Hogyan és miben mérik a gázfogyasztást: mérési módszerek + minden típusú gázfogyasztásmérő áttekintése

Áramlásmérő – olyan eszköz, amely egy anyag térfogat- vagy tömegáramának mérésére szolgál, beleértve a földgázt, éghető, agresszív gázokat, levegőelválasztási termékeket. Az áramlási mennyiségek kiszámítását ipari vállalatoknál vagy háztartásokban szakemberek bevonása nélkül is el lehet végezni.

Ezután elmondjuk, hogyan és miben mérik a gázt, leírást adunk az erre a célra használt készülékekről, valamint áttekintjük a gázfogyasztás meghatározásának főbb módszereit.

A gázfogyasztás közvetlen mérési módszere

A gáz térfogatát köbméterben számolják, ritkábban más tömegmértékegységeket használnak, például tonnákat vagy kilogrammokat, általában a technológiai gázoknál.

A közvetlen módszer – az egyetlen módszer, amely biztosítja az áthaladó gáz térfogatának közvetlen mérését.

A térfogati vagy tömegáramot mérő készülékek gyengeségei a következők:

1. Az áramlásmérők korlátozott működőképessége szennyezett gáz esetén.
2. Nagy a meghibásodás valószínűsége az áramlás részleges elzáródása vagy pneumatikus ütés következtében.
3. A rotációs mérők magas költsége más készülékekhez képest.
4. Az eszközök nagy méretei.

Ennek a módszernek a számos előnye felülmúlja a felsorolt hátrányokat, aminek köszönhetően ez a módszer terjedt el a leginkább a telepített mérők számát tekintve.

Az áramlásmérő segítségével kiszámítható az anyag térfogata vagy tömege egységnyi idő alatt. A csővezeték ferde szakaszára történő telepítés csökkentheti a mérési hibát.

Ezek közé tartozik a gáz térfogatának közvetlen mérése, az áramlási sebességprofil torzulásaitól való függetlenség mind a bemeneten, mind a kimeneten, ami lehetővé teszi a Gázmérőegység csökkentését. A tartomány szélessége akár 1:100 is lehet. Erre a célra membrános és rotációs típusú készülékeket használnak. Impulzus típusú kazánokkal felszerelt helyiségekben is használhatók.

Közvetett mérési módszerek

Ezek a módszerek magukban foglalják például az anyagáram sebességének kiszámítását egy adott keresztmetszeti területen keresztül. A lehető legpontosabb eredmények eléréséhez ki kell egyenlíteni a gáz áramlási sebességét.

Gázáram mérése nyomáskülönbséggel

Az egyik legelterjedtebb és leginkább tanulmányozott gázáram-mérési módszer, amely egy szűkítő szerkezetet használ, számos előnnyel rendelkezik, beleértve az áramlás-átalakító mechanizmus egyszerűségét, amely a gázvezetékben lévő helyi szűkületen átáramló anyag nyomáskülönbségének mérésére irányul. A számítások elvégzéséhez nem lesz szükség áramlásmérő padokra.

A teljes tudományos-műszaki bázis megléte ellenére ennek a mérési módszernek több jelentős hátránya van – kis mérési tartomány, amely még a többtartományos nyomásérzékelők figyelembevételével sem haladja meg az 1:10 értéket.

A szabványos szűkítő szerkezeteket speciális technológiával gyártják, magas érdességi követelményekkel. Használatuk kizárólag sima csővezetékeken engedélyezett.

A gázvezetékekben lévő hidraulikus ellenállások növelik a rekesz bemeneténél a mélység vagy a szélesség szerinti átlagolt sebességek változási grafikonjára való érzékenységet. A szűkítő szerkezetek előtti egyenes szakaszok hosszának legalább a csőépítmény DN átmérőjének 10-szeresének kell lennie.

Sebességalapú áramlásmérési módszer

Ehhez a módszerhez turbinás típusú átalakítókat használnak. Ezek a készülékek számos előnnyel rendelkeznek, beleértve a kis méretet és súlyt, valamint a kategóriájukban elérhető árat.

Ezek az eszközök nem érzékenyek a pneumatikus ütésekre. Az áramlásmérés értéktartománya eléri az 1:30-at, ami jelentősen meghaladja a szűkítő szerkezetek hasonló mutatóját.

A TPR turbinás áramlásátalakító használható olyan közegben, ahol a hőmérséklet -200 °C és +200 °C között van, ha a készüléket nem agresszív és egyfázisú kriogén folyadékokhoz telepítették. Agresszív folyadékok esetén az érték -60 °C és +50 °C között lesz.

A hátrányok közé sorolható a készülék be- és kimeneténél fellépő áramlási torzulásokra való érzékenység, bár kismértékű, valamint a pulzáló gázáramok mérési eredményeinek eltérése. Kis áramlásoknál, 8 és 10 m³/h közötti tartományban az áramlásmérők működésképtelenek.

Ultrahangos mérési módszer

Az akusztikus áramlásmérők népszerűsége, amelyekkel a gáz mennyiségét mérik, különösen a kereskedelmi elszámolásban, megnőtt a mikroelektronika fejlődésével. Az akusztikus áramlásmérőkben nincsenek mozgó alkatrészek, valamint az áramlásba nyúló részek sem, ami jelentősen növeli a megbízhatóságukat.

A mérés széles értéktartományban történik, mivel a készülék hosszú ideig képes működni a beépített tápegységről. A hazai készülékek nem felelnek meg minden szükséges követelménynek, mivel a gázáramlás torzításának a számítási eredményekre gyakorolt hatásának elkerülése érdekében kizárólag többsugaras ultrahangos áramlásmérőket kell használni.

Áramlásmérők osztályozása működési elv szerint

Az áramlásmérők több paraméterben különböznek, beleértve a nyomást, a felhasznált gáz típusát és a hőmérsékleti tartományt. A készüléket a használati körülményektől és a kitűzött feladatoktól függően kell kiválasztani.

A mérőműszerek olyan részekből állnak, mint a nyomáskülönbségért felelős átalakító, a csatlakozó elem és a manométer.

1. típus – sugáráramlásmérők autogenerátoros áramlásmérők

Ez a típusú áramlásmérő, amely szintén a földgáz áramlásának mérésére szolgál, több megkülönböztető tulajdonsággal rendelkezik. A készüléket negatív visszacsatolás jellemzi, a sugár csatlakozásának gyakorisága a gáz áramlásától függ.

A sugáráramlásmérők alapján gyártott mérőket előzetes szakértői vizsgálat nélkül használják kereskedelmi elszámolásra.

1 – sugárelem; 2 és 3 – átalakítók; 4 – jelkivonó egység; 5 – tápfúvóka; 6 – munkakamra; 7 és 8 – munkakamra falai; 9 – elválasztó; 10 és 11 – vezérlőfúvókák; 12 és 13 – fogadócsatornák; 14 és 15 – lefolyócsatornák; 16 és 17 – visszacsatoló csatornák; 18 – a tápfúvóka kiterjesztése; 19 – lépcső a tápfúvókán

A autogenerátoros típusú sugáráramlásmérő eltömődésre hajlamos, hátrányai közé tartozik az átalakítási tényező instabilitása is.

Ezek a készülékek hasonló hátrányokkal rendelkeznek, mint az örvényáramlásmérők:

• a sebességprofil torzításától való függés, ha szűkítő elemekkel együtt használják;
• a tömeges nyomásveszteségek nem visszanyerhetők;
• az áramlásmérő fő része hatalmas méretekkel rendelkezik;
• az átalakítási tényező jelentős instabilitása.

A autogenerátoros áramlásmérő előnyei nem különböznek az örvényáramlásmérőétől, kivéve a szennyezett gázokkal való munkavégzés képességét. Ezek az áramlásmérők nem találtak széles körű gyakorlati alkalmazásra a kereskedelmi elszámolásban.

2. típus – örvényáramlásmérők

A készülékek számos erősséggel rendelkeznek, beleértve a mérések pontosságát, a szennyeződésekkel és pneumatikus ütésekkel szembeni érzéketlenséget, a könnyű kezelhetőséget, valamint a készülékben nincsenek mozgó alkatrészek.

A készülékek ellenállnak a legnehezebb külső körülményeknek, a mutatók pontossága garantált akár 500 Celsius-fokos környezeti hőmérsékletig, a maximális nyomásszint 30 MPa.

Ismertek az ilyen típusú áramlásmérők használatának jelentős hátrányai is – fokozott érzékenység a mechanikai rezgésekre, nyomásesés. A csőátmérő 15-30 cm közötti tartományban kell legyen.

3. típus – ultrahangos áramlásmérők

Az akusztikus néven is ismert eszköz számos vitathatatlan előnnyel rendelkezik:

• nincs hidraulikus ellenállás;
• a készülékben nincsenek mozgó alkatrészek, ami növeli a megbízhatóságát;
• a mechanizmus fokozott szilárdsága;
• gyors működés.

Az ilyen típusú áramlásmérő a jel áthaladási idejének különbségének meghatározásán alapul.

Az ultrahangos áramlásmérők működése független a hőmérséklettől, a környezeti nyomástól, a viszkozitástól és az elektromos vezetőképességtől, ami garantálja a kapott adatok pontosságát

Az ultrahangos érzékelők egymáshoz képest átlósan helyezkednek el, és vevő és adó funkciót látnak el. Több csatorna használata kompenzálja az áramlási profil torzulását.

4. típus – dobos áramlásmérők

Ezt a készülékkategóriát általában laboratóriumi kutatásokhoz használják. A dob forgása során keletkező nyomás a szektorok gázzal való feltöltéséhez és azok későbbi kiürítéséhez vezet.

A dobos számlálómechanizmusok (impulzusgenerátor nélkül) teljes körű működéséhez nincs szükség állandó áramforrásra, ami vitathatatlan előnyük

A dob fordulatszáma arányos a gáz köbegységeivel, az érték a számlálószerkezet számlapjára kerül. A dobos áramlásmérők nagy mérési pontossággal rendelkeznek.

5. típus – levitációs készülékek

A tahometrikus készülék mozgó alkatrésze csapágyakban forog, a sebesség megegyezik a gáz térfogatáramával. A körkörös mozgás sebességének elektromos jellé alakítását egy másodlagos átalakító végzi, az eredmények a kijelzőn jelennek meg.

A levitációs mérőeszközök -30 és +50 Celsius-fok közötti körülmények között működnek, az értékek hibája ± 1,5% tartományban van

A levitációs készülékek keresettek a földgázfogyasztás kereskedelmi mérésében, mind háztartási, mind közüzemi célokra.

6. típus – membrános mérők

Az egyik legelterjedtebb gázmérő készülék gyártására vonatkozó szabadalmat a tizenkilencedik század második felében adták ki Anglia területén.

A mechanikus áramlásmérő működési elve azon alapul, hogy a gáz beérkezésekor a mozgó kamramembránok helyzete megváltozik. A váltakozó mozgás az anyag be- és kiengedése során valósul meg.

A membrános típusú gázáramlásmérő készülék 2 vagy 4 kamrából állhat, a mérendő anyag mennyiségétől és a kialakítástól függően.

A számlálóberendezést reduktoros és karos rendszer működteti. A mechanizmusok széles mérési tartománnyal rendelkeznek – akár 1:100-ig.

7. típus – rotációs készülékek

A mechanikus típusú készülék mérőkamrájában két rotor található, amelyek az anyag nyomása alatt elindulnak. A forgó alkatrészek egymásra merőlegesen helyezkednek el, kezdeti helyzetüket szinkronizáló kerekek rögzítik.

A gáz mennyisége arányos a rotorok fordulatszámával. A rotor forgása mágneses tengelykapcsoló és reduktor segítségével átadódik a számlálóberendezésnek, amely az áthaladó anyag térfogatának összegzéséért felel.

A rotációs áramlásmérő nagy áteresztőképességgel rendelkezik, a közműszektorban, valamint közepes és kis gázfogyasztású vállalkozásokban használják.

A rotációs áramlásmérők fő előnyei közé tartozik a nagy mérési pontosság, a készülék kompaktsága és a széles mérési tartomány. A hátrányok között említik a mechanizmus zajosságát, magas költségét és a külső tényezőkkel – többek között a szennyeződéssel – szembeni érzékenységet.

8. típus – turbinás áramlásmérők

A mechanikus típusú készülék egy csőszakasz formájú, az áramlásmérő belsejében egy turbina található tengellyel és mozgó támaszokkal. A hajtószerkezet a mérőkamrán áthaladó anyag hatására mozog.

A mechanizmus mozgási sebessége megegyezik az áramlási sebességgel és a gáz áramlási mennyiségével. A felhalmozott térfogat a számláló mechanizmuson jelenik meg, ahová a hajtás mechanikus úton, reduktor és fogaskerékrendszer segítségével történik.

A turbinás számlálóberendezés csak tiszta mozgó anyagokkal – gázzal, folyadékkal vagy szuszpendált állapotban lévő gőzzel – használható, feltéve, hogy nem tartalmaznak szilárd részecskéket.

A felsoroltakon kívül más készülékek is léteznek, ezeket azonban általában tudományos kutatásokban használják. A kereskedelmi szférában gyakorlatilag nem alkalmazzák őket.

Javasoljuk, hogy olvassa el másik cikkünket is, amelyben részletesen bemutattuk, hogyan válasszon otthoni gázmérőt. További részletekért kattintson a linkre.

Gázmennyiség-mérő eszközök

A gázáramlás mérésére szolgáló eszközöket számítási módjuk szerint több kategóriába sorolják. A sebességmérőket a vizsgált közeg térfogati értékének meghatározására használják. Ezekben a készülékekben nincsenek mérőkamrák. Az érzékeny alkatrész a turbina (tangenciális vagy axiális), amelyet az anyag áramlása forgat.

A térfogati mérők kevésbé függnek a termék típusától. Hátrányaik közé tartozik a bonyolult felépítés, a magas ár és a tekintélyes méretek. A készülék több mérőkamrából áll, és bonyolultabb felépítésű. Ez a típus több fajtára oszlik – dugattyús, lapátos, fogaskerekes.

Ismert a gázmennyiségmérők másik osztályozása is, amely három típusú készüléket foglal magában: rotációs, dob- és szelepes.

A rotációs mérők nagy áteresztőképességgel rendelkeznek. Működésük a készülék belsejében lévő lapátok fordulatszámának számításán alapul, a mutató a gáz térfogatának felel meg. Fő előnyeik közé sorolható a tartósság, az elektromos áramtól való függetlenség, valamint a rövid idejű túlterhelésekkel szembeni fokozott ellenállás.

A dob típusú gázmérők kiszorítási elven működnek. Az olyan korrekciós tényezők, mint a hőmérséklet, a gáz összetétele és a páratartalom szintje, nem kerülnek figyelembevételre.

A dobos mérők házból, számlálószerkezetből és mérőkamrákkal ellátott dobból állnak. A gázfogyasztás mérésére szolgáló készülék működési elve a dob fordulatszámának meghatározásán alapul, amely a nyomáskülönbség hatására forog. A számítások pontossága ellenére ez a típusú készülék nem talált széles körű alkalmazásra a terjedelmes méretei miatt.

Az utolsó típusú, szelepesként ismert mérők működési elve a mozgatható válaszfal elmozdulásán alapul, amelyre az anyag nyomáskülönbsége hat. A készülék több részből áll – számláló- és gázelosztó szerkezetből, valamint házból. Nagy méretekkel rendelkezik, ezért főként a háztartásban használják.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Arról, hogy hogyan működnek az örvényáramlásos gázáramlásmérők, a következő videóban lesz szó:

A gázáramlás mérése az egyik kulcsfontosságú feladat a gyártásban. Az áramlásmérők piacán rengeteg különböző felépítésű és működési elvű készülék található, amelyek a háztartási igényekhez is alkalmasak. Segítségükkel gyakorlatilag bármilyen mennyiségű folyadék vagy gáz meghatározható, és ehhez nincs szükség speciális hitelesítő etalon berendezésre.

Ön kiegészítheti anyagunkat a cikk témájával kapcsolatos érdekes információkkal, felteheti a kérdéseit, vagy részt vehet a vitában. Hagyja megjegyzéseit az alábbi blokkban.