Kā un ar ko mēra gāzes patēriņu: mērīšanas metodes + pārskats par visiem gāzes plūsmas mērītāju veidiem

Plūsmas mērītājs – ierīce vielas tilpuma vai masas plūsmas mērīšanai, tostarp dabasgāzes, degošu, agresīvu gāzu, gaisa atdalīšanas produktu mērīšanai. Plūsmas apjomu aprēķināšanu rūpniecības uzņēmumos vai sadzīvē var veikt arī bez speciālistu piesaistes.

Tālāk mēs pastāstīsim, kā un ar ko mēra gāzi, sniegsim šim nolūkam izmantoto ierīču aprakstu, kā arī aplūkosim galvenās gāzes patēriņa noteikšanas metodes.

Tiešā gāzes patēriņa mērīšanas metode

Gāzes tilpumu aprēķina kubikmetros, retāk izmanto citas masas vienības, piemēram, tonnas vai kilogramus, parasti tehnoloģiskām gāzēm.

Tiešā metode – tā ir vienīgā metode, kas nodrošina tiešu caurplūstošās gāzes tilpuma mērīšanu.

Pie ierīču, kas aprēķina vielas tilpuma vai masas plūsmu, vājajām pusēm pieder:

1. Ierobežota plūsmas mērītāju darbspēja piesārņotas gāzes apstākļos.
2. Pastāv liela bojājuma iespējamība plūsmas daļējas aizsprostošanas vai pneimatiskā trieciena rezultātā.
3. Augstas rotācijas skaitītāju izmaksas salīdzinājumā ar citām ierīcēm.
4. Lieli ierīču izmēri.

Šīs metodes daudzās priekšrocības atsver uzskaitītos trūkumus, tādēļ tā ir ieguvusi vislielāko izplatību pēc uzstādīto skaitītāju skaita.

Ar plūsmas mērītāja palīdzību var aprēķināt vielas tilpumu vai masu laika vienībā. Uzstādīšana uz slīpa cauruļvada posma ļaus samazināt mērījumu kļūdu.

To vidū – tieša gāzes tilpuma mērīšana, neatkarība no plūsmas ātruma grafika izkropļojumiem gan ieplūdē, gan izplūdē, kas ļauj samazināt UUG. Diapazona platums ir līdz 1:100. Šim nolūkam tiek izmantotas membrānas un rotācijas tipa ierīces. Tās var izmantot telpās ar uzstādītiem impulsa tipa katliem.

Netiešās mērīšanas metodes

Šīs metodes paredz, piemēram, vielas plūsmas ātruma aprēķināšanu caur noteiktu šķērsgriezuma laukumu. Lai iegūtu pēc iespējas precīzākus rezultātus, ir jāizlīdzina gāzes kustības ātrums.

Gāzes plūsmas mērīšana pēc spiediena starpības

Viens no visizplatītākajām un izpētītākajām gāzes plūsmas metodēm, kas balstīta uz sašaurinājuma ierīces izmantošanu, ir vairākas priekšrocības, tostarp plūsmas pārveidotāja mehānisma vienkāršība, kura darbība ir vērsta uz vielas spiediena starpības mērīšanu, kas plūst caur lokālu sašaurinājumu gāzes cauruļvadā. Aprēķinu veikšanai nebūs nepieciešami plūsmas mērīšanas stendi.

Neskatoties uz pilnīgas zinātniski tehniskās bāzes esamību, šai mērīšanas metodei ir vairāki būtiski trūkumi – neliels mērījumu diapazons, kas pat ņemot vērā vairāku robežu spiediena sensorus, nepārsniedz vērtību 1:10.

Standarta sašaurinājuma ierīces ražo pēc īpašas tehnoloģijas, ar augstām prasībām attiecībā uz raupjumu. To izmantošana ir atļauta tikai uz gludiem cauruļvadiem.

Hidrauliskās pretestības gāzes cauruļvados palielina jutību pret vidējoto ātrumu izmaiņu grafiku pēc dziļuma vai platuma plūsmā diafragmas ieejā. Taisno posmu garumam pirms sašaurinājuma ierīcēm jābūt vismaz 10 cauruļu būves nominālā diametra (DN) diametru.

Ātruma metode plūsmas noteikšanai

Šai metodei tiek izmantoti turbīnas tipa pārveidotāji. Šīm ierīcēm ir vairākas priekšrocības, tostarp mazi izmēri un svars, pieejama cena savā kategorijā.

Šīm ierīcēm nav jutības pret pneimatiskiem triecieniem. Plūsmas mērījumu vērtību diapazons ir līdz 1:30, kas ievērojami pārsniedz līdzīgo rādītāju sašaurinājuma ierīcēm.

TPR turbīnas plūsmas pārveidotājs var tikt izmantots vidē ar temperatūru no mīnus 200 līdz +200 °C, ja ierīce ir uzstādīta neagresīviem un vienfāzes kriogēniskiem šķidrumiem. Agresīviem šķidrumiem rādītājs būs no mīnus 60 līdz +50 °C.

Pie trūkumiem var minēt jutību, kaut arī nenozīmīgu, pret plūsmas kropļojumiem ierīces ieejā un izejā, pulsējošu gāzes plūsmu mērījumu rezultātu novirzi. Pie nelieliem plūsmas ātrumiem, diapazonā no 8 līdz 10 m³/h, plūsmas mērītāji ir nederīgi.

Ultraskaņas mērīšanas metode

Akustisko plūsmas mērītāju popularitāte, ar kuru palīdzību mēra gāzes daudzumu, jo īpaši komerciālajā uzskaitē, ir pieaugusi līdz ar mikroelektronikas attīstību. Akustiskajos plūsmas mērītājos nav kustīgu daļu, kā arī detaļu, kas izvirzās plūsmā, kas ievērojami palielina to uzticamību.

Mērījums tiek veikts plašā vērtību diapazonā, pateicoties ierīces spējai ilgstoši darboties no iebūvēta barošanas avota. Vietējās ierīces neatbilst visām nepieciešamajām prasībām, jo, lai izvairītos no gāzes plūsmas traucējumu ietekmes uz aprēķinu rezultātiem, ir jāizmanto tikai daudzstaru ultraskaņas plūsmas mērītāji.

Plūsmas mērītāju klasifikācija pēc darbības principa

Plūsmas mērītāji atšķiras pēc vairākiem parametriem, ieskaitot spiedienu, izmantotās gāzes veidu, temperatūras režīmu. Ierīce jāizvēlas atkarībā no lietošanas apstākļiem, kā arī izvirzītajiem uzdevumiem.

Mērierīces sastāv no tādām daļām kā pārveidotājs, kas atbild par spiediena starpību, savienojošais elements un manometrs.

Tips #1 – strūklas autogeneratorie plūsmas mērītāji

Šāda tipa plūsmas mērītājs, kas paredzēts arī dabasgāzes plūsmas mērīšanai, piemīt vairākas atšķirīgas īpašības. Ierīci aptver negatīvās atgriezeniskās saites, strūklas pieslēgumu biežums ir atkarīgs no gāzes plūsmas.

Uz strūklas plūsmas mērītāju bāzes ražotie skaitītāji tiek izmantoti komercuzskaitei bez iepriekšējas ekspertīzes.

1 – strūklas elements; 2 un 3 – pārveidotāji; 4 – signāla izdalīšanas ierīce; 5 – barošanas sprausla; 6 – darba kamera; 7 un 8 – darba kameras sienas; 9 – atdalītājs; 10 un 11 – vadības sprauslas; 12 un 13 – uztveršanas kanāli; 14 un 15 – izplūdes kanāli; 16 un 17 – atgriezeniskās saites kanāli; 18 – barošanas sprauslas paplašinājums; 19 – pakāpiens uz barošanas sprauslas

Strūklas autogeneratorā tipa plūsmas mērītājs ir pakļauts aizsērēšanai, tā trūkumu vidū ir arī pārveidošanas rādītāja nestabilitāte.

Šīm ierīcēm ir līdzīgi trūkumi kā virpuļu ierīcēm:

• atkarība no ātrumu grafika traucējumiem, ja tās tiek izmantotas komplektā ar sašaurinošām ierīcēm;
• masveida spiediena zudumi ir neatgriezeniski;
• plūsmas mērītāja galvenajai daļai ir milzīgi izmēri;
• ievērojama pārveidošanas rādītāja nestabilitāte.

Autogeneratorā plūsmas mērītāja priekšrocības neatšķiras no virpuļu ierīces, izņemot spēju strādāt ar piesārņotām gāzēm. Šie plūsmas mērītāji nav atraduši plašu praktisku pielietojumu komercuzskaitē.

Tips #2 – virpuļplūsmas mērītāji-skalotāji

Izceļ vairākas ierīču stiprās puses, tostarp veikto mērījumu precizitāti, nejutīgumu pret piesārņojumu un pneimatiskiem triecieniem, ekspluatācijas vienkāršību, kā arī ierīcē nav kustīgu daļu.

Ierīces iztur vissarežģītākos ārējos apstākļus, rādītāju precizitāte ir garantēta pie apkārtējās vides temperatūras līdz 500 grādiem pēc Celsija, maksimālais spiediena līmenis – 30 MPa

Ir zināmi arī būtiski šāda veida plūsmas mērītāju trūkumi – paaugstināta jutība pret mehāniskām svārstībām, spiediena kritums. Cauruļu diametram jāatrodas diapazonā no 15 līdz 30 cm.

Tips #3 – ultraskaņas plūsmas mērītāji

Ierīcei, kas pazīstama arī kā akustiskā, ir vairākas nenoliedzamas priekšrocības:

• hidrauliskās pretestības neesamība;
• ierīcē nav kustīgu daļu, kas pastiprina tā uzticamību;
• paaugstināta mehānisma izturība;
• ātra darbība.

Šāda veida plūsmas mērītājs balstās uz signāla pārejas laika starpības noteikšanu.

Ultraskaņas plūsmas mērītāju darbība nav atkarīga no temperatūras, apkārtējās vides spiediena, viskozitātes un elektrovadītspējas, kas garantē iegūto datu precizitāti.

Ultraskaņas sensori, kas atrodas pa diagonāli viens pret otru, veic uztvērēja un izstarotāja funkciju. Vairāku kanālu izmantošana kompensē plūsmas profila deformāciju.

Tips #4 – bungu plūsmas mērītāji

Šī ierīču kategorija parasti tiek izmantota laboratorijas pētījumu veikšanai. Spiediens, kas rodas bungas rotācijas laikā, noved pie sekcijas piepildīšanas ar gāzi un to sekojošas iztukšošanas.

Bungu skaitīšanas mehānismu (bez impulsu ģeneratora) pilnvērtīgai darbībai nav nepieciešams pastāvīgs barošanas avots, kas ir to nenoliedzama priekšrocība.

Bungas apgriezienu skaits ir proporcionāls gāzes kubiskajām vienībām, rādītājs tiek pārsūtīts uz skaitīšanas konstrukcijas ciparnīcu. Bungu plūsmas mērītājiem ir augsta mērījumu precizitāte.

Tips #5 – levitācijas ierīces

Tahometriskās ierīces kustīgā daļa griežas gultņos, ātrums ir vienāds ar gāzes tilpuma plūsmu. Apļveida kustības ātruma pārvēršana elektriskā signālā tiek veikta ar sekundārā pārveidotāja palīdzību, rezultāti tiek parādīti indikatorā.

Levitācijas uzskaites ierīces darbojas apstākļos no -30 līdz +50 grādiem pēc Celsija, vērtību kļūda atrodas diapazonā ± 1,5%

Levitācijas ierīces ir pieprasītas dabasgāzes patēriņa komerciālajā uzskaitē gan sadzīves, gan komunālajiem mērķiem.

Tips #6 – membrānas skaitītāji

Patents vienas no visizplatītākajām gāzes mērīšanas uzskaites ierīču izgatavošanai tika izdots deviņpadsmitā gadsimta otrajā pusē Anglijas teritorijā.

Mehāniskā gāzes skaitītāja darbības princips balstās uz kustīgo kameras membrānu stāvokļa izmaiņām gāzes ieplūdes brīdī. Pārmaiņus pārvietošanās notiek vielas ieplūdes un izplūdes laikā.

Membrānas tipa gāzes patēriņa uzskaites ierīce var sastāvēt no 2 vai 4 kamerām atkarībā no mērāmās vielas apjomiem un konstrukcijas.

Skaitīšanas mehānismu darbina reduktora un sviru sistēma. Mehānismiem ir plašs mērījumu diapazons – līdz 1:100.

Tips #7 – rotācijas ierīces

Mehāniskā tipa ierīcē mērīšanas kamerā atrodas divi rotori, kas sāk kustēties vielas spiediena ietekmē. Rotējošās daļas atrodas taisnā leņķī viena pret otru, un to sākotnējo atrašanās vietu fiksē sinhronizācijas riteņi.

Gāzes daudzums ir proporcionāls rotoru apgriezienu skaitam. Ar magnētiskās sakabes un reduktora palīdzību rotora rotācija tiek pārnesta uz skaitīšanas ierīci, kas uzkrāj izgājušās vielas tilpumu.

Rotācijas plūsmas mērītājam ir liela caurlaidspēja, un to izmanto komunālajos uzņēmumos, vidēja un maza apjoma gāzes patēriņa uzņēmumos.

Pie galvenajām rotācijas plūsmas mērītāju priekšrocībām var minēt augstu mērījumu precizitāti, ierīces kompaktumu, plašu plūsmas mērījumu diapazonu. Starp trūkumiem izceļ mehānisma trokšņainību, tā augstās izmaksas, jutību pret ārējiem faktoriem, tostarp piesārņojumu.

Tips #8 – turbīnas plūsmas mērītāji

Mehāniskā tipa ierīcei ir caurules posma forma, plūsmas mērītāja iekšpusē atrodas turbīna ar vārpstu un kustīgiem balstiem. Spēka ierīce kustas, pateicoties vielai, kas iet caur mērīšanas kameru.

Mehānisma kustības ātrums ir vienāds ar plūsmas ātrumu un gāzes patēriņu. Uzkrātais tilpums tiek atspoguļots uz skaitīšanas mehānisma, pārraide uz to tiek veikta mehāniski, izmantojot reduktoru, zobratu sistēmu.

Turbīnu skaitīšanas ierīci var izmantot tikai ar tīrām kustīgām vielām – gāzi, šķidrumu vai tvaiku suspensijas stāvoklī, ar nosacījumu, ka tās nesatur cietās daļiņas.

Papildus uzskaitītajiem, pastāv arī citas ierīces, taču tās parasti izmanto zinātniskajos pētījumos. Komercsēērā tās praktiski netiek izmantotas.

Mēs arī iesakām izlasīt mūsu citu rakstu, kurā detalizēti pastāstījām par to, kā izvēlēties gāzes skaitītāju mājai. Vairāk – pārejiet pa saiti.

Ierīces gāzes daudzuma mērīšanai

Ierīces gāzes plūsmas mērīšanai pēc aprēķina metodes iedala vairākās kategorijās. Ātruma tipa ierīces izmanto pētāmās vides tilpuma skaita noteikšanai. Šajās ierīcēs nav mērīšanas kameru. Jutīgā detaļa ir turbīna (tangenciāla vai aksiāla), kuru iedarbina vielas plūsma.

Tilpuma skaitītāji atšķiras ar mazāku atkarību no produkta veida. To trūkumos var minēt konstrukcijas sarežģītību, augsto cenu un iespaidīgos izmērus. Ierīce sastāv no vairākām mērīšanas kamerām un izceļas ar sarežģītāku konstrukciju. Šis ierīču tips tiek iedalīts vairākos veidos – virzuļveida, lāpstiņu, zobratu.

Ir zināma arī cita gāzes daudzuma skaitītāju klasifikācija, kas ietver trīs ierīču tipus: rotora, cilindra un vārstu.

Rotora skaitītājiem ir liela caurlaides spēja. To darbība balstās uz lāpstiņu apgriezienu skaita aprēķināšanu ierīces iekšienē, rādītājs atbilst gāzes tilpumam. Pie galvenajām priekšrocībām var minēt izturību, neatkarību no elektroenerģijas, paaugstinātu izturību pret īslaicīgām pārslodzēm.

Cilindra tipa gāzes skaitītāji darbojas pēc izspiešanas principa. Tādi koriģējošie rādītāji kā temperatūra, gāzes sastāvs un mitruma līmenis netiek ņemti vērā.

Cilindru skaitītāji sastāv no korpusa, skaitīšanas mehānisma un cilindra ar mērīšanas kamerām. Ierīces darbības princips gāzes patēriņa mērīšanai ir noteikt cilindra apgriezienu skaitu, kas griežas spiediena starpības dēļ. Neskatoties uz aprēķinu precizitāti, šis ierīču tips nav plaši izmantots to apjomīgo izmēru dēļ.

Pēdējā skaitītāju tipa, kas pazīstams kā vārstu tips, darbības princips balstās uz kustīgās starpsienas pārvietošanu, uz kuru iedarbojas vielas spiediena starpība. Ierīce sastāv no vairākām daļām – skaitīšanas un gāzes sadales mehānisma, kā arī korpusa. Tai ir lieli izmēri, tāpēc to galvenokārt izmanto ikdienā.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Par to, kā darbojas virpuļplūsmas gāzes plūsmas mērītāji, tiks runāts nākamajā videoierakstā:

Gāzes plūsmas mērīšana ir viens no galvenajiem uzdevumiem ražošanā. Plūsmas mērītāju tirgū ir milzīgs daudzums ierīču ar dažādām konstrukcijām un darbības principiem, kas būs piemērotas arī sadzīves vajadzībām. Ar to palīdzību var noteikt praktiski jebkuru šķidruma vai gāzes daudzumu, turklāt nebūs nepieciešama īpaša verifikācijas parauga iekārta.

Jūs varat papildināt mūsu materiālu ar interesantām ziņām par raksta tēmu, uzdot interesējošus jautājumus vai piedalīties diskusijā. Atstājiet savus komentārus zemāk esošajā blokā.