Целта на работата: Проучване на устройства за измерване на газовия поток, методи за измерване на потока, концепцията за класа на точност на устройството, сравняване на показанията на устройства от различни типове.

Теоретична основа.

Разходът е физическо количество, определя се от количеството течност или газ, преминаващи през тръба или канал за единица време. Разграничете обемния поток Q, когато количеството вещество се измерва в обемни единици, и масата M 9, когато се измерва в единици маса.

1. Ротаметър.

1.1. Устройството на ротаметъра е показано на фигура 12.1. В разклонителните тръби 1 и 8, свързани помежду си с болтови пръти 5, с помощта на капачни гайки 6 и уплътнения на салниковата кутия, е подсилена стъклена конична тръба 5, върху която директно се нанася скалата. Дължината на тръбата обикновено е в диапазона от 70 до 600 mm, а диаметърът е от 1,5 до 100 mm. За ограничаване на хода на поплавъка 4 са горните 2 и долните 7 ограничители.

Граници на приложение на конвенционални ротаметри с налягане в стъклена тръба 0,5-0,6 MPa, температура 100-150°C.

Предимства на ротаметрите: простота на устройство и работа; видимост на индикациите; надеждност в работата; лекота на използване за измерване на ниски дебити на различни течности и газове (по-специално агресивни), както и не-нютонови среди; значителен диапазон на измерване и сравнително еднаква скала.

Недостатъци: крехкост и непригодност за измерване на поток от вещества със значително налягане; връзка на уреда с мястото на измерване; само посочване на естеството на устройството (липса на запис и дистанционно предаване на показанията); неподходящ за измерване на високи дебити.

1.2. Поплавъци и тръби на ротаметри.

Основните елементи на ротаметъра - конична тръба и поплавък - образуват неговата проточна част. Формата на плувката може да бъде много разнообразна. Неговата класическа форма е показана на фигура 12.2, a. Поплавъкът има конична долна част (понякога с леко заоблен нос), цилиндрична средна част и дисков връх. Съществен недостатък на разглежданата форма на поплавъка е силната зависимост на калибровъчната характеристика от вискозитета на измерваното вещество. За да се намали тази зависимост, е полезно да се намали височината на горната дискова част на поплавъка и диаметърът на неговата цилиндрична част, така че да не е повече от 0,6-0,7 от диаметъра на горния диск (Фигура 12.2, b) . В по-малка степен влиянието на вискозитета засяга формата на намотката на поплавъка, показана на фигура 12.2, c, която сега е основното приложение. Ефектът на вискозитета се елиминира още по-силно с дискови и пластиновидни поплавъци, когато основното триене на потока възниква върху много малка странична повърхност на диска. Но теглото на такива поплавъци е много малко и е необходимо или да се увеличи дължината на цилиндричното тяло на поплавъка от едната или от двете страни на диска, или да се окачи допълнителен товар на пръта. Освен това такива поплавъци са нестабилни и, за да се избегне изкривяване и триене в стената на тръбата, те трябва да бъдат снабдени с водачи. Последните могат да бъдат от три вида: водачи, свързани с поплавъка и

движейки се с него (Фигура 12.2, d); неподвижни централни пръти, преминаващи през аксиалните отвори на поплавъците (Фигура 12.2, д); направляващи пръстени (два или един), обикновено фиксирани в горната или долната част на поплавъците (Фигура 12.2, f, g). Но за такива пръстени е необходимо използването на конични тръби с водещи ребра или ръбове. Но те имат две допълнителни предимства: осигуряването на турбуленция на потока, което спомага за намаляване на ефекта на вискозитета, и възможността за измерване на потока на непрозрачни течности (поради малката междина между направляващите ребра и пръстените).

Поплавъците са изработени от различни материали: неръждаема стомана, титан, алуминиеви сплави, флуоропласт-4 и различни пластмаси (в зависимост от обхвата на измерване и агресивността на измерваното вещество). Ако е необходимо, за да се намали масата на поплавъка, той се прави кух.

Имайте предвид, че съотношението на плътността на материала на поплавъка ρ kи измереното вещество p зависи от грешката, която възниква при промяна на плътността, причинена от промяна в температурата или налягането

вещества. Най-малката грешка ще бъде при.

В този случай при смяна ρ с ±10% допълнително

грешката ще бъде само ±0,4%. Такова съотношение не е трудно да се осигури при измерване на скоростта на потока на течност.

Вторият основен елемент на ротаметъра е измервателна конична тръба (с конус 0,001-0,01). Изработен е от химически устойчиво или термоустойчиво боросиликатно стъкло. Чувствителността на инструмента се увеличава с намаляване на ъгъла на конус на тръбата.

1.3. Уравнение на плаващо равновесие.

Три секции могат да бъдат разграничени в ротаметъра (Фигура 12.3): секцията, където смущаващият ефект на поплавъка върху потока започва да се отразява; тесен пръстеновиден участък на потока, където има максимална скорост; участъкът, в който завършва смущаващият ефект на поплавъка върху потока.

Вътрешни: SG-16M, SG-75M, TRSG, DROT;

Внесени: LG-K-Ex, TZ / FLUXI, TRZ, SM - RI - X.

Ротационни газомери:

Произвежда се в Русия по лиценз: RVG, ROOTS,

Внесени: RG-40, RG-100, RG-250, RG-400, RG-650, RG-1000, RL-2.5, RL-4.0, RL-6.0, RL-20, G - 2.5 RL, G -4 RL, G -6 RL, G -10 RL, DELTA, GMS, IMB (и трите последни подред: G -10, G -16, G -25, G -40, G - 65, G -100, G -160, G 250), някои видове имат G -400; G-650 и G-1000

Вихрови разходомери-броячи:

Вътрешен: VRSG-1. СВГ.М, ВИР-100;

Внесени: VORFLO, PhD TM, V-Bar TM

Ултразвукови газови разходомери:

Домашни: Обой-1, ГАЗ-001, Днепър-7, UBSG-001, UBSG-002.

Внос: Q - sonik, DANIEL, (“Курс-01” G -16-1000)

Мембранни газомери:

Домашни: SGB G -2,5 ... 4 ... 6, G 4 L, SGK-1,6; 2,5; 4.0;

Произвежда се в Русия по лиценз: NPM G -1.6; 2,5; 4.0; ВК-Г -1,6; 2,5; 4.0;

Внесени: SHD-1.6 SHD-2.5 (вместо SGM-1.6; 2.5);SGMN-1 G -6; NP -1,6…2,5…4, MKM G -6; G-2.5, G-4, KG-4, VK-G -1.6, 2.5, 4.0, 6.0, 10.0, 16.0, 25.0, 40.0, SN G -1.6, 2.5, 4.0, 6.0, "Магнол"; SN G -10..100; “Metrix” G -10, “Gallus -2000” G -1.6, G -2.5, G -4,

Струйни разходомери-газомери

Вътрешен: SG-1, SG-2;

Левитационни импулсни газомери

Вътрешен: LIS-1.

Барабанни газомери:

Домашни: GSB-400, RG-7000

Внесени: Ritter TG -01, TG -05, TG -1, TG -3, TG -5, TG -10, TG -20, TG -25, TG -50

Разходомери за постоянно диференциално налягане (ротаметри):

Вътрешен: RMA-01, RM-02, 04, 06, RMF-02, 04, 06, DPS

Внесени: VA -20, VA -30, SA -20, FA -20, DK -46, 47, 48, K -20, VA -10/1, VA -10/ S, H -250/ PTFE, H - 250/ М 9, Н-54, ДК-32, ДК-34, ДК-370;

10A1197/98, 10A6100, 10A5400, 10A3220/50.

Разходомери с променливо диференциално налягане (ограничителни устройства):

Вътрешен: Superflow, Hyperflow, 3095 MV

Импортирани:

Принципът на работа на разходомерите е както следва:

Турбинни газомери.

Те са направени под формата на тръба, в която е разположена винтова турбина, като правило, с леко припокриване на лопатките една от друга. В проточната част на корпуса има обтекатели, покриващи голяма част от сечението на тръбопровода, което осигурява допълнително изравняване на диаграмата на скоростта на потока и увеличаване на скоростта на газовия поток. Освен това се формира режим на турбулентен газов поток, поради което се осигурява линейност на характеристиките на газомера в широк диапазон. Височината на работното колело обикновено не надвишава 25-30% от радиуса. На входа на измервателния уред в редица дизайни е осигурен допълнителен изправител на потока, направен или под формата на прави остриета, или под формата на „дебел“ диск с отвори с различни диаметри. Инсталирането на решетка на входа на турбинния измервателен уред по правило не се използва, тъй като нейното запушване намалява площта на потока на тръбопровода, съответно увеличава дебита, което води до увеличаване на показанията на измервателния уред. Преобразуването на скоростта на въртене в работните колела в обемни стойности на количеството преминал газ се извършва чрез прехвърляне на въртенето на работното колело през магнитен съединител към броячния механизъм, в който чрез избиране на двойки зъбни колела (по време на калибриране) ), линейна връзкамежду скоростта на въртене на турбината и количеството преминал газ. Друг метод за получаване на резултата от количеството преминал газ, в зависимост от скоростта на въртене на турбината, е използването на магнитен индукционен преобразувател за показване на скоростта. Лопатките на турбината, когато преминават близо до преобразувателя, възбуждат в него електрически сигнал, поради което скоростта на въртене на турбината и честотата на сигнала от преобразувателя са пропорционални. С този метод преобразуването на сигнала се извършва в електронния блок, както и изчисляването на обема на преминалия газ. За да се осигури защита от експлозия на измервателния уред, захранването трябва да бъде направено с защита от експлозия. Използването на електронен блок обаче опростява въпроса за разширяване на обхвата на измерване на измервателния уред (за измервателен уред с механичен механизъм за броене 1:20 или 1:30), тъй като нелинейността на характеристиката на измервателния уред, която се проявява при ниски скорости на потока, лесно се елиминира чрез използване на частично линейно приближение на характеристиката (до 1:50), което не може да се направи в брояч с механична глава за броене. За измерване на разхода турбинните газомери SG-16M и SG-75M имат взривобезопасна конструкция импулсен изход(геркон) "сухи контакти на релето" с честота 1 имп./1куб.м. и невзривозащитен импулсен изход (оптрона) с честота на импулса 560 имп/м3.

Ротационен газомер.

Принципът на действие на измервателния уред е да се търкалят два ротора със специално профилирана форма (наподобяващи числото "осем") един върху друг под въздействието на газов поток. Синхронът на движение на роторите се осигурява от специални зъбни колела, свързани към съответния ротор и помежду си. За да се осигури точност на измерването, профилът на роторите и вътрешната повърхност на тялото на измервателния уред трябва да бъдат направени с висока точност, което се постига чрез използване на специални технологични методи за обработка на тези повърхности. Необходимо е да се подчертаят няколко предимства на тези видове измервателни уреди пред турбинните. Голям диапазон на измерените дебити (до 1:160) и ниска грешка при измерване на променливи дебити. Второто свойство ги прави незаменими за измерване на газовия поток на консумиращи "покривни" котли, работещи в импулсен режим. Всяка посока на газ през измервателния уред, Без изискване за прави участъци преди и след измервателния уред. Могат да бъдат оборудвани ротационни броячи RVG (както и "DELTA" и "ROOTS"), с изключение на обикновения нискочестотен сензор (тръстиков ключ) с честота на реакция 10 imp/m3, средночестотен E-300 с реакция честота до 200 имп./м3 ., а високочестотна до 14025 имп./куб.м.

Вихрови разходомери.

Принципът на действие се основава на ефекта от появата на периодични вихри, когато газовият поток тече около блъфово тяло. Честотата на отделяне е пропорционална на скоростта на потока и следователно на обемния поток. Вихрите могат да бъдат показани чрез анемометър с гореща жица (VRSG-1) или ултразвук (VIR-100, SVG.M). Според обхвата на измерване броячите заемат междинна стойност между турбинни и ротационни до 1:50. Поради факта, че в този тип измервателни уреди няма движещи се части, няма нужда от система за смазване, необходима за турбинни и ротационни измервателни уреди. Става възможно използването на този тип измервателни уреди за измерване на количеството кислород, което е абсолютно невъзможно да се измери с турбинни и ротационни измервателни уреди поради изгарянето на маслото в кислородна среда. Освен това горната граница на измерване на потока за този тип устройства е по-висока, отколкото за турбинните, например за DN = 200 mm. турбинните измервателни уреди се използват до 2500 m 3 / час, а VRSG-1 до 5000 m 3 / час.

Ултразвукови газови разходомери.

Принципът на действие е насочване на ултразвуковия лъч по посока на потока и срещу потока и определяне на разликата във времето за пътуване на тези два лъча. Разликата във времето е пропорционална на дебита на газа. До 2002 г. в Русия не се произвеждат ултразвукови разходомери за газ. Понастоящем се произвеждат ултразвукови разходомери "Обой-1" за дебит от 10, 16, 25, 40, 65, 100 m 3 / h, за тръбопроводи от 25 до 80 mm., За абсолютни налягания до 2 kgf / cm 2 , UBSG-001 за дебит от 0,1 до 16 m 3 / h, UBSG-002 за дебит от 0,16 до 25 m 3 / h Du = 1,1/4 2, (32 mm) и "GAZ-001" за тръбопроводи на по-голям диаметър (повече от 100 mm.) И за налягания до 60 kgf / cm 2, но производителят не е публикувал пълна гама от размери. Ултразвуков разходомер-брояч "Днепър-7" с надземни сензори излъчватели-приемници. Принципът на действие на разходомера-брояч се основава на преобразуването на Доплерова честотна разлика на ултразвукови отражения от движещи се нееднородности на потока, която е линейно зависима от скоростта на потока.

Мембранни газомери.

Принципът на действие на измервателния уред се основава на движението на подвижните прегради (мембрани) на камерите при постъпване на газ в измервателния уред. Входът и изходът на газа, чийто дебит се измерва, предизвиква променливо движение на мембраните и чрез система от лостове и редуктор задвижва броячния механизъм. Мембранните измервателни уреди имат голям диапазон на измерване до 1:100, но са проектирани да работят при ниско налягане на газа, обикновено не повече от 0,5 kgf / cm 2. Мембранните измервателни уреди са предназначени главно за измерване на газовия поток в къщи и вили. Ако турбинните и ротационните газомери са придружени от шум, свързан с въртенето на движещи се елементи, тогава мембранните измервателни уреди работят безшумно. Те не изискват смазване по време на работа, докато турбинните измервателни уреди се нуждаят от смазване на всяко тримесечие. Въпреки това, при високи скорости на потока над 25 m 3 / h, размерите на измервателните уреди стават доста големи.

Реактивни газомери.

Левитационен газомер.

Барабанни газомери.

Принципът на действие е, че под въздействието на спад на налягането на газа се върти барабан, разделен на няколко камери, чийто измервателен обем е ограничен от нивото на преградната течност. Докато барабанът се върти, различни камери периодично се пълнят и изпразват с газ. Предишни произведени барабани газомери GSB-160 до границите на измерване от 0,08-0,24 m 3 / h. GSB-400 до границите от 0,2-6 m 3 / h. - в момента не е наличен. Основна грешка при измерване 1.0%. Внесените броячи на барабани Ritter в Русия не са сертифицирани за всички стандартни размери, произведени от компанията, като правило те се използват като примерни средства. Основната грешка при измерване е 0,2%. Измервателни диапазони на всичките седем типоразмера от 1 l/h до 18000 l/h.

Разходомери за постоянно диференциално налягане (ротаметри)

Принципът на действие на разходомери от този тип се основава на факта, че плаващият (окачен) в потока поплавък променя вертикалното си положение в зависимост от дебита на газа. За да се осигури линейността на такова движение, площта на потока на сензора за поток се променя по такъв начин, че спадът на налягането да остане постоянен. Това се постига чрез факта, че тръбата, в която се движи поплавъкът, е направена конична с разширяване на конуса нагоре (ротаметри от типа RM) или тръбата е направена с прорез и буталото (стоилка), издигайки се нагоре, се отваря по-голяма площ на потока за потока (DPS-7.5, DPS-10). Ротаметрите се произвеждат главно за технологични цели, като правило имат голяма основна грешка от 2,5-4%, малък диапазон на измерване от 1:5 до 1:10. Произвеждат се ротаметри с конични стъкла (RM, RMF, RSB), пневматични (RP, RPF, RPO) и електрически (RE, REV) с индуктивен изход.

Променливи измерватели на пада на налягането (базирани на стеснителни устройства).

Hyperflow-3MP

Използването на стеснителни устройства за измерване на дебит и количество газ беше най-използваното доскоро. Въпреки това, малък диапазон на измерване на потока (1: 3) с грешка от ± 1,5%, приемлив за търговско измерване на газ, както и развитието на турбинни и ротационни газомери, донякъде отслабиха позицията на разходомери, базирани на стеснителни устройства. През последното десетилетие, поради разработването на нови сензори за налягане с големи диапазони на измерване и развитието на микропроцесорната технология, се появиха и успешно се внедряват няколко комплекса, базирани на стеснителни устройства, като Hyperflow-3MP, Superflow-2, масов разходомер модел 3095 MV. За тръбопроводи с голям диаметър, повече от 300-400 мм. този метод на измерване е доста конкурентен.

Суперпоток -2

Във всички горепосочени разходомери се измерват налягането и температурата на газа, спадът на налягането през стесняващото устройство (обикновено стандартизирани: диафрагми, дюзи, тръби на Вентури, но се използват и нестандартни измервателни инструменти) и обемните и масовите дебити на газ и количеството газ, преминало при редуцирани до нормални условия. В присъствието на мрежово захранванеразходомерът може да има токов сигнал, с автономно захранване, сигналът се предава чрез интерфейс RS-232 или RS-485.

По правило се произвеждат газомери, т.е. уреди за измерване на количеството преминал газ на база начисляване. Моментните разходи не се показват. Изключение правят LG-k-Ex, TRSG, DROT, VSRG-1, SVG.M, GAZ-001, в които се измерва дебитът, а количеството преминал газ се определя чрез интегриране на времето.

Чрез натиск:

мембранните газомери се произвеждат за малки свръхналягания до 0,5 kgf / sq. cm.

Ротационни и турбинни (SG-16M) до 16 kgf/sq.cm. и SG-75M до 75 kgf/sq.cm. Турбина LG-to-Ex до 25 kgf/sq.cm. ГАЗ-001 до 60 kgf/sq.cm, "Обой-1" до 2 kgf/sq.cm. WG до 1 kgf/sq.cm.

Приложимост за различни газове

Газове с плътност над 0,67 kg/m3, включително въздух, азот и други некорозивни газове.

Турбинните и ротационните кислородомери не са приложими.

Ултразвуковите, мембранните и вихровите устройства нямат фундаментални ограничения за работа по вид газ, но трябва да се има предвид, че по правило използването на кислород и водород изисква отделна сертификация, която измервателните уреди по правило нямат.

Всички броячи се калибрират във въздуха.

Газови метрологични стендове за други газове могат да се създават само в специализирани (закрити) предприятия. В Русия няма такива щандове.

Диаметри на тръбопровода:

Мембрана: 1/2 2, 3/4 2, 1 2, 1.1/4 2, 1.1/2 2, 2 2, 3 2, 4 2, 5 2.

Ротационни: RVG Du=50, 80, 100 мм.

Ротационни КОРЕНИ и ДЕЛТА: DN=40, 50, 80, 100, 150 мм.

Турбина: СГ-16М Ду=50, 80, 100, 150, 200 мм.

Турбина: LG-K-Ex Du=80, 100, 150, 200 мм.

Турбина: TZ / FLUXI, DN=50, 80, 100, 150, 200, 250, 300 мм.

Турбина: TRZ DN=50, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600 мм.

Вортекс: VRSG-1 Du=50, 80, 100, 125, 150, 200 мм.

Вортекс: SVG.M Du=50, 80, 100, 150, 200 мм.

Мастиленоструен: SG-1, SG-2 Du= 1/2 2 , 3/4 2 ,

Левитация: LIS-1 Du = 1/2 2

Ротаметри RM - Du=3, 6, 15, 40 mm; RP - Du=15, 20, 40, 70, 100 mm;

RE - DN=6, 10, 15, 25, 40, 70, 100 мм.

Разходомери с променливо налягане Стандартни отвори от 50 mm, нестандартни от 12,5 mm, неограничени горни граници.

Ултразвукови газомери-метри: Oboe - Du=25, 40, 65, 80 mm., UBSG - Du=1.1/4 2 . ГАЗ-001 - Ду=100, 125, 150 до 600 мм.

Въведение

Отчитането и контролът на използването на енергийни ресурси е мощен стимул за тяхното спестяване и най-важната задача в тази област е да се гарантира точността на резултатите от измерванията. Да анализираме съществуващи методиизмервания на газови обеми и формулиране на критерии за подпомагане на избора на оптимално устройство за конкретна ситуация. Нека разгледаме възможностите за използване на разходомери, разработени въз основа на тези методи за търговско отчитане на газ.

1. Газове, редуцирани до стандартни условия

Природният газ в момента е основното гориво. Консумира се в милиарди кубични метри. За този газ трябва да плаща както най-голямата топлоелектрическа централа, която консумира хиляди кубически метри на час, така и собственик на частна къща, която изгаря по-малко от кубически метър на ден. Цената на газа се определя за хиляда стандартни кубични метра. Какво представляват стандартните кубични метри? Твърдите вещества и течностите променят много малко обема си с увеличаване на налягането. Промяната в температурата в рамките на неговото състояние на агрегиране също не причинява значителна промяна в обема нито в течности, нито в течности. твърди вещества. Друго е положението с газовете. При постоянна температура увеличаването на налягането с една атмосфера води до намаляване на обема на газа наполовина, с две - с три, с три - с четири и т.н. Повишаването на температурата при постоянно налягане води до увеличаване на обема на газа, а намаляването му до намаляване. Исторически природният газ се продава и таксува в кубични метри. Това се дължи на факта, че обемните броячи се появиха по-рано. Както знаете, първите бяха измервателни уреди, използващи принципа на променлив спад на налягането (констрикционни устройства). Следващите измервателни уреди от турбинен тип също са обемни. По-точно те измерват дебита, но тъй като измерването се извършва в определена изчислима секция, тези методи могат да се считат за обемни. По този начин по-голямата част от измервателните уреди (могат да бъдат наречени още камерни, ротационни, вихрови, струйни, ултразвукови и т.н.) измерват обема на газа, протичащ през тръбата. Кориолисовите измервателни уреди, които директно измерват масата на газа, се появиха сравнително наскоро и поради тяхната цена не намериха широко приложение. Явно докато свърши природният газ, разходите му ще се измерват с обемни измервателни уреди. През зимата през газопровода протича по-малък обем газ, отколкото през лятото. Налягането в газопроводите се поддържа от компресорни станции. Ако в компресорната станция работят два компресора, тогава обемът на газа в тръбата ще бъде по-малък, отколкото при работещ един компресор. Въпреки че по отношение на масата, това могат да бъдат същите количества като през зимата, през лятото или с повече високо наляганев газопровода, който е на по-ниска. Очевидно е, че обемите газ трябва да бъдат преизчислени за някои общи условия на налягане и температура за всички. Бяха установени такива еднакви условия за всички и за изпълнението на тези условия от всички без изключение те бяха заложени в GOST 2939. Този GOST казва, че „обемът на газовете трябва да бъде намален до следните условия: а) температура 20 ° C (293,15 ° TO); б) налягане 760 mm Hg. Изкуство. (101325 N/m ²)…». Понастоящем е установена следната терминология: обемът на газа, измерен в газопровода, се нарича „обем при работни условия“ или „работен обем“, а обемът на газа, преизчислен в съответствие с GOST, се нарича „намален обем“. до стандартни условия” или “стандартен обем”. Понякога се използва терминът "обем, намален до нормални условия", но този термин е погрешен, тъй като нормалните условия се различават от стандартните условия с температура, равна на 0 ° C (273,15 ° K), а не на 20 ° C (293,15 ° K) . Поведението на газ при различни параметри се описва от единния закон за газа

V1 / T1 = P2V2 / T2 (1)

където P - абсолютно налягане на газа, atm., T - температура на газа в абсолютна скала, V - обем на газа, m3. Ако разгледаме лявата страна на формула (1) като състоянието на газа при стандартни условия, а дясната страна като състоянието на същия газ при работни условия, тогава формулата за изчисляване на обема при стандартни условия ще изглежда така :

st \u003d TstPrVr / TrRst (2)

Заместване на стойностите на температура 293,15 ° K и налягане, равно на 1 atm, известни за стандартни условия. получаваме формула за привеждане на обема газ до стандартни условия (3)

st \u003d 293,15 PrVr / Tr (3)

За да се приведат измерените дебити към стандартни условия, формула (2) ще приеме формата

st \u003d 293,15 PrQr / Tr (4)

За по-голяма яснота даваме пример за изчисление. Да приемем, че дебитомерът показва 1000 m3 за 2 часа. Температура на газа +60°С и свръхналягане 8 атм. Нека определим на какво е равен измереният обем газ при стандартни условия. За да направите това, заместваме стойностите във формула (3), като вземем предвид, че температурата трябва да бъде в ° K и 1 atm трябва да се добави към излишното налягане. st = 293.15 9 ​​​​1000 / 333.15 = 7919.4 st.m3 (4)

Ще направим същото за дебита, като се има предвид, че дебитът в нашия случай ще бъде 500 m3 / h при работни условия st = 293.15 9 ​​​​500 / 333.15 = 3959.7 st.m ³/ час (5).

По този начин обемът и потокът газ, измерени в газопровода, се наричат ​​работен обем и работен поток. Тази информация не може да се използва за фактуриране. Те трябва да бъдат приведени в съответствие с GOST 2939. Обемът и дебитът на газа, преизчислени в съответствие с GOST 2939, се наричат ​​обем (дебит), намален до стандартни условия. Или накратко стандартен обем и стандартен поток.

2. Същността на измерването на обема на газовете

При обикновени определяния на количеството газове се измерва обемът, зает от газ в стъклен съд, обикновено разделен на куб. сантиметри при 15°C, температура и налягане на газа; след това, имайки, според таблиците, теглото на един куб. сантиметър от даден газ при наблюдаваните температура и налягане, намерете теглото на газа по формулата: теглото на тяло във вакуум е равно (в метрична мярка) на произведението на неговия обем по плътността (или теглото на единица обем). Но плътността на газа обикновено се разбира като съотношението на теглото на газа към теглото на равен обем въздух, взето при нормални условия, тоест при температура 0 ° C и налягане 760 mm. Обърнете внимание, че за идеален газ, следващ закона на Бойл-Мариот, който се разглежда при обикновени дефиниции, всеки газ, достатъчно отдалечен от втечняване; това съотношение няма да се промени при различна температура и налягане. Освен това е очевидно, че за да се получи теглото на един куб. cm от този газ, трябва да умножите неговата плътност (по отношение на въздуха) по теглото на един кубичен метър. виж въздух. Точно определяне на плътността на газа и теглото на един кубичен метър. cm въздух, както и директното претегляне на газ, надхвърлят редица конвенционални определения, тъй като за такива определения е необходимо да има големи количества газ и везни, които позволяват най-висока степен на точност на претеглянето.

За точността на измерване на газовете подробни данни има в докладите на проф. Менделеев: „За еластичността на газовете“ (1875) и „За теглото на един литър въздух“. Дефинициите на Regnault за плътност на газа и кубично тегло. cm въздух все още се счита за пример; така, например, най-новите дефиниции на теглото на куба. см въздух. Джоли, Ледюк и лорд Рейли трябва да получат същата тежест като Реньовски. Според изчисленията на Д. Менделеев („Вр. Ч. П. М. и В.“), средната най-вероятна стойност за теглото на куб. cm сух въздух без въглероден диоксид:

л0 = 0.131844gg ± 0,00010 g, където ж- ускорение на гравитацията; за географската ширина на Санкт Петербург. л0 = 1,29455 ± 0,000010Ж.

Методът на Regnault за определяне на плътността на газовете се състои в следното: от няколко стъклени топки с вместимост около 10 литра, приготвени в същото предприятие при еднакви условия, се избират двете най-близки по вместимост; еднакви фитинги с кранове бяха прикрепени към тях върху мастика. Първо, външният обем на топките се изравнява по този начин: двете топки се пълнят с вода, след това се окачват на две рамена на точни везни и след балансиране на везните се потапят в обща баня с вода. Поради непълното равенство на външните обеми балансът на везните, разбира се, беше нарушен, за да се възстанови което беше необходимо да се добави малко тегло към едната страна на везните Р. След това беше избрана такава стъклена тежест, която просто беше изгубена във водата стрRegnault окачи тази допълнителна тежест от по-малката топка, отново балансира топките във въздуха и след това отново потопи двете топки във вода и тъй като балансът не беше нарушен, това беше пълното равенство на външните обеми на двете топки. По този начин Regnault елиминира голяма корекция за загубата на тегло на топките във въздуха, която ще зависи от промените в температурата, налягането и влажността на въздуха в помещението, където са направени претеглянията; и наистина, балансът на везните с празни (без въздух) затворени топки не беше нарушен в продължение на много дни. След това една от топките се поставя във вана с топящ се лед, тръба с трипътен кран и две тръби се завинтват върху сферичните фитинги, едната от които води до диференциален барометър, другата отива към друг трипътен кран , който свързва вътрешността на стъклената топка или с помпа за разреждане, или с резервоар, съдържащ сух газ. Разреждайки газа вътре в топката и напълвайки отново топката с газ от резервоара с помощта на втория трипътен вентил, докато стане сигурно, че останалият въздух е отстранен, Regnault направи силно разреждане за последен път, разкачи стъклената топка с помощта на вторият троен вентил с помпа, отчита разликата в нивото в диференциалния барометър; след това затвори кранчето на гърлото на стъкления глобус. По този начин топката в момента на затваряне на крана съдържа обема V0 разреден газ при 0° и налягане ч. След това допълнителните части бяха развити и топката с разредения газ беше окачена, както преди, на везните. След известно време температурите на двете топки бяха сравнени, техните обеми също, някаква допълнителна тежест отстрани на топката с разреден газ възстанови баланса на везните.

След това Реньо взе същата топка, постави я отново във вана с топящ се лед и с помощта на допълнителни части напълни топката с газ вече под налягане ч,равно на атмосферното налягане; когато температурата можеше да се счита за постоянна, клапанът в гърлото на топката беше затворен и допълнителните части бяха отстранени. Очевидно е, че този път в топката е въведен обем газ V0 при 0° и налягане Ч-ч.

При повторно претегляне на кантара трябваше да го махна ПG; Очевидно това е теглото на газа, въведен във втория експеримент. Според закона на Мариот следва, че теглото на газ със същия обем, но при налягане 760 mm, ще бъде П.Поради факта че зблизо до 760 и чмного малко, разбира се, не може да се очакват забележими отклонения в компресията на газа от закона на Мариот.

По подобен начин Regnault получава теглото на въздуха, затворен в обем V0 при 0° и налягане от 760 mm, равно на P";така желаната плътност на газа е равна на

Δ = (P/P") [(H" - h")/(H - h)].

Ето плътностите, получени от Regnault за някои газове:

Въздух 1 Кислород 1,10563 Водород 0,06926 Азот 0,97137 Въглероден диоксид 1,52901

Определяне на теглото на куб. сантиметър въздух, при 0 ° и 760 mm налягане, Regnault произвежда по този начин. Според току-що описания метод - Regnault определи теглото на въздуха, затворен в стъклена топка при 0 ° до 760 mm

X = P;

Обичайният начин за определяне на капацитета на съд чрез претегляне

Вместимостта на съда обикновено се проверява или измерва по този начин: вземат съд с вода или живак, претеглят го и наливат вода или живак в съда, за да се измери до линията; разликата определя теглото на излятата течност. Ако течността има тегло във въздуха μ и неговата плътност ς, тогава неговият обем е

v = μ / ς (1 + λ / ς - λ / δ)куб см

Където λ - кубично тегло. cm въздух и е приблизително равен на = 0,0012 g, δ - плътност на теглото (за месинг δ = 8,4). За вода и месингови тежести, с T= 15°, λ / ς - λ / δ = 0,00106. Кубично тегло cm въздух при всяка температура Tи натиск зсе изразява с формулата

l = /[(1 + 0 ,00367t-760].

3. Относно приложимостта различни методиизмерване на потока за търговско измерване на газ

Традиционно търговското измерване на газ се основава на обемни и високоскоростни методи за измерване на обема на газа, реализирани на базата на диафрагмени (мембранни), ротационни и турбинни газомери и измервателни системи, базирани на тях. В тръбопроводи с големи диаметри (като правило от DN = 300 mm или повече) се използва методът с променлив спад на налягането, като се използват стандартни стеснителни устройства (предимно диафрагми) в комбинация със съвременни интелигентни преобразуватели за налягане и разлика в налягането.

Разходомер на базата на стесняващо устройство "IRGA"

В същото време се правят опити за внедряване на нови методи за измерване: вихров, ултразвуков, струен генератор, Кориолис и др. По правило новите разработки се основават на резултатите от съвременни изследвания в областта на аеро-, термодинамиката и електрониката и са насочени към подобряване на точността и разширяване на обхвата на измерване на газовия поток, осигурявайки работоспособност в широк температурен диапазон, върху замърсени газ, както и при условия на пневматични удари и газови пулсации. Анализ различни опцииизграждането на търговски газомерни единици са посветени по-специално на работа. Трябва да се има предвид, че всеки от изброените методи има своите предимства и недостатъци, като изборът трябва да се основава на резултатите от задълбочена метрологична проверка както на самите методи за измерване, така и на устройствата, които ги прилагат, както и на условията за тяхното калибриране и последваща експлоатация.

Метод с променлив спад на налягането, базиран на устройства със стандартни отвори (DR)

Предимствата на разходомерите включват простотата на дизайна на преобразувателя на потока и възможността за проверка чрез метод без разливане, т.е. при липса на стойки за разходомери. Тази възможност се дължи на наличието на най-пълната научно-техническа, включително стандартизирана информация за този метод на измерване.

Недостатъците са, на първо място, малък обхват на измерване (преди това не надвишаваше 1:3, а сега, с появата на мултилимитни интелигентни сензори за налягане, се увеличи до 1:10). На второ място, висока чувствителност към неравномерност на диаграмата на дебита на входа на системата за управление, поради наличието на хидравлични съпротивления във входящите и/или изходящите тръбопроводи (спирателни вентили, завои и др.). Това обстоятелство определя необходимостта от наличие на прави участъци пред посочените системи за управление с дължина най-малко 10 номинални диаметъра (DN) на тръбопровода. В редица случаи, например при монтаж на ПГ след хидравлично съпротивление, като ненапълно отворен клапан, правият участък пред ПГ достига дължина от 50 Du или повече).

Метод за обемно измерване, базиран на мембранни и ротационни преобразуватели на потока

Недостатъците на разходомерите са ограничена производителност при замърсен газ, възможността за счупване при резки пневматични удари и частично спиране на газопровода в случай на повреда, свързана например със заглушаване на роторите на ротационен газомер, сравнително голям размери, както и цена (за ротационни газомери с големи размери) в сравнение с други видове устройства.

Основното предимство, което многократно припокрива недостатъците и прави този метод на измерване най-често срещаният по отношение на количеството монтирани уреди, е, че това е единственият метод, който осигурява директно, а не косвено измерване на обема на преминаващия газ. Освен това трябва да се отбележи, че той е напълно нечувствителен към каквото и да е изкривяване на диаграмите на скоростта на потока на входа и изхода, което прави възможно изоставянето на правите участъци и драстично намаляване на размерите

Мембранен газомер тип VK (вляво) и ротационен газомер тип RVG (вдясно) газомерно устройство, а също така дава възможност да се осигурят най-широки диапазони на измерване - до 1:100 или повече. Газомерите от този тип са идеални за отчитане на газ по време на цикличното му потребление, например от котли с импулсен режим на горене.

Високоскоростен метод за измерване, базиран на турбинни преобразуватели на потока

Предимствата на разходомерите са малки размери и тегло, относително ниска цена и чувствителност към пневматични удари, както и значителен диапазон на измерване на потока (до 1:30), който значително надвишава този на CS. Недостатъците включват известна чувствителност към изкривявания на потока на входа и изхода на разходомера (въпреки че в модерни уредиизискванията за дължините на правите участъци преди и след устройството са минимални и са съответно само 2 и 1 Du), неработоспособност при ниски дебити - под 8 - 10 m3 / h, както и повишена грешка при измерване пулсиращи газови потоци.

Турбинен газомер тип ТРЗ

Въпреки това, най-важното предимство на обемните и скоростните разходомери е стабилността на коефициента на преобразуване в най-широкия диапазон на числото на Рейнолдс Re на газовия поток. Това се дължи на факта, че всички газомери, произведени както у нас, така и в света, се калибрират на въздух при нулево свръхналягане, докато работят на газ при напълно различни стойности на налягането.

Възможно е да се осигури надеждна конвергенция на показанията за тези два случая само ако разходомерът първоначално има стабилен коефициент на преобразуване, т.е. постоянно отношениенеговия естествен изходен сигнал към дебита на въздуха или газа, преминаващ през устройството. Например, за турбинен или ротационен газомер (след необходимите редукции), този коефициент на преобразуване се определя като броя на оборотите на турбината или роторите, съответстващ на преминаването на единица обем газ.

Противниците могат да възразят, че тъй като в газомерното устройство, в допълнение към обемния поток, все още е необходимо да се измерва температурата и налягането на газа, тогава дори ако необходимата стабилност на коефициента на преобразуване не е налице, устройството винаги има възможност за линеаризиране на статичната му характеристика по време на калибрирането му. И когато превключвате към реални работни условия, също направете подходящи корекции, като изчислите числото Re за всеки случай на измерване. Освен това съвременната микроелектроника дава възможност за решаване на дори по-сложни проблеми при относително ниски разходи. Всъщност проблемът, описан по-горе, може да бъде решен по принцип, но е необходимо да се формулират напълно неговите условия, а това все още не е възможно. Факт е, че когато газът тече през тръбопровод и особено когато се разширява или свива (което се случва например, когато тръбопроводът се завърта или обикаля около някакви препятствия), протичат сложни аеро- и термодинамични процеси. Съответно, те зависят не само от стойността на числото Re, но и от стойностите на други аеро- и термодинамични критерии, по-специално числата на Strouhal St, Nuselt Nu, Froude Fr. И за да се извърши корекция, като се вземат предвид тези стойности, първо, няма необходим експериментален материал, и второ, за да се определят, е необходима поне постоянна информация за състава на газа, която в случаите на инсталиране на газомерни устройства , не е достъпен за потребителите.

Вихрови метри

Безспорните предимства на вихровите разходомери са тяхната нечувствителност към пневматични удари и възможността за работа със замърсени газове. Недостатъците включват повишена чувствителност към изкривявания на диаграмата на скоростта на потока (приблизително същата като тази на стандартните дюзови устройства (CD)) и относително големи необратими загуби на налягане, свързани с интензивно образуване на вихри при протичане около слабо оформено тяло (т.нар. shedder тяло). Освен това, ако блокът за приемане на сигнала на разходомера е с горещ проводник, устройството става летливо, а ако е направено с помощта на пиезоелектрични елементи, има много сериозни проблеми с осигуряването на устойчивост на шум при наличие на външни механични вибрации на газопровода.

Въпреки това, най-сериозният недостатък на вихровите разходомери е недостатъчната стабилност на коефициента на преобразуване в необходимия диапазон на промените на газовия поток, което практически не ни позволява да препоръчаме устройства от този тип за търговско измерване на газ, без първо да калибрираме продукта директно в условия на работа или много близки до тях. Анализ на тези проблеми е даден в. Неслучайно световноизвестната компания Endress + Hauser, която е производител на вихрови разходомери от серията Prowirl, не препоръчва използването им в случаите, когато се изисква висока точност на измерване.

Ултразвукови разходомери

Предимството на ултразвуковите разходомери е тяхното най-голямо обещание при търговското измерване на газ. Преди това тяхното използване беше ограничено от високите производствени разходи и недостатъчната надеждност на електронния блок. Въпреки това, с развитието на микроелектрониката този недостатъкнепрекъснато намалява. Инструментите от този тип нямат нито движещи се части, нито изпъкнали части. Съответно, те практически не създават допълнителни загуби на налягане и потенциално могат да имат много висока надеждност. Те могат също така да осигурят измервания в широк диапазон от промени в газовия поток и да бъдат енергонезависими, т.е. да работят от вграден автономен източник на захранване за дълго време.

Ултразвуков газомер

Недостатъкът е необходимостта от използване на многолъчеви ултразвукови разходомери (2-лъчеви или повече) с последваща обработка на информация по много сложна програма, за да се елиминира практически ефектът от изкривяванията на газовия поток върху точността на измерване. За съжаление ултразвуковите газомери, произведени в Русия, все още не отговарят на всички изисквания по отношение на техните характеристики. необходими изискваниякъм търговските газомерни устройства и съответно може да намери много ограничено приложение.

Струйни самогенериращи се разходомери

Ще се спрем на този метод на измерване по-подробно, тъй като в момента газомерите, създадени на базата на разходомери от този тип, без необходимото метрологично изследване, започнаха да се използват активно за търговско измерване на газ. Разходомерът е бистабилен струен елемент, покрит с отрицателни обратни връзки, направени под формата на пневматични канали, свързващи изходните канали на струйния елемент със същите канали за управление (ляв - с ляв, десен - с десен). Ако има газов поток през захранващата дюза на струйния елемент, неговата струя навлиза в един от изходните канали и създава повишено налягане в него, което се подава през съответния канал за обратна връзка към едноименния контролен канал и превключва излизането на струята захранващия канал в друга стабилна позиция. След това процесът на превключване на струята се повтаря. Честотата на превключване е пропорционална на газовия поток през захранващата дюза на струйния елемент. По този начин при този метод на измерване се осъществява създаването на аеродинамичен генератор на трептения с честота, пропорционална на газовия поток.

Струйният самогенериращ разходомер има същите недостатъци като вихровия разходомер, а именно: големи необратими загуби на налягане и повишена чувствителност към изкривявания на диаграмата на скоростта на потока (във варианта на използването му в комплект със система за управление). Но за съжаление има допълнителни недостатъци. Първо, струйният елемент (основата на това устройство) е изключително голям по отношение на стойността на измерения дебит. Следователно, от една страна, той може да се използва само като частичен разходомер, през който преминава незначителна част от газовия поток, преминаващ през измервателната секция (и това неизбежно намалява надеждността на измерванията), а от друга страна, той е много по-склонен към запушване от вихровия разходомер (t (т.е. няма едно от основните предимства на вихровия разходомер). Второ, нестабилността на коефициента на преобразуване на това устройство е дори по-голяма от тази на вихров разходомер. Така например при тестване на един от видовете струйни разходомери беше установено, че промяната в коефициента на преобразуване за различни модификации на устройството е в диапазона от 14,5-18,5%, когато потокът през устройството се промени в диапазон не повече от 1-5.

Предимствата на разходомера са същите като тези на вихровия разходомер, с изключение на възможността за работа със замърсени газове. Те могат да се използват вместо сензори за диференциално налягане при променливи диференциални разходомери. По принцип това дава възможност за разширяване на обхвата на измерване на последния. Отбелязаните недостатъци обаче едва ли ни позволяват да разчитаме на сериозно въведение този методза търговско отчитане на газ.

Кориолисови метри

Тези разходомери са едни от най-точните. Широко използван за попечителски трансфер на течности и сгъстени газове. Най-типичното място на приложение в газовата промишленост е измерването на количеството природен газ, подаван към компресорни станции за съхранение на газ за автомобили. В този случай газът се компресира до налягане от около 20 MPa (200 bar) и има плътност, достатъчна за този метод. Недостатъците са голямата маса, размери и цена, както и влиянието на външни механични вибрации върху показанията на продуктите. Разходомери се произвеждат от много водещи производители на разходомерно оборудване. Не са известни случаи на приложение за измерване на газ в мрежи с ниско и средно налягане.

Разходомери с горещ проводник (термични).

Предимството е липсата на движещи се части и съответно потенциално високата надеждност на работа при условия на пневматични удари, претоварвания и др.

разходомер с гореща жица

Основният недостатък на анемометричните разходомери с гореща жица, принадлежащи към термичния клас, е следствие от принципа им на действие. Те всъщност измерват отделянето на топлина от нагревателния елемент, което (с известен топлинен капацитет на средата) е уникално свързано с масовия поток. По този начин устройствата от този тип са газови масови разходомери. Това би могло да се превърне в предимство, ако изчислението за газ се извършва с плащане на единица маса. Но в нашата страна потребителят плаща за количеството газ, доведено до нормални условия. Съответно, за да се премине от масов поток към поток на природен газ при нормални условия, споменатият масов поток трябва да бъде разделен на плътността на газа при нормални условия. Плътността обаче зависи от състава на газа и нейните промени за кратко време могат да достигнат 10% или повече. В същото време съставът на газа не се измерва от самото устройство и може да се въвежда ръчно не повече от няколко пъти на ден. Следователно тези устройства обикновено са трудни за приписване на устройства, подходящи за търговско измерване на газ, което е оправдано в.

След като анализирахме ситуацията на пазара на търговски газови измервателни устройства, можем да формулираме следните заключения:

От новите методи за измерване на потока, които се появиха през последните години за търговско отчитане на газ с ниско и средно налягане, само ултразвуковият метод за измерване с многопътни преобразуватели на потока е потенциално приложим.

Търговското отчитане на газ в тръбопроводи с малък и среден диаметър (до 300 mm) при дебит на газ до 6000 m3 / h е най-целесъобразно да се извършва с помощта на диафрагмени (мембранни), ротационни и турбинни измервателни уреди, съответно, с увеличение в диаметрите на тръбопровода и газовия поток.

Най-целесъобразно е да се използват променливи диференциални разходомери за търговско измерване на газ в газопроводи с големи диаметри (над 400 mm), като се ограничат максимално диапазоните на измерване на потока, например чрез създаване на "гребени" от паралелно монтирани разходомери и свързване / изключване на съответните измервателни канали с увеличаване или намаляване на газовия поток през този разходомер.

4. Анализ на факторите, влияещи върху дисбаланса на отчитането на газа. Изводи и препоръки за оптимизиране на счетоводството

1 Грешка на газомерното устройство

Нека разгледаме влиянието на коефициентите на грешка при измерване от измервателния уред и намаляването на обема на газа до стандартни условия.

Обемът газ, измерен от газомера, се редуцира до стандартни условия по формулата:

където V е обемът на газа, измерен от измервателния уред; P е абсолютното налягане на газа в тръбопровода; Z ° С - коефициент на свиваемост при стандартни условия (P с , T с );T с - температура на газа при стандартни условия (293,5 K); P с - абсолютно налягане на газа при стандартни условия (1,01325 bar).

От формулата се вижда, че отчитането на температурата и налягането са необходими условия за измерване на обема на газа и привеждането му в стандартни условия.

Избор на клас на точност на газомера

Намаляването на влиянието на грешката на измерване върху дисбаланса, определена от относителната грешка на измервателния уред, се постига чрез избор на устройство с по-висок клас на точност.

Турбинните и ротационните измервателни уреди от водещи производители като Schlumberger, Elster, Dresser имат много малък системен компонент на грешката, поради което при калибриране на тези измервателни уреди кривата на грешката се вписва добре в диапазона от 0,5%, а с намаляване на множествеността на измерените тече Q мин /Q макс до 1:10 е възможно тези броячи да се калибрират в рамките на 0,3%. Такива измервателни уреди се използват като главни измервателни уреди в стендове за калибриране.

Изискванията за класа на точност на измервателните устройства трябва да се определят преди всичко от потреблението на газ. Колкото по-голям е дебитът на газа, преминаващ през измервателния уред, толкова по-висок трябва да бъде класът на точност.

Най-подходящите видове измервателни устройства за горните нива на GDS са турбинните и ротационните измервателни уреди.

Отчитане на влиянието на температурата върху грешката на измерване

Грешката при измерване на обема на газа зависи доста силно от температурата - газът променя обема си с около 1%, когато температурата се промени с 3 градуса:

Където δVc - относителна грешка при изчисляване на обема на газа при стандартни условия; δT- абсолютна грешка при измерване на температурата на газа при работни условия (°K).

Като се има предвид, че температурата на газа в тръбопровода по различно време на годината може да варира в широки граници в зависимост от местоположението на тръбопровода (от -20°C до +40°C), липсата на измерване на температурата на газа и, съответно, като се вземе предвид корекцията на обема на газа от температурата може да доведе до големи грешки в изчисленията на обема на газа при стандартни условия:

За да се намали грешката при изчисляване на обема на газа при стандартни условия, в зависимост от температурата на газа, е необходимо да се измери температурата на газа в зоната на газомера с грешка не повече от (0,5-1) ° С и за предпочитане реално време (или през времето, докато температурата на газа не се е променила с повече от 0,5°C) правилно за температурата на газа. За дебит на газ над 10 m 3/ час и колебания в температурата на газа, преминаващ през измервателния уред, повече от 5 ° C, се препоръчва въвеждане на температурна корекция.

Най-точното отчитане на влиянието на температурата е използването на електронни коректори за температура – ​​Т или коефициент на налягане, температура и свиваемост – PTZ.

За битови измервателни уреди, инсталирани на закрито, няма изискване за температурна корекция.

На практика намаляването на дисбаланса при отчитане на потреблението на газ от населението може да бъде решено по следния начин.

За жилищна сграда:

· броячът на къщата има корекция на температурата и определя обема на газа, консумиран от жителите на къщата;

· апартаментни метри, се монтират при същите условия (всички в апартаменти или на площадки и нямат температурна корекция).

Според апартаментните измервателни уреди относителната грешка на потреблението на газ от всеки апартамент се определя от обема, определен от домашния измервателен уред. В обобщения случай, при наличие на надеждна статистика, това трябва да бъде включено в годишната ставка за плащане според показанията на апартаментния измервателен уред

Влияние на налягането на газа върху грешката на измерване

Налягането на газа директно пропорционално променя плътността или обема на газа и следователно относителната грешка при изчисляване на газа при стандартни условия е право пропорционална на относителната грешка при измерване на налягането на газа:

където δ Vc е относителната грешка при изчисляване на обема на газа при стандартни условия; δ p - относителна грешка при измерване на налягането на газа при работни условия; kp - коефициент на пропорционалност.

В мрежата на GDS газът, докато се разпределя, преминава през няколко етапа на намаляване. Колкото по-високо е налягането на измервания газ, толкова по-значително е влиянието на грешката при измерване на налягането върху стойността на дисбаланса.

Измерването и записването на налягането са задължителни за измерване на обема на газа при подаването му от главния газопровод към мрежата на GDS, както и във всички измервателни станции в участъците с високо и средно налягане на мрежата на GDS (от 12 bar до 0,05 бара). В този случай препоръчителният диапазон на грешка при измерване трябва да бъде в рамките на 0,2 - 0,5%.

Препоръчително е да се инсталират PTZ коректори на всички измервателни уреди, работещи в мрежи с високо и средно налягане.

Сензорът за налягане, както всяко устройство с еластичен елемент, губи свойствата си с течение на времето и грешката при измерване на налягането ще се увеличи. Ето защо е необходимо внимателно да се подхожда към избора на надежден сензор за налягане, който запазва параметрите си за дълъг период от време.

Както показва световната практика, в мрежи с ниско (по-малко от 0,05 бара) корекцията на налягането е неефективна за извършване поради следните причини:

· колебания в налягането на газа в мрежите ниско наляганеса в рамките на 15 mbar, което причинява грешка в измерването на обема в рамките на 1,5%;

· формулата за довеждане на газ до стандартни условия използва абсолютно налягане.

Като се има предвид, че атмосферното налягане варира в граници, съизмерими с колебанията на налягането, би било неправилно газът да се довежда до стандартни условия само чрез колебанията на газа в мрежата, без да се вземат предвид съразмерните колебания на атмосферното налягане.

Потребителите на газ от мрежата с ниско налягане са предимно населението и търговските и битови предприятия, което понякога възлиза на хиляди и десетки хиляди измервателни станции (включително апартаментни измервателни уреди). Оборудването на тази разклонена периферия със сложни устройства рязко намалява надеждността на системата и изисква значителни средства за нейната поддръжка, което икономически не оправдава увеличението на обема на отчитания газ с 1,5%. Това потвърждава печалния опит на British Gas, който беше принуден да демонтира стотици хиляди ултразвукови измервателни уреди и да ги замени с мембрани поради ниска надеждност на системата и скъпа поддръжка.

Проблемът се решава просто - чрез въвеждане на един коефициент към показанията на измервателните уреди за ниско налягане (да речем 1.03-1.05), който отчита намаляването на обема, отчетен от измервателния уред, до стандартни условия, очевидно блокирайки възможните колебания в налягането на газа в мрежата.

Измервателните единици на мрежи с високо и средно налягане се препоръчват задължително да бъдат оборудвани с PTZ коректори.

Дозаторите на мрежи с ниско налягане с дебит над 10 m3 / h се препоръчва да бъдат оборудвани с коректори съгласно T.

Грешка при обработката на резултатите от измерването

Абсолютната грешка при обработката на резултатите от измерването при използване на записващи устройства може да варира от 1 до 5%, което е много значително при високи дебити.

За да се намали грешката при обработката на данни, е необходимо напълно да се премине към използването на електронни средства за запис и обработка на данни.

Литература

поток за измерване на газ

1. Золотаревски С.А. Относно приложимостта на метода на вихрово измерване за търговско измерване на газ / S.A. Золотаревски // Енергиен анализ и енергийна ефективност. - 2006. - № 1.

2. Измерване на потока: ръководство за избор на разходомер // Endress + Hauser. CP 001D/06/ru/04.04, 2004 г.

Разходомер-брояч RS-SPA. TU 4213-009-17858566-01. Протокол от изпитване / GAZTURBavtomatika. - М., 2002.

Золотаревски С.А. Модерни индустриални уреди за търговско измерване на газ. Разкази непосредствени перспективи / S.A. Золотаревски, А.С. Осипов // Енергиен анализ и енергийна ефективност. - 2005. - № 4-5.

Золотаревски С.А. По въпроса за избора на единици за търговско измерване на газ / S.A. Золотаревски, А.С. Осипов // Газът на Русия. - 2006. - № 1.

Иванушкин И.Ю. Измервателни уреди - могат ли да се използват всички? / И.Ю. Иванушкин // Реформа на жилищно-комуналните услуги. - 2009. - № 11-12.

2.2 Избор на температурни сензори. .2.3 Конструктивни характеристики на съпротивителните термометри. .2.4 Характеристики на монтаж на термометъра...

Характеристики на измерване на влажността на газовете. Необходимостта от контрол на влажността възниква в много отрасли: когато...
Едната от тях постоянно се намокря с вода, а другата остава суха. Приравняване на потреблението на топлина за изпаряване на влага от "мокрия ...

Този раздел предоставя преглед на основните методи и методи за измерване на потока газ и пара (включително за попечителско прехвърляне), както и Кратко описаниеи сравняване на предимствата и недостатъците на разходомерите с препоръки за техния избор:

1. Метод променливо диференциално наляганена базата на стандартни стеснителни устройства (CS: диафрагми, дюзи)

Предимства на метода:
Предимствата на разходомерите включват простота на дизайна преобразувател на потока и Възможност за проверка по безпоточен метод , т.е. при липса на разходомерни стендове. Тази възможност се дължи на наличието на най-пълната научно-техническа, включително стандартизирана информация за този метод на измерване.

Недостатъци на метода:
Недостатъците са, на първо място, малък обхват на измерване (преди това не надвишаваше 1:3, а сега, с появата на мултилимитни интелигентни сензори за налягане, се увеличи до 1:10).
второ, висока чувствителност към неравномерност на диаграмата на скоростите на потока на входа на системата за управление (диафрагма), поради наличието на хидравлично съпротивление във входящите и / или изходящите тръбопроводи (спирални вентили, регулатори, филтри, колена и др.). Това обстоятелство определя необходимостта наличието на прави участъци пред посочените ССс дължина най-малко 10 номинални диаметъра (DN) на тръбопровода. В редица случаи, например при монтаж на ПГ след хидравлично съпротивление, като ненапълно отворен клапан, правият участък пред ПГ достига дължина от 50 Du или повече).

2. Метод за обемно измерване, базиран на мембранни и ротационни преобразуватели на потока

недостатъциразходомери са ограничена производителност при замърсен газ, възможността за счупване в случай на резки пневматични ударии частично спиране на газопроводасвързано, например, със задръстване на роторите на ротационен газомер, относително голям размер и цена(за ротационни газомери с големи размери) в сравнение с други видове устройства.

Основното предимство, многократно покривайки недостатъците и правейки този метод на измерване най-разпространеният по отношение на броя на инсталираните устройства, е, че това е единственият метод, който осигурява директно, а не индиректно измерване на обема на преминаващия газ. Освен това трябва да се отбележи пълна нечувствителност към каквото и да е изкривяване на скоростните диаграмипоток на входа и изхода, което прави възможно изоставянето на правите участъци и драстично намаляване на размерите на газомерния уред UGG), а също така дава възможността за осигуряване на най-широки диапазони на измерване- до 1:100 или повече. Газомерите от този тип са идеални за отчитане на газ по време на цикличното му потребление, например от котли с импулсен режим на горене.

3. Скоростен методизмервания, базирани на турбинни преобразуватели на потока

Добродетелиразходомери са малки размери и тегло, относително ниска цена и нечувствителност към пневматични удари, и значителен диапазон на измерване на потока(до 1:30), което значително превишава това на СС.

Към недостатъцитенякои чувствителност към изкривяване на потокана входа и изхода на разходомера (въпреки че в съвременните устройства изискванията за дължините на правите участъци преди и след устройството са минимални и възлизат съответно на 2 и 1 Dn), неработоспособност при ниски разходи- по-малко от 8 - 10 m3/h, както и повишена грешка при измерване на пулсиращи газови потоци.

въпреки това Най-важното предимство на обемните и скоростните разходомери е стабилността на коефициента на преобразуванев най-широкия диапазон на числото на Рейнолдс Re на газовия поток. Това се дължи на факта, че всички газомери, произведени както у нас, така и в света, се калибрират на въздух при нулево свръхналягане, докато работят на газ при напълно различни стойности на налягането.
Възможно е да се осигури надеждна конвергенция на показанията за тези два случая само ако разходомерът първоначално има стабилен коефициент на преобразуване, т.е. постоянно съотношение на неговия естествен изходен сигнал към дебита на въздуха или газа, преминаващ през устройството. Например, за турбинен или ротационен газомер (след необходимите редукции), този коефициент на преобразуване се определя като броя на оборотите на турбината или роторите, съответстващ на преминаването на единица обем газ.
Противниците могат да възразят, че тъй като в газомерното устройство, в допълнение към обемния поток, все още е необходимо да се измерва температурата и налягането на газа, тогава дори ако необходимата стабилност на коефициента на преобразуване не е налице, устройството винаги има възможност за линеаризиране на статичната му характеристика по време на калибрирането му. И когато превключвате към реални работни условия, също направете подходящи корекции, като изчислите числото Re за всеки случай на измерване. Освен това съвременната микроелектроника дава възможност за решаване на дори по-сложни проблеми при относително ниски разходи.

Всъщност проблемът, описан по-горе, може да бъде решен по принцип, но е необходимо да се формулират напълно неговите условия, а това все още не е възможно. Факт е, че когато газът тече през тръбопровод и особено когато се разширява или свива (което се случва например, когато тръбопроводът се завърта или обикаля около някакви препятствия), протичат сложни аеро- и термодинамични процеси. Съответно, те зависят не само от стойността на числото Re, но и от стойностите на други аеро- и термодинамични критерии, по-специално числата на Strouhal St, Nuselt Nu, Froude Fr. И за да се извърши корекция, като се вземат предвид тези стойности, първо, няма необходим експериментален материал, и второ, за да се определят, е необходима поне постоянна информация за състава на газа, която в случаите на инсталиране на газомерни устройства , не е достъпен за потребителите.

4. Вихрови метри

Несъмнени предимствавихровите разходомери са им нечувствителност към пневматични удари и способност за работа със замърсени газове.

Към недостатъцитевключват увеличени чувствителност към изкривявания на диаграмата на скоростите на потока(приблизително същата като тази на стандартните стеснителни устройства (CS)) и относително големи необратими загуби на наляганесвързано с интензивно образуване на вихри в потока около слабо обтекаемо тяло (т.нар. блъф тяло). Освен това, ако блокът за приемане на сигнала на разходомера е с горещ проводник, устройството става летливо, а ако е направено с помощта на пиезоелектрични елементи, има много сериозни проблеми с осигуряването на устойчивост на шум при наличие на външни механични вибрации на газопровода.

от най-много сериозен недостатъквихрови разходомери е недостатъчна стабилност на коефициента на преобразуванев необходимия диапазон на промените на газовия поток, което практически не ни позволява да препоръчаме устройства от този тип за търговско измерване на газ без предварително калибриране на продукта директно в работни условия или много близки до тях.

5. Ултразвуков метод (ултразвукови (акустични) разходомери, включително за пара)

Предимството на ултразвуковите разходомерие техен най-обещаващият в търговското измерване на газ. Преди това тяхното използване беше ограничено от високите производствени разходи и недостатъчната надеждност на електронния блок. Въпреки това, в момента, с развитието на микроелектрониката, този недостатък непрекъснато намалява. Устройства от този тип нямат нито движещи се части, нито части, стърчащи в потока. Съответно, те практически не създават допълнителни загуби на налягане и потенциално могат да имат много висока надеждност.Те също могат да предоставят измервания в широк диапазонпромени в потреблението на газ и се енергонезависим, т.е. за дълго време да работи от вграденото автономно захранване.

недостатъке необходимостта от използване на многопътни ултразвукови разходомери(2-лъчева и повече) с последваща обработка на информацията по много сложна програма, за да се елиминира практически ефектът от изкривяванията на газовия поток върху точността на измерване. За съжаление ултразвуковите газомери, произведени в Русия, по отношение на съвкупността от техните характеристики все още не отговарят на всички необходими изисквания за търговските газомерни устройства и съответно могат да намерят много ограничено приложение.

6. Струйни самогенериращи се разходомери

Има смисъл да се разгледа методът на самогенериране на струята по-подробно, тъй като в момента газомерите, създадени на базата на разходомери от този тип, без необходимата метрологична проверка, започнаха да се използват активно за търговско измерване на газ. Разходомерът е бистабилен струен елемент, покрит с отрицателни обратни връзки, направени под формата на пневматични канали, свързващи изходните канали на струйния елемент със същите канали за управление (отляво наляво, отдясно надясно). Ако има газов поток през захранващата дюза на струйния елемент, неговата струя навлиза в един от изходните канали и създава повишено налягане в него, което се подава през съответния канал за обратна връзка към едноименния контролен канал и превключва излизането на струята захранващия канал в друга стабилна позиция. След това процесът на превключване на струята се повтаря. Честотата на превключване е пропорционална на газовия поток през захранващата дюза на струйния елемент. По този начин при този метод на измерване се осъществява създаването на аеродинамичен генератор на трептения с честота, пропорционална на газовия поток.

Самоосцилиращият струен разходомер има същото недостатъци, с които разполага вихровият разходомер, а именно: големи необратими загуби на налягане и повишена чувствителност към изкривявания на диаграмата на скоростта на потока(във варианта на приложението му в комплект със СУ). Но за съжаление има допълнителни недостатъци.
Първо, струйният елемент (основата на това устройство) е изключително голям по отношение на стойността на измерения дебит. Следователно, от една страна, той може да се използва само като частичен разходомер, през който преминава незначителна част от газовия поток, преминаващ през измервателната секция (и това неизбежно намалява надеждността на измерванията), а от друга страна, той е значително по-голям от вихров разходомер, склонни към запушване(т.е. няма едно от основните предимства на вихровия разходомер).
второ, нестабилност на коефициента на преобразуванетова устройство има дори повече от вихровия разходомер. Така например при тестване на един от видовете струйни разходомери беше установено, че промяната в коефициента на преобразуване за различни модификации на устройството е в диапазона от 14,5-18,5%, когато потокът през устройството се промени в диапазон не повече от 1-5.

Предимствата на струйния самогенериращ разходомер са същите като тези на вихровия, с изключение на възможността за работа със замърсени газове. Те могат да се използват вместо сензори за диференциално налягане при променливи диференциални разходомери. По принцип това дава възможност за разширяване на обхвата на измерване на последния. Отбелязаните недостатъци обаче едва ли ни позволяват да разчитаме на сериозното въвеждане на този метод за търговско измерване на газ.

7. Кориолисови разходомери

Кориолисовите разходомери са един от най-точните.
Кориолисовите радиографии се използват широко за търговско отчитане на течности и сгъстени газове. Най-типичното място на приложение в газовата промишленост е измерването на количеството природен газ, подаван към компресорни станции за съхранение на газ за автомобили. В този случай газът се компресира до налягане от около 20 MPa (200 bar) и има плътност, достатъчна за прилагането на този метод.

Недостатъците на кориолисовите масови разходомери са голяма маса и размери на конструкцията, относително висока цена, както и влиянието на външни механични вибрации върху показаниятаустройство.

Кориолисовите разходомери се произвеждат от много водещи производители на разходомерно оборудване (макар и предимно чуждестранни), но не са известни случаи на приложение за измерване на газ в мрежи с ниско и средно налягане.

8. Разходомери с горещ проводник (термични).

Достойнствое без движещи се частии съответно, Потенциално висока надеждност на работа при условия на пневматични удари, претоварванияи т.н.

Основен недостатъктермоанемометрични разходомери, принадлежащи към термичния клас, е следствие от техния принцип на работа. Те всъщност измерват отделянето на топлина от нагревателния елемент., което (при известен топлинен капацитет на средата) е еднозначно свързано с масовия поток. По този начин, устройства от този тип са газови масови разходомери. Това би могло да се превърне в предимство, ако изчислението за газ се извършва с плащане на единица маса. Но в нашата страна потребителят плаща за количеството газ, доведено до нормални условия. Съответно, за да се премине от масов поток към поток на природен газ при нормални условия, споменатият масов поток трябва да бъде разделен на плътността на газа при нормални условия. въпреки това плътността зависи от състава на газа и нейните промени за кратко време могат да достигнат 10% или повече. В същото време съставът на газа не се измерва от самото устройство и може да се въвежда ръчно не повече от няколко пъти на ден. Поради това тези устройства обикновено са трудни за приписване на устройства, подходящи за търговско измерване на газ.

9. Сравнителен анализ на методите за измерване на газов дебит и видове разходомери. Заключения и препоръки.

След като анализирахме ситуацията на пазара на търговски газови измервателни устройства, можем да формулираме следните заключения:

1. Основният критерий за приложимостта на методите за измерване за търговско отчитане на газа е стабилността"естествен" (т.е. получен чрез калибриране без допълнителна корекция за температура и налягане на газа) коефициент на преобразуване във възможно най-широк диапазон от промени в режимите на газовия поток в тръбопровода. Само това прави възможно с основателна причина да се калибрират и проверяват газомерни устройства на разходомери за въздух с последващо разширяване на получените резултати до случаи на измерване на природни и други газове, включително при налягане и температура, които се различават от условията за калибриране или проверка.

2. От новите методи за измерване на потока, появили се през последните години за търговско отчитане на газ с ниско и средно налягане потенциално приложим само ултразвуков метод за измерванес преобразуватели на многопътен поток.

3. Търговско измерване на газ в тръбопроводи с малък и среден диаметър(DN до 300 mm) при дебит на газ до 6000 m3/h, най-много препоръчително е да се произвежда с помощта на диафрагмени (мембранни), ротационни и турбинни измервателни уредиспоред увеличаването на диаметрите на тръбопровода и газовия поток.

4. Най-целесъобразно е да се използват променливи диференциални разходомери за търговско отчитане на газ в газопроводи с големи диаметри (DN над 400 mm), ограничавайки възможно най-много диапазоните на измерване на потока, например създаване на "гребени" от паралелно монтирани разходомери и свързване/разединяване на съответните измервателни канали при увеличаване или намаляване на газовия поток през този разходомер.

Измервателни уреди за измерване и отчитане на дебит на течности и газове. Най-често срещаните устройства, които отчитат потока на течността, са влагомери и разходомери. Измерването на газ се извършва с газ анализатори.

Разходомери и газанализатори

Има концепции измерване на потока и измерване на количествотои устройствата за измерване на тези параметри се наричат ​​съответно разходомери и броячи.

Разходомерите измерват количеството вещество, преминаващо през тръбата за единица време. Според метода на измерване те биват:

Променливи измерватели на пада на налягането на стесняващото устройство, монтирано в тръбопровода. Разходомерите с променливо диференциално налягане се състоят от три части:

• 1.конвертор на потока, който създава спад на налягането;
• 2. свързващо устройство, към което се предава тази капка измервателен уред;
• 3. диференциален манометър, измерващ тази разлика в налягането и калибриран в разходни единици;

Разходомери

Разходомери или разходомери с постоянно диференциално налягане, чийто принцип на работа се основава на реакцията на чувствителен елемент, поставен в поток, на динамичното налягане на вещество, протичащо през тръбопровод.

Чувствителният елемент се премества със стойност, която служи като мярка за потока. потокът включва компоненти под формата на обтекаеми тела под формата на: бутало, поплавък, топка, диск. Размерът на изместването или ъгълът на въртене на обтекаемото тяло е мярка за скоростта на потока. Най-често срещаните разходомери са ротаметри, при които, когато течност или газ се движат през стъклена конична тръба със скала, поплавъкът се движи отдолу нагоре, докато гравитацията се балансира от разликата в налягането преди и след поплавъка.

Високоскоростни разходомери

Разходомери с непрекъснато движение на приемните устройства-бързи броячи. Чувствителният елемент извършва въртеливо или осцилаторно движение и скоростта на това движение служи като мярка за потока. Сумирането на броя обороти на въртящо се устройство показва консумацията във времето. Скоростта на въртене е пропорционална на скоростта на течащата течност, т.е. консумация. Всички битови водомери са бързодействащи.

Електрически разходомери

Принципът на тяхното действие се основава на измерване на електрическите параметри на системата в зависимост от скоростта на потока: измерваното вещество е чувствителният елемент на устройството. Когато течността се движи между полюсите на електромагнита, съгласно закона за електромагнитната индукция, в краищата на диаметъра на тръбата се образува потенциална разлика, чиято стойност е пропорционална на скоростта на потока.

Термични разходомери

Принципът на работа на топломерите за поток от вещества се основава на измерване на количеството топлина, отделено от нагрятия елемент на устройството към потока на материята. Според характера на термичното взаимодействие с потока термичните разходомери се разделят на калориметрични, термоконвективни, термоанемометрични.

Анемометрите с горещ проводник за измерване на местни дебити се появиха по-рано от други. Калориметричните разходомери с вътрешно отопление, които се появиха по-късно, не получиха забележимо приложение. По-късно започват да се разработват термоконвективни разходомери, които поради външното разположение на нагревателя все повече се широко приложениев индустрията.

Термоконвективните разходомери се делят на квазикалориметрични (измерващи температурната разлика на потока или мощността на нагряване) и термичния граничен слой (измервайки температурната разлика на граничния слой или съответната мощност на нагряване). Използват се за измерване на поток предимно в тръби с малки диаметри от 0,5-2,0 до 100 mm.

Предимството на калориметричните и термоконвективните разходомери е неизменността на топлинния капацитет на измерваното вещество при измерване на масовия поток. Освен това при термоконвективните разходомери няма контакт с измерваното вещество, което също е тяхното съществено предимство. Недостатък и на двата разходомера е голямата им инертност. За подобряване на производителността се използват коригиращи вериги, както и импулсно отопление. Анемометрите с горещ проводник, за разлика от другите термични разходомери, имат много малка инерция, но служат главно за измерване на локални скорости. Калориметричните разходомери се основават на зависимостта от топлинната мощност на средномасовата температурна разлика на потока.

Ултразвукови разходомери

Принципът на действие на ултразвуковите разходомери се основава на измерване на големината на ултразвуковите вибрации, които се разпространяват в потока на измерваното вещество.

Устройствата за измерване на количеството на дадено вещество се наричат ​​разходомери. Ако е вода - влагомери, ако се измерва дебит на газ -. Те измерват масата на вещество, протичащо през тръбопровод. Според метода на измерване те се разделят на:

• 1. високоскоростни измервателни уреди, чийто принцип на действие се основава на сумирането на броя обороти на въртящ се елемент, поставен в поток от течност.
• 2. обемомери, чийто принцип на действие се основава на сумирането на обемите на веществото, изместено от измервателната камера на устройството.

Най-разпространени са високоскоростните броячи.

Има различни видове газомери:

• 1. ротационни броячи, чийто принцип се основава на измерване на броя на оборотите на лопатките вътре в устройството, което съответства на измерения обем газ.
• 2. вентилни измервателни уреди, чийто принцип на действие се основава на движението на подвижна преграда под въздействието на разликата в налягането на газа преди и след измервателния уред и отчитане на броя на тези движения, което съответства на измерения обем газ .
• 3. барабанни броячи, чийто принцип на действие се основава на измерване на броя на оборотите на барабан, въртящ се под въздействието на разликата в налягането на газа преди и след брояча. Използват се за прецизни измервания на газови количества.