществото. Уредът се състои от няколко части – броячен и газоразпределителен механизъм, както и корпус. Има големи размери, поради което се използва основно в бита.

Изводи и полезно видео по темата

За това как работят вихровите газови разходомери ще стане дума в следващото видео:

Измерването на разхода на газ е една от ключовите задачи в производството. На пазара на разходомери е представено огромно количество уреди с различни конструкции и принципи на действие, които ще подходят и за битови нужди. С тяхна помощ може да се определи практически всяко количество течност или газ, като при това няма да е необходима специална проверочна образцова инсталация.

Можете да допълните нашия материал с интересни сведения по темата на статията, да зададете въпроси, които ви интересуват, или да участвате в обсъждането. Оставете вашите коментари в разположения по-долу блок.