Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение расхода газового счетчика

Определение расхода газового счетчика

Особенности измерений объемов и. Коммерческие расчеты за количество потребленного газа ведутся по объему, приведенному к стандартным условиям: давлению 101,325 кПа и температуре 20° С. Пересчет рабочего объема в стандартный объем осуществляется по данным с датчика давления, температуры и первичного преобразователя расхода счетчика газа. поэтому задача объективного определения стандартного объема является многоплановой и зависит от точности счетчика газа, каналов измерений давления, температуры и точности вычисления стандартного объема. Точность учета количества газа пропорционально зависит от точности первичного преобразователя расхода газа. Кроме того, что первичные преобразователи расхода должны отвечать требованиям по точности измерений, каждый из них имеет свои особенности применения, которые должны быть учтены при их выборе. Выбор первичного преобразователя зависит от множества факторов, например, таких, как диапазоны рабочих температур, давлений, величины межповерочного интервала, стоимости монтажных и эксплутационных работ и целого ряда других.

В последние годы в связи с увеличением цен на природный газ до мирового уровня повышаются требования к объективности учета расходов газа и потребленных объемов.

Мембранные счетчики газа

Рассмотрим особенности конкретных первичных преобразователей расхода.

Принцип работы мембранных счетчиков основан на перемещении подвижных перегородок, разделяющих измерительные камеры, при поступлении газа в счетчик. Движение диафрагм передается через кулисный механизм на клапаны, управляющие процессом попеременного заполнения рабочих камер газом.

Патент на мембранные счетчики был выдан в Англии в 1844 году. Но и сегодня в области учета потребленного газа низкого давления в коммунальном хозяйстве мембранным счетчикам практически нет альтернативы.

— бытовые счетчики: G1,6; G2,5; G4 с диапазоном расходов от 0,016 до 6 м3/ч;

По диапазонам расходов и назначению мембранные счетчики газа подразделяются на:

— промышленные счетчики: G40, G65, G100 с диапазоном расходов от 0,4 до 160 м3/ч.

— коммунальные счетчики: G6; G10; G16; G25 с диапазоном расходов от 0,006 до 40 м3/ч;

Весь ряд бытовых и некоторые промышленные и коммерческие счетчики газа производятся на предприятии ООО „ЭЛЬСТЕР РУс Газ Прибор“ (г. Арзамас).

Погрешность измерений этих счетчиков составляет 3% в диапазоне от Qmin до 0,1Qnom и 1,5% в диапазоне от 0,1Qnom до Qmax.

Наибольшее распространие в области коммерческого учета газа в диапазоне расходов от 100 до 25000 м3/ч получили турбинные счетчики газа. Они реализуют косвенный метод измерений. Скорость вращения измерительного турбинного колеса в таких счетчиках пропорциональна расходу газа. Диапазон измерений этих счетчиков 1: 10, 1:20.

Турбинные счетчики газа

Турбинные счетчики газа выпускаются приборостроительными предприятиями в г. Арзамасе и фирмой ELSTER в Германии.

Достоинствами турбинных счетчиков газа является их высокая точность, надежность и простота эксплуатации. В целях избежания дополниетльной погрешности следует обеспечивать их работу приемущественно в непрерывном режиме.

В отличие от турбинных ротационные счетчики газа реализуют не косвенный, а прямой метод измерений объема газа, прошедшего через счетчик газа. Прямой метод измерений объема заключается в периодическом заполнении измерительной камеры, образованной корпусом счетчика, и вращающимися роторами, выполненными в виде восьмерки, газом, поступающим на вход счетчика и вытеснении этого объема на выход счетчика.

Ротационные счетчики газа

Следует отметить, что метрологические характеристики ротационных счетчиков газа не зависят от характера газового потока (его прямолинейности и однородности). Поэтому при их установке не требуется прямолинейных согласующих участков до счетчика и после счетчика, что упрощает и делает компактнее их монтаж.

Применение ротационных счетчиков серии RVG позволяет решить задачу обеспечения динамической точности при работе в импульсном режиме. Это достигается путем высокоточного конструктивного исполнения, обеспечивающего очень малые зазоры между корпусом и роторами. При прекращении потребления газа роторы останавливаются разрежением по входу счетчика, т.е. этот счетчик пригоден для прерывистого режима работы.

Квантометры

Предприятием ООО 2Газэлектроника» (г. Арзамас) по лицензии фирмы ELSTER (Германия) выпускаются ротационные счетчики RVG следующих типоразмеров:G16; G25; G40; G65; G100; G160; G25 Диапазон расходов до 1:10 Погрешность измерений не превышает 1% в диапазоне расходов от 0,1Qmax до Qmax и 2% в диапазоне расходов от Qmin до 0,1Qmax.

Квантометры по своему принципиальному устройству идентичны турбинным счетчикам газа. Число оборотов турбинного измерительного колеса пропорционально объемному расходу прошедшего через прибор газа.

В области промышленных измерений расхода газа при различных технологических процессах широкое применение нашли квантометры.

В настоящее время фирмаELSTER производит квантометры серий Q, QА и Qае в стальном или алюминиевом корпусе и с электронной счетной головкой соответственно.

Квантометры имеют б льшую погрешность измерений, чем турбинные счетчики газа. Допускаемые пределы погрешности квантометров составляют порядка ±3% в нижнем (от Qminдо 0,2Qmax) и ±1,5% в верхнем (0,2Qmaxдо Qmax) диапазонах измерений. При этой причине квантометры не допущены правилами Госстандарта для коммерческого учета газа. Квантометры применяют преимущественно для промышленных измерений расхода природного газа, сжатого воздуха, азота, водорода и кислорода, т.е. в технологических целях.

Для измерений больших расходов газа (свыше 2500 м3/ч) в настоящее время в отечественной практике наибольшее применение имеют измерители на сужающих устройствах.

Методы измерений больших расходов газа

Совокупность этих недостатков расходомеров на основе сужающих устройств обуславливает целесообразность применения турбинных счетчиков газа больших типоразмеров (Ду = 250 … 600 мм), которые позволяют измерять расходы газа вплоть до 25000 м3/ч при рабочем давлении до 10 МПа.

Тем не менее, метод определения расхода газа с помощью сужающих устройств имеет ряд недостатков. Точность этого способа измерений в большей степени зависит от точности и надежности работы датчиков перепада давления, которые в свою очередь имеют один известный существенный недостаток, заключающийся в крайне узком диапазоне измерений (соотношение Qmin/Qmaxне превышает 1/ , обусловленным наличием зоны нечувствительности в области малых расходов. Помимо малого диапазона измеряемых расходов существенными недостатками данного метода является сильная зависимость точности измерений от степени загрязненности сужающего устройства (шайбы) и стабильности его геометрии, а также малый межповерочный интервал (1 год) и необходимость прямолинейных участков трубопровода очень большой длины до и после сужающего устройства (от 7 до 62 Ду).

Читайте так же:
Марки счетчиков газа заводы изготовители

Значительный объем в общем производстве продукции фирмы ELSTER занимают турбинные счетчики газа, предназначенные для измерений больших расходов газа.

Турбинные счетчики газа серии TRZ

Каждый прибор проходит поверку (калибровку) на поверочном стенде низкого давления и получает доступ к эксплуатации. По желанию заказчика может быть проведена поверка при высоком (рабочем) давлении на природном газе.

Корпуса счетчиков газа турбинного типа серии TRZ, производимые фирмой ELSTER, выполнены из стали методом литья. Корпуса счетчиков газа с большими номинальными диаметрами (Ду = 250 … 600 мм) имеют сварную конструкцию. Для измерений расхода агрессивных технических газовых сред применяют стали, отвечающие специальным норма.

На погрешность измерений турбинного счетчика газа влияет конструкция и точность изготовления только измерительного патрона. Корпус счетчика не является составной частью внутреннего проточного канала. Поэтому не имеет влияния на величину его погрешности.

Турбинные счетчики газа серии TRZ имеют ряд конструктивных особенностей, которые делают их более удобными в эксплуатации. Одной из главных особенностей является наличие измерительного патрона, т.е. разбиение проточной части счетчика на прочный фланцевый корпус и заменяемый измерительный патрон.

В настоящий момент фирма «ГАЗЭЛЕКТРОНИКА» начинает освоение производства турбинных счетчиков газа серииTRZ типоразмеров G2500 (Qmax = 4000 м3/ч и G4000 (Qmax = 6500 м3/ч), рассчитанных на рабочее давление 1,6 Мпа и 6,3 Мпа. Конструкция этих счетчиков аналогична конструкции турбинных счетчиков газа, выпускаемых фирмой ELSTER. Измерительные патроны, устанавливаемые в эти счетчики газа, производятся и тарируются фирмой ELSTER, благодаря чему счетчики производства фирмы «ГАЗЭЛЕКТРОНИКА» полностью аналогичны по своим техническим характеристикам счетчикам, производимым фирмойELSTER.

Измерительный патрон выполнен в виде конструктивно законченного узла и может быть откалиброван в так называемых мастер-корпусах на испытательных стендах. Таим образом, за короткое время, прямо на месте эксплуатации может быть проведена замена старого загрязненного либо вышедшего из строя измерительного патрона, на новый, предварительно откалиброванный измерительный патрон. Кроме того, при помощи специального адаптера во фланцевом корпусе определенного типоразмера возможна установка измерительного патрона с меньшим номинальным внутренним диаметром для более точных измерений ограниченного количества газа. Это целесообразно при ограниченном во времени (временном) режиме измерений расхода газа, (например, если крупный потребитель еще не подключен к газовой сети, либо в случае летнего режима потребления газа).

Комплексно решить задачу расчета стандартного объема при коммерческих расчетах за газ позволяют измерительные комплексы. Состоящие из первичного прибора учета (рабочий объем газа) и электронного корректора объема газа (расчет нормированного объема газа при стандартных условиях), с помощью которых обеспечивается полноценный коммерческий учет газа. Пересчет рабочего объема и расхода к стандартному проводится посредством автоматической коррекции показаний счетчика газа по температуре, давлению и коэффициенту сжимаемости, с учетом вводимых значений относительной плотности газа, удельной теплоты сгорания газа в соответствии с ГОСТ 30319-96 и ПР 50.2.019.

Узлы коммерческого учета

Комплекс СГ-ЭК представляет собой готовый узел коммерческого учета газа, что обеспечивает простоту монтажа, аттестации и проверки функционирования. Комплекс имеет автономное электропитание (сроком службы 5 лет при обычной эксплуатации), межповерочный интервал 5 лет, сертификат Госстандарта России, свидетельство о взрывозащищенности, разрешение Госгортехнадзора на применение.

Измерительный комплекс СГ-ЭК включает в себя турбинный (вариант СГ-ЭК-Т) или ротационный счетчик газа (вариант СГ-ЭК-Р) и электронный корректор ЕК-88 со встроенным в корпус датчиком абсолютного давления; датчик температуры, установленный в корпус счетчика газа. Диапазон расходов газа комплекса соответствует диапазону расходов счетчика газа, диапазон давлений от 1 до 70 бар абс.

Корректор ЕК-88 имеет возможность ввода с клавиатуры данных по сертификату газа, влияющих на его плотность. Следует отметить, что реальный состав газа в рабочих условиях может отличаться от введенного с сертификата. Первичные преобразователи расхода турбинных или ротационных счетчиков в разной степени чувствительны к изменению реальной плотности. Поэтому с точки зрения обеспечения максимальной точности измерений в диапазонах расходов, где можно использовать комплекс СГ-ЭК и на основе турбинного и на основе ротационного счетчика, ротационный предпочтительно использовать на низком, а турбинный счетчик на среднем и высоком рабочем давлении.

Погрешность комплексов СГ-ЭК при измерениях объема газа не превышает 1,5% на базе турбинных счетчиков в диапазоне 1:5, на базе ротационных счетчиков в диапазоне 1:10.

— хранение среднечасовых значений рабочего и стандартного объема за предыдущие 6 месяцев, хранение среднечасовых значений давления и температуры, вычисление коэффициента сжимаемости по GERG-91 и NX-19 в зависимости от удельной теплоты сгорания газа;

Корректор ЕК-88 содержит интерфейс RS-232, позволяющий проводить дистанционную передачу данных измерений с помощью дополнительной аппаратуры в центры сбора и обработки информации. Корректор Е-88 обеспечивает так же:

— индикацию на 8-ми разрядном дисплее измеряемых и вычисленных параметров по запросу с клавиатуры.

— наблюдение за давлением и температурой (фиксацию основных параметров);

Таким образом, измерительный комплекс СГ-ЭК удовлетворяет всем основным требованиям, предъявляемым поставщиками и потребителями газа, и является простым и удобным в эксплуатации узлом коммерческого учета газа, позволяющим интегрировать его в действующие системы учета газа, и обладает функциональными возможностями построения АСУ и контроля потребления газа.

Важным достоинством комплекса СГ-ЭК является то. Что он поступает к потребителю в полной заводской готовности. Не требуется дополнителных затрат на приобретение комплектующих, не требуется услуг монтажных организаций для установки датчиков давления и температуры. Отсутствуют затраты на поверку отдельных составляющих узла коммерческого учета газа.

В одном из следующих номеров журнала планируется продолжение публикации на тему учета расхода газа и более подробное освещение общих и конкретных решений в этой области.

Читайте так же:
Замена счетчика газа самарагаз

6. 5. Измерение расхода газа

Одной из важнейших задач при транспортировке газа является измерение расхода газа, причем учет расхода газа на магистральных газопроводах необходим не только для коммерческих расчетов, но и как технологический параметр режима работы системы дальнего транспорта газа.

Основным методом измерения количества транспортируемого природного газа является метод определения перепада давления на сужающих устройствах, в качестве которых используются разного рода измерительные диафрагмы, сопла, трубки Вентури и т.д.

В качестве приборов определения расхода газа применяются и дифференциальные сильфонные самопишущие манометры (ДСС), и более современные микропроцессорные измерительные комплексы, например «Суперфлоу-II».

Формула для определения расхода газа имеет следующий вид:

, (6.1)

где — расход газа при нормальных условиях (= 1,0332 кгс/см, = 293,15 К), м/ч; — перепад давления на диафрагме, кгс/см; — температура газа, К; — коэффициент сжимаемости газа, характеризующий отличие реального газа от идеального; — коэффициент расхода сужающего устройства; — поправочный множитель на расширение измеряемой среды (коэффициент расширения); — плотность газа при нормальных условиях; — диаметр отверстия диафрагмы, мм.

Перечень формул, а также таблицы и графики, по которым определяются различные поправочные коэффициенты, входящие в формулы расчета газа (6.1), приведены в Правилах измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД 50-213-80. В этих Правилах также определены требования к исполнению и установке сужающих устройств на участках трубопроводов, требования к установке дифманометров и т.д.

Важнейшим преимуществом метода перепада давления является возможность поверки и аттестации первичных преобразователей расчетным путем по геометрическим данным сужающих устройств. Аттестация вторичных преобразователей производится стандартными методами.

Принцип действия ДСС основан на зависимости между измеряемым перепадом давления и упругой деформацией винтовых цилиндрических пружин, сильфонов или торсионной трубки. С помощью системы рычагов эта зависимость преобразуется в показание стрелки самопишущего прибора.

Микропроцессорные измерительные комплексы являются более современными, точными и надежными системами учета расхода газа. Общий вид измерительного трубопровода с диафрагмой и микропроцессорным измерительным комплексом приведен на рис. 6.18.

Рис. 6.18. Структурная схема системы измерения расхода газа

методом перепада давления

Стандартный измерительный комплекс («Суперфлоу-II») состоит из датчиков давления, перепада давления и температуры. Принцип действия комплекса основан на измерении перепада давления, давления, температуры и непрерывном автоматическом вычислении расхода и объема природного газа в соответствии с Правилами измерения расхода газа и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД 50-213-80.

Структурная схема комплекса «Суперфлоу-II» изображена на рис. 6.19. Сигналы от отдатчиков поступают на входы 1-7 вычислителя. При помощи мультиплексора сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь (АD) и затем в центральный процессор (СРU). Процессор, выполняя команды, записанные в предварительно-программируемом запоминающем устройстве (ЕЕРRОМ), обеспечивает автоматическое непрерывное определение и отображение показаний на жидкокристаллическом дисплее (LCD), вычисление расхода газа, дистанционную передачу показаний на компьютер, автоматическое фиксирование во времени и запоминание нештатных ситуаций, хранение и передачу месячных, суточных и часовых отчетов, ввод и запоминание параметров.

Рис. 6.19. Структурная схема стандартного измерительного комплекса «Суперфлоу-II»:

вх.1- вх.7 — аналоговые входы; MUX — мультиплексор; АD — аналого-цифровой преобразователь; CPU — центральный процессор; LCD — жидкокристаллический дисплей; RАМ — оперативное запоминающее устройство; ЕЕРRОМ — предварительно- програмирующее запоминающее устройство; RТС — часы реального времени; Serial RS232С — последовательный RS232С порт; СНIТ — переносной терминал; — выходной сигнал

Оперативное запоминающее устройство (RАМ) служит для хранения результатов вычислений и промежуточных величин в процессе вычислений. Встроенная литиевая батарейка (3,2 В) обеспечивает хранение данных в оперативном запоминающем устройстве и ход часов реального времени (RTC), в случае пропадания внешнего источника электроснабжения — в течение одного года.

Собственный блок бесперебойного питания с аккумуляторами (емкостью 10 А·ч) обеспечивает нормальную работу вычислительного комплекса в случае пропадания электроснабжения — в течение одного месяца.

Последовательный порт RS232С служит для приема и передачи данных с переносного терминала (СНIТ) или компьютера. При помощи ручного терминала или персонального компьютера со специальным программным обеспечением в вычислитель вводятся постоянные параметры:

— диаметр измеряемого трубопровода;

— диаметр отверстия диафрагмы;

— текущее время и дата;

— время цикла измерения;

— тип отбора давления (фланцевый или угловой);

— нормальная температура , нормальное давление и переменные параметры (обычно один раз в сутки);

— плотность измеряемого газа в нормальных условиях;

— содержание азота и углерода в измеряемом газе;

Переменные параметры вводят либо вручную (через переносной терминал или персональный компьютер), используя результаты лабораторных анализов газа, либо при наличии электронных приборов определения состава газа (хроматографов) и электронных барометров — автоматически.

Вычислитель имеет также программируемые дискретные выходные сигналы (), при помощи которых можно передавать данные о расходе в другие системы автоматики.

Относительная погрешность комплекса не превышает ± 0,5 %.

Определенное распространение начинает получать метод измерения расхода газа при помощи турбинных и ротационных счетчиков. Этот метод является более точным, особенно при небольших расходах газа, однако необходимость создания сложных поверочных установок сдерживает его распространение.

Структурная схема турбинного счетчика приведена на рис. 6.20. Принцип действия турбинных счетчиков заключается в преобразовании скорости потока газа в частоту вращения турбины, установленной в счетчике, которая в свою очередь преобразует ее в частоту электрических импульсов. Скорость потока газа, или частота импульсов, пропорциональна мгновенному объемному расходу газа, а количество импульсов — суммарному объему прошедшего через турбинный счетчик газа за определенный период времени.

Рис. 6.20. Структурная схема системы измерения расхода газа при помощи турбинного счетчика:

1 — турбинный счётчик; 2 — датчик температуры; 3 — датчик давления; 4 — электронный вычислитель

Учитывая, что турбинные счетчики обеспечивают измерение расхода газа при рабочих температурах и давлениях, их показания необходимо приводить к нормальным условиям по формуле:

, (6.2)

где — приведенный к нормальным условиям объем прошедшего газа, м; — объем прошедшего газа при рабочих температурах и давлениях (показания турбинного счетчика), м; — давление газа в счетчике, МПа; = 0,103 МПа — нормальное атмосферное давление; = 239,15 К — нормальная температура газа; — температура газа в счетчике, К; — коэффициент сжимаемости.

Читайте так же:
Как запустить газовый счетчик если он остановился

Следует отметить, что давление на выходе газораспределительных станций, где обычно устанавливаются турбинные счетчики, невелико (0,3-0,6 МПа), в связи с чем в практических расчетах коэффициент сжимаемости можно принимать равным единице.

Структурная схема системы измерения расхода газа при помощи турбинного счетчика состоит из турбинного счетчика, датчика давления, датчика температуры и электронного вычислителя, в качестве которого может использоваться вычислитель «Суперфлоу-II ET» (рис. 6.20).

В настоящее время существует еще целый ряд более совершенных приборов для измерения расхода газа, например, вихревые, ультразвуковые, щелевые расходомеры и др., однако, несмотря на определенные преимущества этих средств измерения, их применение ограничено, во-первых, из-за отсутствия методик измерения количества газа при помощи этих средств, а во-вторых, из-за невозможности их поверки без предварительно созданных специальных образцовых установок.

Приборы учета газа для частного дома

При отсутствии у потребителя прибора учета газа (счетчика), расход газа определяется в соответствии с установленными нормативами потребления. На территории каждого субъекта федерации действуют свои нормативы, утверждение которых производится в соответствии с Жилищным Кодексом РФ, но с учетом местных условий.

В этом случае плата за газ начисляется в зависимости от его использования (для отопления или приготовления пищи). Причем расход газа для приготовления пищи устанавливается в зависимости от количества лиц, зарегистрированных в жилом объекте, а расход газа на отопление определяется в зависимости от площади обогреваемого помещения.

Как измеряется расход газа

Плата за газ по нормативам взимается круглый год в одном и том же размере, независимо от отопительного сезона.

Нетрудно догадаться, что в этом случае за газ приходится переплачивать, ведь летом, даже в прохладную погоду, мало кто включает отопление, а квитанции за газ приходят и в это время года.
Опыт показывает, что установка газового счетчика позволяет экономить на оплате газа не менее 50% по сравнению с платой по нормативам потребления «голубого» топлива.

С чего начать установку счетчика

Установку приборов учета потребления газа производит компания, осуществляющая его поставку или организация, занимающаяся монтажом газового оборудования и имеющая допуск и лицензию на работу с газовым оборудованием.

Самостоятельно устанавливать счетчик газа нельзя. Это слишком опасно. А вот приобрести расходомер газа самому намного дешевле, чем оплачивать оборудование, предоставленное управляющей компанией. Для этого необходимо знать, какой именно прибор учета газа подходит для вашего дома.

Что такое «счетчик газа»?

Счетчиком газа называется прибор учета, предназначенный для измерения объема газа, прошедшего через сечение трубопровода. Большая часть газовых счетчиков, используемых в жилом секторе, показывают расход газа в м3. В промышленности используются также приборы учета, показывающие расход газа в килограммах.

Счетчики газа, с помощью которых можно определить расход газа в единицу времени (например, в час, или в минуту) называются расходомерами газа.

И счетчик газа, и расходомеры в быту часто ошибочно называют датчиками газа.

Есть еще один вид приборов, позволяющих производить учет потребления газа, называемых квантометрами. Их характерной особенностью является низкая точность, безотказность и надежность. Этот вид приборов учета применяется определения расхода газа на нужды технологического процесса и используется в промышленности для ведения внутрихозяйственных расчетов.

Как измеряется расход газа?

Измерение расхода газа производится прямым или косвенным методом.

Расходомер газа

При прямом измерении используются одна или несколько емкостей, попеременно заполняемых поступающим газом, а затем освобождающихся при его выходе. При этом учитывается количество заполнений. Для определения расхода газа их количество умножается на объем емкости. Заполнение емкостей производится с помощью мембран, позволяющих газу двигаться только в одном направлении.

При косвенном методе измеряется скорость потока газа при прохождении его через сечение трубопровода. Для этого используются различные приспособления, например, крыльчатки, турбинки и т.д.

Измерение скорости движения потока может производиться также с помощью ультразвука и учета количества вихрей, образующихся на теле обтекания прибора.

По принципу действия газовые счетчики делятся на 4 основные группы:

  • Мембранные
  • Ротационные
  • Вихревые
  • турбинные

Мембранные счетчики газа

Принцип работы мембранного счетчика газа

Корпус мембранного счетчика цилиндрической или прямоугольной формы состоит из двух герметично соединенных частей: верхней и нижней. К верхней части подходят два патрубка, по одному из которых газ поступает в прибор учета, а по другому патрубку выходит из него.
Внутри корпус с помощью мембран разделен на 2 или 4 измерительные камеры. Каждая мембрана состоит из металлической пластины и кожаного меха и может совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси прибора. Отсюда название «мехообразная камера».К каждой из них крепится кривошипный механизм, соединенный также с клапанным золотниковым механизмом расходомера. К клапанному механизму прикреплен также привод счетного устройства, расположенного снаружи счетчика.

Принцип действия мембранного счетчика основан на том, что при максимальном заполнении газом измерительной камеры ее объем увеличивается и приводит в движение шатунный механизм, который в свою очередь передает движение золотниковому клапану, перекрывающему подачу газа в наполненную камеру и переключающему его на заполнение второй порожней камеры.

Параллельно первая камера выбрасывает газ в газопровод, опорожняется и вновь готова к наполнению. Процесс повторяется.

При этом счетчик учитывает количество заполнений газом учетных камер, что позволяет (объем камер постоянен и известен) определить объем газа, прошедшего через прибор учета.

Среди достоинств мембранного счетчика следует отметить:

  • Широкий диапазон измерений, от 2,5 до 100 м3/ч что позволяет вести расход газа при его максимальном потреблении и при частичном использовании. Например, летом, расход газа может составлять всего лишь 5% от общего объема потребления топлива в отопительный сезон.
  • Высокая надежность: приборы практически не ломаются и рассчитаны на длительный срок эксплуатации
  • Длительный межповерочный период, составляющий для мембранных счетчиков 10 лет
Читайте так же:
Что такое правосторонний счетчик газа

Среди недостатков следует отметить внушительный размер и чувствительность к загрязнению газа.

На сегодняшний день мембранные счетчики газа являются самыми распространенными бытовыми приборами учета потребления «голубого топлива»

Ротационные счетчики газа

Принцип действия ротационного счетчика основан на вращении двух роторов, имеющих форму восьмерки и расположенных под углом 90 градусов по отношению друг к другу. Вращение роторов устроено так, что они поочередно отсекают определенное количество газа и выталкивают его в трубопровод.

Ротационные счетчики газа

Для определения расхода газа учитывается количество вращений роторов. Зная их, нетрудно определить общий расход газа через прибор учета.

Ротационные счетчики рассчитаны на расход газа от 10 до 1000 м3/час и чаще используются в промышленности. Для бытового сектора выпускаются приборы меньшего диапазона измерения от 4 м3/час.
Они обеспечивают высокую точность измерения, надежны и могут использоваться при резком изменении расходов.

Среди недостатков следует отметить шум, сопровождающий работу счетчика, чувствительность к пневматическим ударам, а также его довольно высокую стоимость.

Вихревые счетчики

Вихревые счетчики

Принцип действия вихревого счетчика газа основан на учете количества вихрей, возникающих вокруг обтекаемого тела, количество которых прямо пропорционально скорости движения потока газа. Для распознавания вихрей применяют пьезоэлектрические датчики.

В вихревом счетчике нет движущихся частей, что делает его нечувствительным к загрязнению газа. Прибор эффективен при измерении больших расходов газа и преимущественно используется в промышленности.

К тому же счетчик нуждается в подключении к электрической сети.

Турбинные счетчики

Турбинные счетчики

В основе действия измерительного прибора лежит использование турбины, вращающейся со скоростью, прямо пропорциональной скорости движения газового потока, проходящего через него.

Вращение турбины передается на счетную головку. Турбинный счетчик может работать в интервале температур от -40 до +70 С и рассчитан на расход от 5м3/час до 6500 м3/час.

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА

Процесс получения опытным путем численного соотношения между измеряемой величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения. Прибор, измеряющий количество вещества, протекающего через данное сечение газопровода за некоторый промежуток времени, называется счетчиком. При этом количество вещества определяют как разность двух последовательных показаний счетчика в начале и в конце этого промежутка. Показания счетчика выражают в единицах объема. Прибор, измеряющий расход газа, проходящего через данное сечение газопровода в единицу времени (ч), называется газовым расходомером; измерение в нем происходит по перепаду давления в сужающемся устройстве — диафрагме или сопле. Для определения расхода газа с давлением не более 0,1 МПа и температурой газа и окружающего воздуха 0—50°С используют ротационные счетчики.
В счетчике для получения сравниваемых результатов измерений расход газа приводит к нормальным условиям. При промышленных измерениях нормальными показателями считают температуру, равную 20 С, давление, равное 10 — 325 Па, и относительную влажность, равную 0. Объемный расход газа выражают в м/ч. Счетчики располагают по ходу газа после регуляторов давления газа, при использовании сужающих устройств (диафрагм) — до регуляторов давления и предохранительного запорного клапана, но после фильтров с целью уменьшения эрозии острой кромки диафрагм.
Ротационный счетчик состоит из измерителя, счетного механизма и дифферентного манометра. В чугунном корпусе измерителя расточены два полуцилиндра, в каждом из которых размещен один ротор, имеющий вид восьмерки. Располагают роторы взаимно перпендикулярно. В боковых стенках корпуса смонтированы подшипники — опоры для роторов. Газ поступает через верхний патрубок, давление газа в котором всегда несколько меньше, чем во входном. За счет этого перепада давления роторы вращаются. За один полный оборот пространство между стенками корпуса и ротора, являющееся измерительным объемом, наполняется дважды и дважды выталкивается газ из этого объема через нижний патрубок. Счетный механизм роликового типа закрыт герметичной крышкой и работает в газовой среде. Дифференциальный манометр служит для определений потерь давления газа в ротационном счетчике. По показываемому им перепаду давления можно судить о работе счетчика: резкое возрастание или колебания перепада свидетельствуют о его засорении. Для восстановления нормальной работы счетчик промывают. В зависимости от общего расхода на объекте монтируют один или два параллельно присоединенных ротационных счетчика.
В газовом расходомере перепад давления измеряют с помощью дифманометра. Сужающее устройство, выполняющее функции первичного преобразователя, устанавливают в газопроводе. При протекании через него газа скорость потока в суженном сечении повышается по сравнению с его скоростью в газопроводе. Увеличение скорости, а следовательно, и кинетической энергии вызывает уменьшение потенциальной энергии потока в суженном сечении. Соответственно и статическое давление в нем будет меньше, чем до него. Перепад давления связан с расходом квадратической зависимостью. В качестве сужающих устройств применяют стандартные диафрагмы, представляющие собой тонкий диск с отверстием круглого сечения, центр которого лежит на оси трубы. Сужение потока начинается до диафрагмы, и на некотором расстоянии от диафрагмы оно достигает минимума. Далее сечение потом постоянно расширяется до тех пор, пока не станет равным полному сечению трубопровода. При протекании газа через диафрагму за ней в углах образуется мертвая зона, где вследствие разности давлений возникает обратное движение газа, на преодоление которого затрачивается значительная часть энергии. При этом происходит потеря давления. Отбор давлений осуществляют с помощью двух отдельных отверстий, располоенных до и после диска диафрагмы в углах, образуемых ее плоскостью и внутренней поверхностью трубопровода. Дифманометры могут быть показывающими или самопишущими. Последние кроме устройства, записывающего перепад давления, могут иметь дополнительную запись давлений и интегратор. Привод диаграммы может быть от часового механизма или от синхронного микроэлектродвигатела. По конструктивному устройству дифманометры бывают сильфонные, поплавковые и трубчатые.

Измерение расхода по перепаду давлений на сужающем устройстве

Расходомеры переменного перепада давления

Для получения сравнимых результатов измерений объемный расход газа или пара приводят к стандартным условиям.

Читайте так же:
Принцип работы струйного газового счетчика

Приборы, измеряющие расход вещества, называют расходомерами. Приборы, измеряющие количество вещества, протекающее через данное сечение трубопровода за некоторый промежуток времени, называют счетчиками количества. При этом количество вещества определяется как разность двух последовательных показаний счетчика в начале и конце этого промежутка времени. Показания счетчика выражаются в единицах объема, реже — в единицах массы. Прибор, одновременно измеряющий расход и количество вещества, называют расходомером со счетчиком. Расходомер измеряет текущее значение расхода, а счетчик выполняет интегрирование текущих значений расхода.

В последнее время граница между счетчиками и расходомерами практически исчезает. Расходомеры оснащают средствами для определения количества жидкости или газа, а счетчики — средствами для определения расхода, что позволяет объединить счетчики и расходомеры в одну группу приборов — расходомеры.

Устройство (диафрагма, сопло, напорная трубка), непосредственно воспринимающее измеряемый расход и преобразующее его в другую величину, удобную для измерения (например, в перепад давления), называют преобразователем расхода.

Принцип действия расходомеров этой группы основан на зависимости перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, от расхода вещества.

При измерении расхода методом переменного перепада давления в трубопроводе, по которому протекает среда, устанавливают сужающее устройство (СУ), создающее местное сужение потока. Из-за перехода части потенциальной энергии потока в кинетическую средняя скорость потока в суженном сечении повышается. В результате статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед СУ. Разность этих давлений тем больше, чем больше расход протекающей среды, и, следовательно, она может служить мерой расхода. Перепад давления на СУ (рис. 78, а) равен

где — давление на входе в сужающее устройство; — давление на выходе из него.

Измерение расхода вещества методом переменного перепада давления возможно при соблюдении условий:

1) поток вещества заполняет все поперечное сечение трубопровода;

2) поток вещества в трубопроводе является практически установившимся;

3) фазовое состояние вещества, протекающего через СУ, не изменяется (жидкость не испаряется; газы, растворенные в жидкости, не десорбируются; пар не конденсируется).

Рис.5.78. Расходомеры переменного перепада давления:

а — структура потока проходящего через диафрагму; б — распределение статического давления р вблизи диафрагмы по длине трубопровода; / — сужающее устройство (диафрагма); 2 — импульсные трубки; 3 — -образный дифманометр; — сечение потока вещества, в котором не сказывается возмущающее воздействие диафрагмы; — сечение потока вещества в месте его наибольшего сжатия; в — сопло; г — сопло Вентури

В качестве сужающих устройств для измерения расхода жидкостей, газов, пара широко применяются стандартные сужающие устройства. К ним относят стандартную диафрагму, сопло ИСА 1932, трубу Вентури и сопло Вентури.

Стандартная диафрагма (далее — диафрагма) — диск с круглым отверстием, имеющий острую прямоугольную входную кромку.

Сопло ИСА 1932 (далее — сопло) — СУ с круглым отверстием, имеющее на входе плавно сужающийся участок с профилем, образованным двумя сопрягающимися дугами, переходящий в цилиндрический участок на выходе, называемый горловиной (рис. 78, в).

Расходомерная труба Вентури (далее — труба Вентури) — СУ с круглым отверстием, имеющее на входе конический сужающийся участок, переходящий в цилиндрический участок, соединенный на выходе с расширяющейся конической частью, называемой диффузором.

Вентури — труба Вентури с сужающимся входным участком в виде сопла ИСА 1932 (рис. 78, г).

Эти наиболее изученные средства измерения расхода и количества жидкостей, газа и пара могут применяться при любых давлениях и температурах измеряемой среды.

Установим диафрагму в трубопроводе так, чтобы центр ее отверстия находился на оси трубопровода (рис. 78, а). Сужение потока вещества начинается до диафрагмы, на некотором расстоянии за диафрагмой поток достигает своего минимального сечения. Затем поток постепенно расширяется до полного сечения. На рис. 78, б изображено распределение давлений вдоль стенки трубопровода (сплошная линия), а также распределение давлений по оси трубопровода (штрихпунктирная линия). Давление потока около стенок трубопровода после СУ не достигает своего прежнего значения на величину — безвозвратной потери, обусловленной завихрениями, ударом и трением (затрачивается значительная часть энергии).

Отбор статических давлений и возможен с помощью соединительных импульсных трубок 2, вставленных в отверстия, расположенные до и после диафрагмы / (рис. 78, а), а измерение перепада давления возможно с помощью какого-нибудь измерителя перепада давления (в данном случае -образного дифманометра 3).

Сопло (рис. 78, в) конструктивно изготовляется в виде насадки с круглым концентрическим отверстием, имеющим плавно сужающуюся часть на входе и развитую часть на выходе. Профиль сопла обеспечивает практически полное сжатие потока вещества и поэтому площадь цилиндрического отверстия сопла может быть принята равной минимальному сечению потока, т. е. . Характер распределения статического давления в сопле по длине трубопровода такой же, как и у диафрагмы. Такой же и отбор давлений и до и после сопла, как и у диафрагмы.

Сопло Вентури (рис. 78, г) конструктивно состоит из цилиндрического входного участка; плавно сужающейся части, переходящей в короткий цилиндрический участок; из расширяющейся конической части — диффузора. Сопло Вентури благодаря диффузору обладает меньшей потерей давления, чем диафрагма и сопло. Характер распределения статического давления в сопле Вентури по длине трубопровода такой же, как и у диафрагмы и сопла. Отбор давлений и осуществляется с помощью двух кольцевых камер, каждая из которых соединяется с внутренней полостью сопла Вентури группой равномерно расположенных по окружности отверстий.

Теперь уравнение объемного расхода для несжимаемой жидкости принимает вид:

С учетом введения поправочного коэффициента е, учитывающего расширение измеряемой среды, окончательно перепишем уравнение:

Для несжимаемой жидкости поправочный коэффициент е равен единице, при измерении расхода сжимаемых сред (газа, пара) поправочный коэффициент и определяется по специальным номограммам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector