Hur och i vad mäts gasförbrukning: mätmetoder + översikt över alla typer av gasflödesmätare

Flödesmätare – en anordning för att mäta volym- eller massflöde av ett ämne, inklusive naturgas, brännbara, aggressiva gaser, luftseparationsprodukter. Beräkning av flödesvolymer inom industrin eller i hushåll kan utföras utan att anlita specialister.

Därefter berättar vi hur och i vad gas mäts, beskriver instrumenten som används för detta ändamål, och går igenom de viktigaste metoderna för att bestämma gasförbrukning.

Direkt metod för att mäta gasförbrukning

Gasvolym beräknas i kubikmeter, mer sällan används andra massenheter som ton eller kilogram, vanligtvis för processgaser.

Direkt metod – är den enda metoden som möjliggör direkt mätning av volymen passerande gas.

Till svagheterna hos instrument som beräknar volym- eller massflöde av ämne hör:

1. Begränsad funktionalitet hos flödesmätare under förhållanden med förorenad gas.
2. Det finns en hög sannolikhet för haveri på grund av partiell blockering av flödet eller pneumatisk stöt.
3. Hög kostnad för rotationsräknare jämfört med andra instrument.
4. Stor dimension på enheterna.

De många fördelarna med denna metod uppväger de nämnda nackdelarna, vilket är anledningen till att den har blivit mest utbredd när det gäller antalet installerade räknare.

Med hjälp av en flödesmätare kan man beräkna volymen eller massan av ett ämne per tidsenhet. Installation på en lutande sektion av rörledningen minskar mätfelet.

Bland dessa – direkt mätning av gasvolym, oberoende av störningar i flödeshastighetsprofilen både vid in- och utlopp, vilket minskar UUG. Mätområdets bredd är upp till 1:100. För detta ändamål används instrument av membran- och rotationstyp. De kan användas i rum med installerade impulspannor.

Indirekta mätmetoder

Dessa metoder innefattar beräkning av exempelvis flödeshastigheten för ett ämne genom en given tvärsnittsarea. För att erhålla de mest exakta resultaten måste gasens hastighet jämnas ut.

Mätning av gasflöde genom tryckskillnad

En av de vanligaste och mest utforskade metoderna för gasflöde, baserad på en förträngningsanordning, har flera fördelar, bland annat enkelheten i flödesgivarens mekanism, vars funktion är att mäta tryckfallet för ämnet som strömmar genom en lokal förträngning i gasledningen. För beräkningarna krävs inga flödesmätande provbänkar.

Trots en fullständig vetenskaplig och teknisk bas har denna mätmetod flera betydande nackdelar – ett litet mätområde som, även med hänsyn till flerområdestryckgivare, inte överstiger värdet 1:10.

Standardförträngningsanordningar tillverkas med speciell teknik och höga krav på ytjämnhet. De får endast användas på släta rörledningar.

Hydrauliska motstånd i gasledningar ökar känsligheten för förändringsmönster hos medelhastigheter över djupet eller bredden av flödet vid inloppet till diafragman. Längden på raka sektioner före förträngningsanordningar måste vara minst 10 diametrar DN av rörkonstruktionen.

Hastighetsmetod för att bestämma flöden

För denna metod används turbintypomvandlare. Dessa instrument har flera fördelar, inklusive små dimensioner och låg vikt, samt ett överkomligt pris i sin kategori.

Dessa enheter är okänsliga för pneumatiska stötar. Mätområdet för flöde är upp till 1:30, vilket avsevärt överstiger motsvarande värde för förträngningsanordningar.

Turbinflödesomvandlare TPR kan användas i en miljö med temperatur från -200 till +200 °C, om enheten är installerad för icke-aggressiva och enfasiga kryogena vätskor. För aggressiva vätskor är intervallet från -60 till +50 °C.

Till nackdelarna hör en viss, om än ringa, känslighet för flödesstörningar vid in- och utloppet av instrumentet, samt avvikelser i mätresultaten för pulserande gasflöden. Vid låga flöden, i intervallet 8 till 10 m³/h, är flödesmätarna inte funktionsdugliga.

Ultraljudsmätmetod

Populariteten hos akustiska flödesmätare, med vilka mängden gas mäts, särskilt inom kommersiell mätning, har ökat med utvecklingen av mikroelektronik. Akustiska flödesmätare har inga rörliga delar eller detaljer som sticker ut i flödet, vilket avsevärt ökar deras tillförlitlighet.

Mätningen utförs inom ett brett intervall tack vare enhetens förmåga att arbeta under lång tid från en inbyggd strömkälla. Inhemska instrument uppfyller inte alla nödvändiga krav, eftersom för att undvika påverkan av gasflödesstörningar på beräkningsresultaten måste endast flerstråliga ultraljudsflödesmätare användas.

Klassificering av flödesmätare efter funktionsprincip

Flödesmätare skiljer sig åt i flera parametrar, inklusive tryck, typ av gas som används och temperatur. Enheten bör väljas beroende på användningsförhållanden och de uppställda målen.

Mätinstrument består av delar som en omvandlare som ansvarar för tryckfallet, en anslutningselement och en manometer.

Typ #1 – jetmätare självsvängande flödesmätare

Flödesmätare av denna typ, även avsedd för mätning av naturgasflöde, har flera utmärkande egenskaper. Instrumentet omfattas av negativ återkoppling, och strålens kopplingsfrekvens beror på gasflödet.

Mätare som tillverkats baserat på jetflödesmätare används för kommersiell mätning utan föregående granskning.

1 – strålelement; 2 och 3 – omvandlare; 4 – anordning för signalutvinning; 5 – matarmunstycke; 6 – arbetskammare; 7 och 8 – väggarna i arbetskammaren; 9 – separator; 10 och 11 – styrningsmunstycken; 12 och 13 – mottagningskanaler; 14 och 15 – avloppskanaler; 16 och 17 – återkopplingskanaler; 18 – expansion av matarmunstycket; 19 – avsats på matarmunstycket

Flödesmätare av självsvängande stråltyp är benägen att bli igensatt. Bland dess nackdelar finns även instabilitet i omvandlingsfaktorn.

Dessa instrument har liknande nackdelar som virvelmätare:

• beroende av hastighetsprofilens distorsion vid användning tillsammans med insnörningsanordningar;
• massiva tryckfallsförluster är irreversibla;
• huvuddelen av flödesmätaren har enorma dimensioner;
• betydande instabilitet i omvandlingsfaktorn.

Fördelarna med den självsvängande flödesmätaren skiljer sig inte från virvelanordningen, förutom förmågan att arbeta med förorenade gaser. Dessa flödesmätare har inte funnit bred praktisk användning inom kommersiell mätning.

Typ #2 – virvelflödesmätare

Flera styrkor hos instrumenten lyfts fram, inklusive mätnoggrannhet, okänslighet för föroreningar och pneumatiska stötar, enkel användning, och enheten har inga rörliga delar.

Instrumenten klarar de mest krävande yttre förhållandena, noggrannheten garanteras vid omgivningstemperaturer upp till 500 grader Celsius, maximalt tryck – 30 MPa

Det finns även betydande nackdelar med att använda denna typ av flödesmätare – ökad känslighet för mekaniska vibrationer, tryckfall. Rördiameter måste vara inom intervallet 15-30 cm.

Typ #3 – ultraljudsflödesmätare

Enheten, även känd som akustisk, har flera obestridliga fördelar:

• avsaknad av hydrauliskt motstånd;
• inga rörliga delar i enheten, vilket ökar dess tillförlitlighet;
• ökad mekanisk hållfasthet;
• snabb funktion.

Flödesmätaren av denna typ baseras på bestämning av tidsskillnaden för signalens passage.

Ultraljudsflödesmätarnas funktion är oberoende av temperatur, omgivningstryck, viskositet och elektrisk ledningsförmåga, vilket garanterar noggrannheten hos inhämtade data.

Ultraljudssensorer placerade diagonalt i förhållande till varandra fungerar som mottagare och sändare. Användning av flera kanaler kompenserar för deformation av flödesprofilen.

Typ #4 – trumflödesmätare

Denna kategori av enheter används vanligtvis för laboratorieundersökningar. Trycket som uppstår under trummans rotation leder till att sektioner fylls med gas och därefter töms.

För full funktion av trumräkningsmekanismer (utan pulsgivare) krävs ingen konstant strömkälla, vilket är en obestridlig fördel.

Antalet trumvarv är proportionellt mot gasens kubikenheter, värdet överförs till räknarens urtavla. Trumflödesmätare har hög mätnoggrannhet.

Typ #5 – levitations- enheter

Den rörliga delen av den takometriska enheten roterar i lager, hastigheten är lika med gasens volymflöde. Omvandlingen av rotationshastigheten till en elektrisk signal sker med hjälp av en sekundär omvandlare, resultaten visas på en indikator.

Levitationsmätare fungerar under förhållanden från -30 till +50 grader Celsius, mätavvikelsen ligger inom intervallet ± 1,5%

Levitationsmätare efterfrågas inom kommersiell mätning av naturgasförbrukning, både för hushålls- och samhällsändamål.

Typ #6 – membranräknare

Patent för tillverkning av en av de vanligaste gasmätarna utfärdades under andra hälften av 1800-talet i England.

Principen för en mekanisk flödesmätare bygger på att de rörliga kammarmembranen ändrar läge när gas strömmar in.  Växelvis förskjutning sker vid in- och utsläpp av mediet.

En membranflödesmätare för gas kan bestå av 2 eller 4 kammare beroende på volymen av det uppmätta mediet och konstruktionen.

Räkneverket drivs av ett system med växel och hävar. Mekanismerna har ett brett mätområde – upp till 1:100.

Typ #7 – rotationsinstrument

I en mekanisk apparat finns två rotorer i mätkammaren som börjar röra sig under tryck från mediet. De roterande delarna är placerade i rät vinkel mot varandra, och deras ursprungliga position fixeras med hjälp av synkroniseringshjul.

Mängden gas är proportionell mot antalet rotationer av rotorerna. Med hjälp av en magnetkoppling och en växel överförs rotorrotationen till räkneverket, som ansvarar för ackumulering av den passerade volymen.

Rotationsflödesmätare har hög kapacitet och används i kommunala anläggningar samt i företag med medelstor och liten gasförbrukning.

Till de främsta fördelarna med rotationsflödesmätare hör hög mätnoggrannhet, kompakt design och brett mätområde. Bland nackdelarna märks buller från mekanismen, hög kostnad och känslighet för yttre faktorer, inklusive smuts.

Typ #8 – turbinmätare

Den mekaniska apparaten har formen av ett rörsegment, inuti flödesmätaren finns en turbin med axel och rörliga lager. Kraftanordningen drivs av mediet som passerar genom mätkammaren.

Mekanismens rörelsehastighet är lika med flödeshastigheten och gasflödet. Den ackumulerade volymen visas på räkneverket, överföringen sker mekaniskt via en växel och ett kugghjulssystem.

Turbinräkneverk kan endast användas med rena rörliga medier – gas, vätska eller ånga i suspenderat tillstånd, förutsatt att de inte innehåller fasta partiklar.

Utöver de som nämns finns det andra apparater, men de används vanligtvis i vetenskaplig forskning. Inom kommersiell sektor används de nästan inte alls.

Vi rekommenderar även att du läser vår andra artikel där vi i detalj förklarar hur du väljer en gasmätare för hemmet. Mer information – följ länken.

Instrument för mätning av gasmängd

Anordningar för mätning av gasflöde efter beräkningsmetod delas in i flera kategorier. Hastighetsmätare används för att bestämma volymantalet av det undersökta mediet. Dessa instrument saknar mätkammare. Känslig detalj är turbin (tangential eller axial), som sätts i rotation av substansflödet.

Volymmätare kännetecknas av mindre beroende av produkttyp. Till deras nackdelar hör konstruktionens komplexitet, högt pris och imponerande dimensioner. Enheten består av flera mätkammare och har en mer komplex konstruktion. Denna typ av instrument delas in i flera slag – kolv, blad, kugghjul.

En annan klassificering av gasmätare är också känd, som omfattar tre typer av enheter: rotor-, trum- och ventilmätare.

Rotormätare har stor genomströmningskapacitet. Deras funktion bygger på att beräkna antalet varv av bladen inuti enheten, indikatorn motsvarar gasvolymen. Till deras främsta fördelar hör hållbarhet, oberoende av elektricitet, ökad motståndskraft mot kortvariga överbelastningar.

Gasmätare av trumtyp arbetar enligt förträngningsprincipen. Sådana korrigeringsindikatorer som temperatur, gassammansättning och fuktighetsnivå beaktas inte.

Trummätare består av ett hölje, en räknemekanism och en trumma med mätkammare. Funktionsprincipen för enheten för mätning av gasförbrukning består i att bestämma antalet varv av trumman, som roterar på grund av tryckskillnad. Trots beräkningarnas noggrannhet har denna typ av instrument inte fått bred användning på grund av sina skrymmande dimensioner.

Funktionsprincipen för den sista typen av mätare, känd som ventil, baseras på förflyttning av en rörlig skiljevägg, på vilken tryckskillnaden hos substansen verkar. Enheten består av flera delar – en räknemekanism och en gasdistributionsmekanism, samt ett hölje. Den har stora dimensioner, så den används främst i hushåll.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Om hur virvelgasflödesmätare fungerar kommer att diskuteras i nästa videoklipp:

Mätning av gasflöde är en av de viktigaste uppgifterna inom produktionen. På marknaden för flödesmätare finns ett stort antal enheter med olika konstruktioner och funktionsprinciper, som även lämpar sig för hushållsbehov. Med deras hjälp kan man bestämma praktiskt taget vilken mängd vätska eller gas som helst, utan att en speciell kalibreringsanläggning behövs.

Du kan komplettera vårt material med intressanta uppgifter om artikelns ämne, ställa frågor du är intresserad av eller delta i diskussionen. Lämna dina kommentarer i blocket nedan.