Työn tarkoitus: Kaasun virtauksen mittauslaitteiden, virtauksen mittausmenetelmien tutkiminen, laitteen tarkkuusluokan käsite, erityyppisten laitteiden lukemien vertailu.

Teoreettinen perusta.

Kulutus on fyysinen määrä, joka määräytyy putken tai kanavan läpi kulkevan nesteen tai kaasun määrällä aikayksikköä kohti. Erottele tilavuusvirta Q, kun aineen määrä mitataan tilavuusyksiköissä, ja massa M 9, kun se mitataan massayksiköissä.

1. Pyörimismittari.

1.1. Rotametrin laite on esitetty kuvassa 12.1. Haaraputkissa 1 ja 8, jotka on liitetty toisiinsa pultatangoilla 5, on hattumutterien 6 ja tiivistepesän tiivisteiden avulla vahvistettu lasikartioputki 5, johon asteikko asetetaan suoraan. Putken pituus on yleensä 70-600 mm ja halkaisija 1,5-100 mm. Kellukkeen 4 iskun rajoittamiseksi on ylempi 2 ja alempi 7 pysäytintä.

Perinteisten rotametrien käyttörajat lasiputken paineella 0,5-0,6 MPa, lämpötila 100-150°C.

Rotametrien edut: laitteen ja toiminnan yksinkertaisuus; indikaatioiden näkyvyys; luotettavuus työssä; helppokäyttöisyys erilaisten nesteiden ja kaasujen (erityisesti aggressiivisten) sekä ei-newtonilaisten väliaineiden alhaisten virtausnopeuksien mittaamiseen; merkittävä mittausalue ja melko tasainen asteikko.

Haitat: hauraus ja soveltumattomuus merkittävällä paineella olevien aineiden virtauksen mittaamiseen; laitteen yhteys mittauspaikkaan; vain laitteen luonteen ilmoittaminen (lukemien tallennuksen ja etälähetyksen puute); ei sovellu suurten virtausnopeuksien mittaamiseen.

1.2. Kellukkeet ja rotametrien putket.

Rotametrin pääelementit - kartiomainen putki ja uimuri - muodostavat sen virtausosan. Kellun muoto voi olla hyvin monimuotoinen. Sen klassinen muoto on esitetty kuvassa 12.2, a. Kellumassa on kartiomainen alaosa (joskus hieman pyöristetty nokka), lieriömäinen keskiosa ja kiekkokanta. Tarkastelun uimurin muodon merkittävä haittapuoli on kalibrointikäyrän voimakas riippuvuus mitattavan aineen viskositeetista. Tämän riippuvuuden vähentämiseksi on hyödyllistä pienentää kellukkeen ylälevyosan korkeutta ja sen sylinterimäisen osan halkaisijaa siten, että se on enintään 0,6-0,7 ylemmän kiekon halkaisijasta (kuva 12.2, b). . Vähäisemmässä määrin viskositeetin vaikutus vaikuttaa kellukkeen kelamuotoon, kuten kuvassa 12.2, c, joka on nyt pääsovellus. Viskositeetin vaikutus eliminoituu vieläkin voimakkaammin kiekko- ja levymäisillä kellukkeilla, kun virtauksen pääkitka tapahtuu hyvin pienellä kiekon sivupinnalla. Mutta tällaisten kellukkeiden paino on hyvin pieni ja on tarpeen joko lisätä kellukkeen sylinterimäisen rungon pituutta levyn toisella tai molemmilla puolilla tai ripustaa lisäkuorma sauvaan. Lisäksi tällaiset kellukkeet ovat epävakaita ja vääntymisen ja kitkan välttämiseksi putken seinämää vasten ne on varustettava ohjaimilla. Jälkimmäisiä voi olla kolmea tyyppiä: kellukkeeseen liittyvät ohjaimet ja

liikkuminen sen mukana (kuva 12.2, d); kiinteät keskitangot, jotka kulkevat kellukkeiden aksiaalisten reikien läpi (kuva 12.2, e); ohjausrenkaat (kaksi tai yksi), yleensä kiinnitetty kellukkeiden ylä- tai alaosaan (kuva 12.2, f, g). Mutta tällaisissa renkaissa on käytettävä kartiomaisia ​​putkia, joissa on ohjausrivat tai reunat. Mutta niillä on kaksi lisäetua: virtauksen turbulenssi, joka auttaa vähentämään viskositeetin vaikutusta, ja kyky mitata läpinäkymättömien nesteiden virtausta (johtuen pienestä raosta ohjausrivien ja renkaiden välillä).

Kellukkeet on valmistettu erilaisista materiaaleista: ruostumattomasta teräksestä, titaanista, alumiiniseoksista, fluoroplastista-4:stä ja erilaisista muoveista (riippuen mittausalueesta ja mitattavan aineen aggressiivisuudesta). Tarvittaessa kellun massan vähentämiseksi se tehdään ontoksi.

Huomaa, että kellukkeen materiaalin tiheyden suhde ρk ja mitattu aine p riippuu tiheyden muuttuessa tapahtuvasta virheestä, joka johtuu lämpötilan tai paineen muutoksesta

Aineet. Pienin virhe on klo.

Tässä tapauksessa vaihdon yhteydessä ρ ±10 % lisää

virhe on vain ±0,4 %. Sellaista suhdetta ei ole vaikea varmistaa nesteen virtausnopeutta mitattaessa.

Rotametrin toinen pääelementti on mittauskartioputki (kartio 0,001-0,01). Se on valmistettu kemiallisesti kestävästä tai lämmönkestävästä borosilikaattilasista. Instrumentin herkkyys kasvaa putken kartiokulman pienentyessä.

1.3. Float-tasapainoyhtälö.

Rotametrissa voidaan erottaa kolme osaa (Kuva 12.3): osio, jossa kellukkeen häiritsevä vaikutus virtaukseen alkaa vaikuttaa; kapea rengasmainen virtausosa, jossa on suurin nopeus; osio, johon kellukkeen häiritsevä vaikutus virtaukseen päättyy.

Kotimainen: SG-16M, SG-75M, TRSG, DROT;

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

Pyörivät kaasumittarit:

Valmistettu Venäjällä lisenssillä: RVG, ROOTS,

Tuotu: 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 (kaikki kolme viimeistä peräkkäin: G -10, G -16, G -25, G -40, G - 65, G -100, G -160, G 250), joissakin tyypeissä on G -400; G-650 ja G-1000

Vortex-virtausmittarit-laskurit:

Kotimainen: VRSG-1. SVG.M, VIR-100;

Tuotu: VORFLO, PhD TM, V-Bar TM

Ultraäänikaasuvirtausmittarit:

Kotimaan: Oboe-1, GAZ-001, Dnepr-7, UBSG-001, UBSG-002.

Tuotu: Q - sonik, DANIEL, ("Kurs-01" G -16-1000)

Kalvokaasumittarit:

Kotimainen: SGB G -2,5 ... 4 ... 6, G 4 L, SGK-1,6; 2,5; 4,0;

Valmistettu Venäjällä lisenssillä: NPM G -1.6; 2,5; 4,0; VK-G -1,6; 2,5; 4,0;

Tuotu: SHD-1.6 SHD-2.5 (SGM-1.6; 2.5 sijaan), 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, "Magnol"; SN G -10..100; "Metrix" G -10, "Gallus -2000" G -1,6, G -2,5, G -4,

Jet virtausmittarit-kaasumittarit

Kotimainen: SG-1, SG-2;

Levitaatioimpulssikaasumittarit

Kotimainen: LIS-1.

Rumpukaasumittarit:

Kotimainen: GSB-400, RG-7000

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

Vakiopaine-eron virtausmittarit (rotametrit):

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

Tuotu: 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/ M 9, H-54, DK-32, DK-34, DK-370;

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

Muuttuvan paine-eron virtausmittarit (rajoituslaitteet):

Kotimainen: Superflow, Hyperflow, 3095 MV

Tuotu:

Virtausmittarien toimintaperiaatteet ovat seuraavat:

Turbiinikaasumittarit.

Ne on valmistettu putken muodossa, jossa ruuviturbiini sijaitsee yleensä siten, että siivet menevät hieman päällekkäin. Kotelon virtausosassa on suuren osan putkilinjasta peittävät suojukset, mikä mahdollistaa virtausnopeuskaavion lisälinjauksen ja kaasun virtausnopeuden kasvun. Lisäksi muodostuu turbulenttinen kaasuvirtausjärjestelmä, jonka ansiosta se varmistaa kaasumittarin ominaisuuksien lineaarisuuden laajalla alueella. Juoksupyörän korkeus ei yleensä ylitä 25-30 % säteestä. Mittarin sisäänkäynnissä useissa malleissa on ylimääräinen virtaussuoristin, joka on valmistettu joko suorien terien muodossa tai "paksun" kiekon muodossa, jossa on eri halkaisijaltaan olevia reikiä. Verkon asentamista turbiinimittarin sisääntuloon ei yleensä käytetä, koska sen tukkeutuminen vähentää vastaavasti putkilinjan virtausosan pinta-alaa, lisää virtausnopeutta, mikä johtaa mittarin lukemat. Juoksupyörien pyörimisnopeuden muuntaminen kuljetetun kaasun määrän tilavuusarvoiksi suoritetaan siirtämällä juoksupyörän pyöriminen magneettikytkimen kautta laskentamekanismiin, jossa vaihdepareja valitsemalla (kalibroinnin aikana) ), lineaarinen yhteys turbiinin pyörimisnopeuden ja ohitetun kaasun määrän välillä. Toinen tapa saada tulos ohitetun kaasun määrästä, riippuen turbiinin pyörimisnopeudesta, on käyttää magneettista induktioanturia nopeuden ilmaisemiseen. Turbiinin siivet, kun ne kulkevat läheltä muuntajaa, herättävät siinä sähköisen signaalin, joten turbiinin pyörimisnopeus ja muuntimesta tulevan signaalin taajuus ovat verrannollisia. Tällä menetelmällä signaalin muuntaminen suoritetaan elektroniikkayksikössä sekä läpikulkukaasun tilavuuden laskenta. Mittarin räjähdyssuojan varmistamiseksi virransyöttö tulee tehdä räjähdyssuojalla. Elektronisen yksikön käyttö kuitenkin yksinkertaistaa kysymystä mittarin mittausalueen laajentamisesta (mekaanisella laskentamekanismilla varustetulle mittarille 1:20 tai 1:30), koska mittarin ominaiskäyrän epälineaarisuus ilmenee. alhaisilla virtausnopeuksilla on helposti eliminoitavissa käyttämällä ominaisuuden paloittain lineaarista approksimaatiota (1:50 asti), mitä ei voida tehdä laskurilla, jossa on mekaaninen laskentapää. Virtauksen mittausta varten turbiinikaasumittareissa SG-16M ja SG-75M on räjähdyssuojattu pulssilähtö(gerkon) "releen kuivat koskettimet" taajuudella 1 imp./1kub.m. ja räjähdyssuojattu pulssilähtö (optoerotin), jonka pulssitaajuus on 560 imp/m3.

Pyörivä kaasumittari.

Mittarin toimintaperiaate on rullata kaksi erityisen profiloitua roottoria (muistuttavat numeroa "kahdeksan") toistensa yli kaasuvirran vaikutuksesta. Roottoreiden toiminnan synkronointi varmistetaan erikoisvaihteilla, jotka on kytketty vastaavaan roottoriin ja toisiinsa. Mittaustarkkuuden varmistamiseksi roottorien profiili ja mittarin rungon sisäpinta on valmistettava suurella tarkkuudella, mikä saavutetaan käyttämällä erityisiä teknisiä menetelmiä näiden pintojen käsittelyyn. On tarpeen korostaa tämäntyyppisten mittarien useita etuja turbiiniin verrattuna. Laaja mittausalue (jopa 1:160) ja pieni virhe mitattaessa muuttuvia virtauksia. Toinen ominaisuus tekee niistä välttämättömiä pulssitilassa toimivien kuluttavien "katto"kattiloiden kaasuvirran mittaamiseen. Mikä tahansa kaasun suunta mittarin läpi. Ei vaatimusta suorista osista ennen ja jälkeen mittarin. Pyörimislaskurit RVG (sekä "DELTA" ja "ROOTS") voidaan varustaa, paitsi tavallinen matalataajuinen anturi (reed-kytkin), jonka vastetaajuus on 10 imp/m3, keskitaajuinen E-300 vasteella taajuus jopa 200 imp/m3 ja korkea taajuus jopa 14025 imp./cu.m.

Vortex-virtausmittarit.

Toimintaperiaate perustuu jaksollisten pyörteiden esiintymisen vaikutukseen, kun kaasuvirtaus virtaa bluffikappaleen ympärillä. Irtoamistaajuus on verrannollinen virtausnopeuteen ja siten tilavuusvirtaan. Pyörteet voidaan osoittaa kuumalanka-anemometrillä (VRSG-1) tai ultraäänellä (VIR-100, SVG.M). Mittausalueen mukaan laskurit ovat turbiinin ja pyörivän väliarvon välillä 1:50 asti. Koska tämän tyyppisissä mittareissa ei ole liikkuvia osia, turbiini- ja pyörimismittareihin ei tarvita voitelujärjestelmää. Tämän tyyppisillä mittareilla on mahdollista mitata happimäärää, jota on täysin mahdotonta mitata turbiini- ja pyörimismittareilla, koska öljy palaa happiympäristössä. Myös virtausmittauksen yläraja tämän tyyppisille laitteille on korkeampi kuin turbiinien, esimerkiksi DN = 200 mm. turbiinimittareita käytetään 2500 m 3 / tuntiin ja VRSG-1 5 000 m 3 / tuntiin.

Ultraäänikaasun virtausmittarit.

Toimintaperiaate on suunnata ultraäänisäde virtauksen suuntaan ja virtausta vastaan ​​ja määrittää näiden kahden säteen kulkuajan ero. Aikaero on verrannollinen kaasun virtausnopeuteen. Vuoteen 2002 asti Venäjällä ei valmistettu kaasun ultraäänivirtausmittareita. Tällä hetkellä ultraäänivirtausmittareita "Oboe-1" valmistetaan virtausnopeuksille 10, 16, 25, 40, 65, 100 m 3 / h, putkille 25 - 80 mm, absoluuttisille paineille jopa 2 kgf / cm 2 , UBSG-001 virtausnopeuksille 0,1 - 16 m 3 / h, UBSG-002 virtauksille 0,16 - 25 m 3 / h Du = 1,1/4 2, (32 mm) ja "GAZ-001" putkille suurempi halkaisija (yli 100 mm.) ja paineille 60 kgf / cm 2 asti, mutta valmistaja ei ole julkaissut täysikokoista valikoimaa. Ultraäänivirtausmittari-laskuri "Dnepr-7" ylätason antureilla lähettimet-vastaanottimet. Virtausmittari-laskurin toimintaperiaate perustuu ultraääniheijastusten Doppler-taajuuseron muuntamiseen liikkuvasta virtauksen epähomogeenisuudesta, joka on lineaarisesti riippuvainen virtausnopeudesta.

Kalvokaasumittarit.

Mittarin toimintaperiaate perustuu kammioiden liikkuvien väliseinien (kalvojen) liikkeeseen, kun kaasua tulee mittariin. Kaasun sisään- ja ulostuloaukko, jonka virtausnopeus on mitattava, saa aikaan kalvojen vaihtelevan liikkeen ja ohjaa laskentamekanismia vipujärjestelmän ja supistimen kautta. Kalvomittareiden mittausalue on suuri aina 1:100 asti, mutta ne on suunniteltu toimimaan alhaisella kaasunpaineella, yleensä enintään 0,5 kgf / cm 2. Kalvomittarit on suunniteltu pääasiassa mittaamaan kaasuvirtausta taloissa ja mökeissä. Jos turbiini- ja pyörimiskaasumittareihin liittyy liikkuvien elementtien pyörimiseen liittyvää melua, kalvomittarit toimivat äänettömästi. Ne eivät vaadi voitelua käytön aikana, kun taas turbiinimittarit on voideltava neljännesvuosittain. Kuitenkin suurilla virtausnopeuksilla, yli 25 m 3 / h, mittarien mitat tulevat melko suuriksi.

Jet kaasumittarit.

Levitaatiokaasumittari.

Rumpukaasumittarit.

Toimintaperiaate on, että kaasun painehäviön vaikutuksesta pyöritetään rumpua, joka on jaettu useisiin kammioihin, joiden mittaustilavuutta rajoittaa sulkunesteen taso. Kun rumpu pyörii, eri kammiot täytetään ja tyhjennetään ajoittain kaasulla. Aiemmin valmistetut rummut kaasumittarit GSB-160 mittausrajoihin 0,08-0,24 m 3 / h. GSB-400 0,2-6 m 3 / h rajoihin. - ei tällä hetkellä saatavilla. Perusmittausvirhe 1,0 %. Venäjälle tuodut Ritter-rumpulaskurit eivät ole sertifioituja kaikille yrityksen valmistamille vakiokokoille, pääsääntöisesti niitä käytetään esimerkillisinä. Pääasiallinen mittausvirhe on 0,2 %. Kaikkien seitsemän vakiokoon mittausalueet 1 l/h - 18000 l/h.

Vakiopaine-eron virtausmittarit (rotametrit)

Tämän tyyppisten virtausmittareiden toimintaperiaate perustuu siihen, että virtauksessa kelluva (riippuva) uimuri muuttaa pystysuoraa asentoaan kaasun virtausnopeuden mukaan. Tällaisen liikkeen lineaarisuuden varmistamiseksi virtausanturin virtausaluetta muutetaan siten, että painehäviö pysyy vakiona. Tämä saavutetaan siten, että putki, jossa uimuri liikkuu, tehdään kartiomaiseksi kartion laajennuksella ylöspäin (RM-tyyppiset rotametrit) tai putki tehdään uralla ja mäntä (sula) nousee ylös. suurempi virtausalue virtaukselle (DPS-7.5, DPS-10). Rotametrit valmistetaan pääasiassa teknologisiin tarkoituksiin, pääsääntöisesti niillä on suuri perusvirhe 2,5-4%, pieni mittausalue 1:5 - 1:10. Valmistetaan kartiomaisilla (RM, RMF, RSB), pneumaattisilla (RP, RPF, RPO) ja sähköisillä (RE, REV) induktiivisilla laseilla varustettuja rotamereita.

Säädettävät painehäviömittarit (perustuvat kaventamislaitteisiin).

Hyperflow-3 MP

Kaasun virtauksen ja määrän mittaamiseen käytettyjen kaventuslaitteiden käyttö oli viime aikoihin asti eniten käytettyä. Pieni virtausmittausalue (1:3) ±1,5 %:n virheellä kaupalliseen kaasunmittaukseen hyväksyttäessä sekä turbiini- ja pyörivien kaasumittareiden kehitys heikensi kuitenkin jonkin verran kapeneviin laitteisiin perustuvien virtausmittareiden asemaa. Viime vuosikymmenen aikana on kehitetty uusia paineantureita, joilla on suuret mittausalueet ja mikroprosessoriteknologian kehitys, useita kapeneviin laitteisiin perustuvia komplekseja, joita toteutetaan menestyksekkäästi, kuten Hyperflow-3MP, Superflow-2, massavirtausmittari. malli 3095 MV. Suurihalkaisijaisille putkille, yli 300-400 mm. tämä mittausmenetelmä on melko kilpailukykyinen.

Superflow -2

Kaikissa yllä mainituissa virtausmittareissa mitataan kaasun painetta ja lämpötilaa, painehäviötä kaventuslaitteen yli (yleensä standardoitu: kalvot, suuttimet, Venturi-putket, mutta käytetään myös epästandardeja mittauslaitteita) sekä kaasun tilavuus- ja massavirtausnopeudet. kaasu ja sen kautta kulkenut kaasumäärä pelkistettynä normaaleihin olosuhteisiin. Läsnäollessa verkkovirta virtausmittarissa voi olla virtasignaali, autonomisella virtalähteellä, signaali välitetään RS-232- tai RS-485-liitännän kautta.

Pääsääntöisesti valmistetaan kaasumittareita, ts. laitteet, jotka mittaavat kuluneen kaasun määrää suoriteperusteisesti. Välittömät kustannukset eivät näy. Poikkeuksia ovat LG-k-Ex, TRSG, DROT, VSRG-1, SVG.M, GAZ-001, joissa mitataan virtausnopeus ja läpi kulkevan kaasun määrä määräytyy aikaintegroinnilla.

Paineella:

kalvokaasumittareita valmistetaan pienille ylipaineille 0,5 kgf / neliöcm asti.

Pyörivä ja turbiini (SG-16M) jopa 16 kgf/sq.cm. ja SG-75M jopa 75 kgf/sq.cm. Turbiini LG-to-Ex jopa 25 kgf/sq.cm. GAZ-001 jopa 60 kgf/sq.cm, "Oboe-1" jopa 2 kgf/sq.cm. WG jopa 1 kgf/sq.cm.

Soveltuvuus erilaisiin kaasuihin

Kaasut, joiden tiheys on suurempi kuin 0,67 kg/m3, mukaan lukien ilma, typpi ja muut syövyttämättömät kaasut.

Turbiini- ja pyörivät happimittarit eivät ole käytettävissä.

Ultraääni-, kalvo- ja vortex-laitteilla ei ole perustavanlaatuisia rajoituksia toiminnalle kaasutyypeittäin, mutta on otettava huomioon, että pääsääntöisesti hapen ja vedyn käyttö vaatii erillisen sertifioinnin, jota mittareilla ei pääsääntöisesti ole.

Kaikki laskurit on kalibroitu ilmassa.

Muiden kaasujen kaasumetrologisia osastoja voidaan luoda vain erikoistuneissa (suljetuissa) yrityksissä. Venäjällä ei ole tällaisia ​​osastoja.

Putkilinjojen halkaisijat:

Kalvo: 1/2 2, 3/4 2, 1 2, 1,1/4 2, 1,1/2 2, 2 2, 3 2, 4 2, 5 2.

Pyörivä: RVG Du=50, 80, 100 mm.

Rotary ROOTS ja DELTA: DN=40, 50, 80, 100, 150 mm.

Turbiini: SG-16M Du=50, 80, 100, 150, 200 mm.

Turbiini: LG-K-Ex Du=80, 100, 150, 200 mm.

Turbiini: TZ / FLUXI, DN=50, 80, 100, 150, 200, 250, 300 mm.

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

Vortex: VRSG-1 Du=50, 80, 100, 125, 150, 200 mm.

Vortex: SVG.M Du=50, 80, 100, 150, 200 mm.

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

Levitaatio: LIS-1 Du = 1/2 2

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

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

Muuttuvan paineen virtausmittarit Vakioaukot alkaen 50 mm, ei-standardi alkaen 12,5 mm, ylärajat rajoittamaton.

Ultraäänikaasumittarit: Oboe - Du=25, 40, 65, 80 mm., UBSG - Du=1,1/4 2 . GAZ-001 - Du=100, 125, 150 - 600 mm.

Johdanto

Energiavarojen käytön kirjanpito ja valvonta on voimakas kannustin säästää niitä, ja tärkein tehtävä tällä alueella on varmistaa mittaustulosten oikeellisuus. Analysoidaan olemassa olevia menetelmiä kaasutilavuuksien mittaukset ja kriteerit, jotka auttavat valitsemaan optimaalisen laitteen tiettyyn tilanteeseen. Tarkastellaan mahdollisuuksia käyttää näiden menetelmien pohjalta kehitettyjä virtausmittareita kaasun kaupalliseen kirjanpitoon.

1. Kaasut vähennetty arvoon vakioolosuhteet

Maakaasu on tällä hetkellä pääpolttoaine. Sitä kulutetaan miljardeja kuutiometrejä. Sekä suurimman lämpövoimalaitoksen, joka kuluttaa tuhansia kuutiometrejä tunnissa, että omakotitalon omistajan, joka polttaa alle kuutiometrin päivässä, on maksettava tästä kaasusta. Kaasun hinta on asetettu tuhatta standardikuutiometriä kohti. Mitä ovat vakiokuutiometrit? Kiinteät aineet ja nesteet muuttavat tilavuuttaan hyvin vähän paineen noustessa. Lämpötilan muutos aggregoitumistilassaan ei myöskään aiheuta merkittävää tilavuuden muutosta nesteissä tai nesteissä. kiinteät aineet. Kaasuilla tilanne on toinen. Vakiolämpötilassa paineen nousu yhdellä ilmakehällä johtaa kaasun tilavuuden vähenemiseen puolella, kahdella - kolmella, kolmella - neljällä ja niin edelleen. Lämpötilan nousu vakiopaineessa johtaa kaasun tilavuuden kasvuun ja sen lasku vähenemiseen. Historiallisesti maakaasua myydään ja laskutetaan kuutiometreinä. Tämä johtuu siitä, että tilavuuslaskurit ilmestyivät aiemmin. Kuten tiedätte, ensimmäiset olivat mittarit, jotka käyttivät muuttuvan painehäviön periaatetta (puristuslaitteet). Myöhemmät turbiinityyppiset mittarit ovat myös tilavuusmittareita. Tarkemmin sanottuna ne mittaavat virtausnopeutta, mutta koska mittaus tehdään tietyssä, laskettavassa osassa, voidaan näitä menetelmiä pitää tilavuutena. Siten suurin osa metreistä (jota voidaan kutsua myös kammio-, pyörivä-, pyörre-, suihku-, ultraääni- jne.) mittaa putken läpi virtaavan kaasun tilavuutta. Coriolis-mittarit, jotka mittaavat suoraan kaasun massaa, ovat ilmaantuneet suhteellisen äskettäin, eivätkä niiden kustannusten vuoksi ole löytäneet laajaa käyttöä. Ilmeisesti, kunnes maakaasu loppuu, sen kustannuksia mitataan syrjäytysmittareilla. Talvella kaasuputken läpi virtaa pienempi määrä kaasua kuin kesällä. Kaasuputkien painetta ylläpitävät kompressoriasemat. Jos kompressoriasemalla on käynnissä kaksi kompressoria, putkessa olevan kaasun tilavuus on pienempi kuin yhden kompressorin ollessa käynnissä. Vaikka massalla mitattuna, nämä voivat olla samat määrät kuin talvella, kesällä tai enemmän korkeapaine kaasuputkessa, joka on alempana. On selvää, että kaasun tilavuudet on laskettava uudelleen joissakin yhteisissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa kaikille. Tällaiset yhdenmukaiset ehdot kaikille määriteltiin, ja näiden ehtojen täyttämiseksi kaikki poikkeuksetta ne kirjattiin GOST 2939:ään. Tässä GOST:ssa sanotaan, että "kaasujen tilavuus tulisi vähentää seuraaviin olosuhteisiin: a) lämpötila 20 ° C (293,15° TO); b) paine 760 mm Hg. Taide. (101325 N/m ²)…». Tällä hetkellä on perustettu seuraava terminologia: kaasuputkessa mitattua kaasutilavuutta kutsutaan "tilavuudeksi käyttöolosuhteissa" tai "työtilavuudeksi", ja GOST:n mukaisesti uudelleen laskettua kaasun määrää kutsutaan "vähennetyksi tilavuudeksi". standardiolosuhteisiin" tai "vakiotilavuuteen". Joskus käytetään termiä "tilavuus vähennetty normaaleihin olosuhteisiin", mutta tämä termi on virheellinen, koska normaaliolosuhteet eroavat normaaleista olosuhteista lämpötilalla, joka on 0 ° C (273,15 ° K), eikä 20 ° C (293,15 ° K). . Kaasun käyttäytyminen vaihtelevilla parametreilla kuvataan yhdistelmällä kaasulaki

V1 / T1 = P2V2 / T2 (1)

jossa P - absoluuttinen kaasun paine, atm., T - kaasun lämpötila absoluuttisessa asteikossa, V - kaasun tilavuus, m3. Jos tarkastelemme kaavan (1) vasenta puolta kaasun tilana normaaleissa olosuhteissa ja oikeaa puolta saman kaasun tilana käyttöolosuhteissa, kaava tilavuuden laskemiseksi standardiolosuhteissa näyttää tältä :

st \u003d TstPrVr / TrRst (2)

Korvataan vakioolosuhteissa tunnetut lämpötilan 293,15°K ja paineen arvot 1 atm. saamme kaavan kaasun tilavuuden saattamiseksi standardiolosuhteisiin (3)

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

Jotta mitatut virtaukset saadaan normaaleihin olosuhteisiin, kaava (2) saa muodon

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

Selvyyden vuoksi annamme esimerkin laskennasta. Oletetaan, että tilavuusvirtausmittari näyttää 1000 m3 2 tunnissa. Kaasun lämpötila +60°С ja ylipaine 8 atm. Määritetään, mikä mitattu kaasun tilavuus on standardiolosuhteissa. Tätä varten korvaamme kaavan (3) arvot ottaen huomioon, että lämpötilan tulee olla °K ja ylipaineeseen lisätään 1 atm. st = 293,15 9 1000 / 333,15 = 7919,4 st.m3 (4)

Teemme samoin virtausnopeudelle, sillä meidän tapauksessamme virtausnopeus on 500 m3 / h käyttöolosuhteissa st = 293,15 9 500 / 333,15 = 3959,7 st.m ³/ tunti (5).

Siten kaasuputkessa mitattua kaasun tilavuutta ja virtausta kutsutaan työtilavuudeksi ja työvirtaukseksi. Näitä tietoja ei voi käyttää laskutustarkoituksiin. Ne on saatettava GOST 2939:n mukaisiksi. GOST 2939:n mukaisesti uudelleen lasketun kaasun tilavuutta ja virtausnopeutta kutsutaan tilavuudeksi (virtausnopeudeksi), joka on alennettu standardiolosuhteisiin. Tai lyhyesti vakiotilavuus ja vakiovirtaus.

2. Kaasujen tilavuuden mittaamisen ydin

Tavallisilla kaasujen määrän määrityksillä mitataan lasiastiassa olevan kaasun tilavuus, joka on yleensä jaettu kuutioon. senttimetrit 15 °C:ssa, kaasun lämpötila ja paine; sitten, jolla on taulukoiden mukaan yksi kuutiopaino. senttimetriä tiettyä kaasua havaitussa lämpötilassa ja paineessa, selvitä kaasun paino kaavalla: kappaleen paino tyhjiössä on yhtä suuri (metrisesti mitattuna) kuin sen tilavuuden tulo tiheydellä (tai paino per tilavuusyksikkö). Mutta kaasun tiheydellä ymmärretään yleensä kaasun painon suhde yhtä suuren ilmamäärän painoon normaaleissa olosuhteissa, toisin sanoen 0 °C:n lämpötilassa ja 760 mm:n paineessa. Huomaa, että Boyle-Mariotte-lakia noudattavassa ihanteellisessa kaasussa, jota pidetään tavallisissa määritelmissä, mikä tahansa kaasu, joka on riittävän kaukana nesteyttämisestä; tämä suhde ei muutu eri lämpötilassa ja paineessa. Lisäksi on selvää, että yhden kuution painon saavuttamiseksi. cm tätä kaasua, sinun on kerrottava sen tiheys (suhteessa ilmaan) yhden kuutiometrin painolla. nähdä ilmaa. Yhden kuutiometrin kaasun tiheyden ja painon tarkka määritys. cm ilmaa, samoin kuin kaasun suora punnitus, ylittävät useat tavanomaiset määritelmät, koska tällaisia ​​määritelmiä varten tarvitaan suuria kaasumääriä ja vaakoja, jotka mahdollistavat korkeimman punnitustarkkuuden.

Kaasujen mittaustarkkuudesta on saatavilla yksityiskohtaisia ​​tietoja prof. Mendelejev: "Kaasujen elastisuudesta" (1875) ja "Ilmalitran painosta". Regnaultin kaasun tiheyden ja kuutiopainon määritelmät. cm ilmaa pidetään edelleen esimerkillisenä; niin esimerkiksi viimeisimmät kuution painon määritelmät. cm ilmaa Jollylle, Leducille ja Lord Rayleigh'lle on annettava sama paino Renyovskien kanssa. D. Mendelejevin ("Vr. Ch. P. M. ja V.") laskelmien mukaan keskimääräinen todennäköisin kuution painon arvo. cm kuivaa ilmaa, jossa ei ole hiilidioksidia:

l0 = 0,131844 gg ± 0,00010 g, missä g- painovoiman kiihtyvyys; Pietarin leveysasteelle. l0 = 1,29455 ± 0,000010G.

Regnaultin menetelmä kaasujen tiheyden määrittämiseksi koostuu seuraavista: useista noin 10 litran lasipalloista, jotka on valmistettu samassa tehtaassa samoissa olosuhteissa, valittiin kaksi kapasiteetiltaan lähintä; Niihin kiinnitettiin identtiset liittimet hanoilla. Ensinnäkin pallojen ulkotilavuus tasattiin tällä tavalla: molemmat pallot täytettiin vedellä, sitten ne ripustettiin kahdelle tarkan vaa'an varrelle ja vaakojen tasapainottamisen jälkeen ne upotettiin yhteiseen vesihauteeseen. Ulkoisten tilavuuksien epätäydellisen tasa-arvon vuoksi vaakojen tasapaino tietysti häiriintynyt, minkä palauttamiseksi oli tarpeen lisätä painoa vaa'an toiselle puolelle R. Seuraavaksi valittiin sellainen lasipaino, joka katosi veteen juuri sRegnault ripusti tämän lisäpainon pienemmästä pallosta, tasapainotti taas pallot ilmassa ja upotti sitten taas molemmat pallot veteen, ja koska tasapaino ei häiriintynyt, tämä oli molempien pallojen ulkotilavuuksien täydellinen tasa-arvo. Tällä tavalla Regnault eliminoi suuren korjauksen ilmassa olevien pallojen painon menetyksestä, joka riippuisi punnitushuoneen ilman lämpötilan, paineen ja kosteuden muutoksista; ja todellakin, vaa'an tasapaino tyhjillä (ilman ilmaa) suljetuilla palloilla ei häiriintynyt moneen päivään. Sitten yksi palloista laitettiin sulavan jään kylpyyn, palloliittimiin ruuvattiin putki kolmitiehanalla ja kaksi putkea, joista toinen johti differentiaalibarometriin, toinen toiseen kolmitiehanaan. , joka kommunikoi lasipallon sisäpuolelle joko laimennuspumpulla tai kuivaa kaasua sisältävällä säiliöllä. Harventamalla pallon sisällä olevaa kaasua ja täyttämällä pallon kaasulla säiliöstä käyttämällä toista kolmitieventtiiliä, kunnes oli varmaa, että jäljelle jäänyt ilma oli poistettu, Regnault teki viimeisen kerran voimakkaan harvinaisen ja irrotti lasipallon käyttämällä toinen kolmoisventtiili pumpulla, laski tasoeron differentiaalibarometrissa; sitten hän sulki hanan lasipallon kurkussa. Siten pallo sisälsi tilavuuden hanan sulkemishetkellä V0 harvinainen kaasu 0°:ssa ja paineessa h. Sitten lisäosat ruuvattiin irti, ja pallo harvennetulla kaasulla ripustettiin, kuten ennenkin, vaa'alle. Jonkin ajan kuluttua verrattiin molempien pallojen lämpötiloja, myös niiden tilavuuksia, jonkin verran lisäpainoa pallon kyljessä harvetetulla kaasulla palautti vaakojen tasapainon.

Sitten Regno otti saman pallon, asetti sen uudelleen sulavan jään kylpyyn ja täytti pallon lisäosien avulla kaasulla jo paineessa. h,yhtä suuri kuin ilmanpaine; kun lämpötilaa voitiin pitää tasaisena, pallon kurkussa oleva venttiili suljettiin ja lisäosat otettiin pois. On selvää, että tällä kertaa palloon syötettiin tilavuus kaasua V0 0°:ssa ja paineessa HH.

Kun punnitsin uudelleen vaa'alla, jouduin poistamaan PG; Ilmeisesti tämä on toisessa kokeessa lisätyn kaasun paino. Mariotten lain mukaan tästä seuraa, että kaasun paino, jolla on sama tilavuus, mutta paineessa 760 mm, on P.Johtuen siitä, että Hlähellä 760 ja hhyvin vähän, ei tietenkään voida odottaa huomattavia poikkeamia kaasun puristuksessa Mariotten laista.

Samalla tavalla Regnault sai tilavuuteen suljetun ilman painon V0 0°:ssa ja 760 mm:n paineessa P";kaasun haluttu tiheys on siten yhtä suuri kuin

Δ = (P/P")[(H" - h")/(H - h)].

Tässä ovat Regnaultin joidenkin kaasujen tiheydet:

Ilma 1 Happi 1,10563 Vety 0,06926 Typpi 0,97137 Hiilidioksidi 1,52901

Kuution painon määrittäminen. senttimetriä ilmaa, 0 °:ssa ja 760 mm paineessa, Regnault tuotti tällä tavalla. Juuri kuvatun menetelmän mukaan - Regnault määritti lasipallon sisällä olevan ilman painon 0° - 760 mm

X = P;

Tavallinen tapa määrittää aluksen kapasiteetti punnitsemalla

Aluksen kapasiteetti tarkistetaan tai mitataan yleensä näin: otetaan astia, jossa on vettä tai elohopeaa, punnitaan ja kaadetaan vettä tai elohopeaa mitattavaan astiaan viivaan asti; ero määrittää kaadetun nesteen painon. Jos nesteellä on painoa ilmassa μ ja sen tiheys ς, sitten sen tilavuus on

v = μ / ς (1 + λ / ς - λ / δ)kuutio cm

Missä λ - kuutiopaino. cm ilmaa ja on suunnilleen = 0,0012 g, δ - painotiheys (messingille δ = 8,4). Vesi- ja messinkipainoille, joissa t= 15°, λ / ς - λ / δ = 0,00106. Kuutiopaino cm ilmaa missä tahansa lämpötilassa tja paineita Hilmaistaan ​​kaavalla

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

3. Tietoja soveltuvuudesta erilaisia ​​menetelmiä virtausmittaus kaupalliseen kaasunmittaukseen

Kaupallinen kaasunmittaus perustuu perinteisesti tilavuus- ja suurnopeusmenetelmiin kaasutilavuuden mittaamiseen, jotka toteutetaan kalvo- (kalvo-), pyörivä- ja turbiinikaasumittareiden ja niihin perustuvien mittausjärjestelmien pohjalta. Suuren halkaisijan omaavissa putkissa (yleensä DN = 300 mm tai enemmän) käytetään muuttuvaa paineenpudotusmenetelmää käyttämällä tavallisia supistuslaitteita (pääasiassa kalvoja) yhdessä nykyaikaisten älykkäiden paine- ja paine-eroanturien kanssa.

Virtausmittari kavennuslaitteen "IRGA" perusteella

Samaan aikaan yritetään ottaa käyttöön uusia mittausmenetelmiä: vortex, ultraääni, suihkugeneraattori, Coriolis ja muut. Uudet kehityssuunnat perustuvat pääsääntöisesti nykyaikaisen aero-, termodynamiikan ja elektroniikan alan tutkimuksen tuloksiin ja niillä pyritään parantamaan tarkkuutta ja laajentamaan kaasuvirtauksen mittausaluetta, varmistaen toimivuuden laajalla lämpötila-alueella, saastuneilla alueilla. kaasulla sekä pneumaattisten iskujen ja kaasun sykkimisen olosuhteissa. Analyysi erilaisia ​​vaihtoehtoja kaupallisten kaasumittausyksiköiden rakentaminen on omistettu erityisesti työhön. On otettava huomioon, että jokaisella luetelluista menetelmistä on hyvät ja huonot puolensa, ja valinnan tulee perustua sekä itse mittausmenetelmien että niitä toteuttavien laitteiden sekä olosuhteiden perusteellisen metrologisen tutkimuksen tuloksiin. niiden kalibrointia ja myöhempää käyttöä varten.

Vaihteleva painehäviömenetelmä, joka perustuu standardisuutinlaitteisiin (DR)

Virtausmittarien etuja ovat virtausmuuntimen suunnittelun yksinkertaisuus ja mahdollisuus varmentamiseen läikkymättömällä menetelmällä eli ilman virtausmittarin telineitä. Tämä mahdollisuus johtuu täydellisimmän tieteellisen ja teknisen tiedon saatavuudesta, mukaan lukien standardoidut tiedot tästä mittausmenetelmästä.

Haittoja ovat ensinnäkin pieni mittausalue (aiemmin ei yli 1:3, ja nyt, monirajaisten älykkäiden paineanturien myötä, se on kasvanut arvoon 1:10). Toiseksi, suuri herkkyys virtausnopeuksien kaavion epäyhtenäisyydelle ohjausjärjestelmän tuloaukossa, koska tulo- ja/tai poistoputkissa (sulkuventtiilit, mutkat jne.) on hydraulivastuksia. Tämä seikka määrää, että määritettyjen ohjausjärjestelmien edessä on oltava suoria osia, joiden pituus on vähintään 10 putkilinjan nimellishalkaisijaa (DN). Useissa tapauksissa, esimerkiksi asennettaessa SG:tä hydraulisen vastuksen, kuten epätäydellisesti avoimen venttiilin, jälkeen, SG:n edessä oleva suora osa saavuttaa 50 Du:n pituuden tai enemmän).

Kalvo- ja pyöriviin virtausantureisiin perustuva tilavuusmittausmenetelmä

Virtausmittarien haittoja ovat rajallinen suorituskyky saastuneessa kaasussa, murtuman mahdollisuus terävien pneumaattisten iskujen aikana ja kaasuputken osittainen sulkeminen rikkoutuessa, joka liittyy esimerkiksi pyörivän kaasumittarin roottoreiden jumiutumiseen, suhteellisen suuri mitat sekä kustannukset (suurten pyörivien kaasumittareiden kohdalla) verrattuna muuntyyppisiin laitteisiin.

Tärkein etu, joka toistuvasti päällekkäin puutteet ja teki tästä mittausmenetelmästä yleisimmän määrän suhteen asennettuja laitteita, on se, että se on ainoa menetelmä, joka tarjoaa suoran eikä epäsuoran mittauksen läpi kulkevan kaasun tilavuudesta. Lisäksi on huomattava, että se on täysin epäherkkä virtausnopeuskaavioiden vääristymille tulo- ja poistoaukossa, mikä mahdollistaa suorien osien luopumisen ja mittojen jyrkän pienentämisen.

Kalvokaasumittari tyyppiä VK (vasen) ja pyörivä kaasumittari tyyppiä RVG (oikea) kaasun mittausyksikkö, ja se mahdollistaa myös laajimman mittausalueen - jopa 1:100 tai enemmän. Tämän tyyppiset kaasumittarit sopivat erinomaisesti kaasun mittaukseen sen syklisen kulutuksen aikana, esimerkiksi kattiloissa, joissa on pulssipolttotila.

Suurinopeuksinen mittausmenetelmä, joka perustuu turbiinin virtausantureisiin

Virtausmittarien etuja ovat pienet mitat ja paino, suhteellisen alhainen hinta ja herkkyys pneumaattisille iskuille sekä merkittävä virtauksen mittausalue (jopa 1:30), joka ylittää merkittävästi CS:n. Haittoja ovat herkkyys virtauksen vääristymille virtausmittarin sisään- ja ulostulossa (vaikkakin nykyaikaiset kodinkoneet vaatimukset suorien osien pituuksille ennen ja jälkeen laitetta ovat minimaaliset ja ovat vastaavasti vain 2 ja 1 Du), toimimattomuus pienillä virtausnopeuksilla - alle 8 - 10 m3 / h, sekä lisääntynyt mittausvirhe sykkivä kaasu virtaa.

Turbiinikaasumittari tyyppiä TRZ

Tilavuus- ja nopeustyyppisten virtausmittareiden tärkein etu on kuitenkin muuntokertoimen stabiilisuus kaasuvirran Reynoldsin luvun Re laajimmalla alueella. Tämä johtuu siitä, että kaikki sekä maassamme että maailmassa valmistetut kaasumittarit on kalibroitu ilmassa nollaylipaineella, kun taas ne toimivat kaasulla täysin erilaisilla painearvoilla.

Näissä kahdessa tapauksessa on mahdollista varmistaa luotettava lukemien konvergenssi vain, jos virtausmittarilla on aluksi vakaa muuntokerroin, ts. jatkuva asenne sen luonnollinen lähtösignaali laitteen läpi kulkevan ilman tai kaasun virtausnopeuteen. Esimerkiksi turbiini- tai pyörivä kaasumittari (tarvittavien vähennysten jälkeen) tämä muuntokerroin määritellään turbiinin tai roottoreiden kierrosten lukumääräksi, joka vastaa kaasun tilavuusyksikköä.

Vastustajat voivat vastustaa sitä, että koska kaasunmittausyksikössä tilavuusvirtauksen lisäksi on edelleen tarpeen mitata kaasun lämpötilaa ja painetta, niin vaikka tarvittavaa muuntokertoimen stabiilisuutta ei olisikaan saatavilla, laitteessa on aina mahdollisuus linearisoida sen staattinen ominaisuus kalibroinnin aikana. Ja kun vaihdat todellisiin käyttöolosuhteisiin, tee myös tarvittavat säädöt laskemalla Re-luku jokaiselle mittaustapaukselle. Lisäksi nykyaikainen mikroelektroniikka mahdollistaa vieläkin monimutkaisempien ongelmien ratkaisemisen suhteellisen alhaisin kustannuksin. Itse asiassa yllä kuvattu ongelma voidaan periaatteessa ratkaista, mutta sen ehdot on muotoiltava kokonaan, eikä se ole vielä ollut mahdollista. Tosiasia on, että kun kaasu virtaa putkilinjan läpi ja varsinkin kun se laajenee tai supistuu (mitä tapahtuu esimerkiksi kun putkilinja kääntyy tai virtaa joidenkin esteiden ympäri), tapahtuu monimutkaisia ​​aero- ja termodynaamisia prosesseja. Näin ollen ne eivät riipu vain Re-luvun arvosta, vaan myös muiden aero- ja termodynaamisten kriteerien arvoista, erityisesti Strouhal-luvuista St, Nuselt Nu, Froude Fr. Ja korjauksen suorittamiseksi nämä arvot huomioon ottaen ensinnäkin ei ole tarvittavaa kokeellista materiaalia, ja toiseksi niiden määrittämiseksi tarvitaan ainakin jatkuvaa tietoa kaasun koostumuksesta, joka kaasunmittauslaitteita asennettaessa , ei ole kuluttajien saatavilla.

Pyörremittarit

Pyörrevirtausmittarien kiistattomat edut ovat niiden herkkyys pneumaattisille iskuille ja kyky työskennellä saastuneiden kaasujen kanssa. Haittoja ovat lisääntynyt herkkyys virtausnopeuskaavion vääristymille (suunnilleen sama kuin tavallisissa suutinlaitteissa (CD)) ja suhteellisen suuret palautumattomat painehäviöt, jotka liittyvät voimakkaaseen pyörteiden muodostumiseen, kun virtaus tapahtuu huonosti virtaviivaisen kappaleen (ns. shedder) ympärillä. runko). Lisäksi jos virtausmittarin signaalinottoyksikkö on kuumalankainen, laite muuttuu haihtuvaksi, ja jos se on valmistettu pietsosähköisillä elementeillä, vakavia ongelmia tarjoaa melunsietokyvyn kaasuputken ulkoisen mekaanisen tärinän läsnä ollessa.

Pyörrevirtausmittareiden vakavin haitta on kuitenkin muuntokertoimen riittämätön stabiilisuus vaaditulla kaasuvirtauksen muutosalueella, mikä käytännössä ei salli tämän tyyppisten laitteiden suosittelemista kaupalliseen kaasunmittaukseen kalibroimatta tuotetta ensin suoraan käyttöolosuhteissa tai hyvin lähellä niitä. Näistä ongelmista on analyysi julkaisussa. Ei ole sattumaa, että maailmankuulu Endress + Hauser Prowirl-sarjan pyörrevirtausmittareiden valmistajana ei suosittele niiden käyttöä tapauksissa, joissa vaaditaan suurta mittaustarkkuutta.

Ultraäänivirtausmittarit

Ultraäänivirtausmittareiden etuna on niiden suurin lupaus kaupallisessa kaasunmittauksessa. Aikaisemmin niiden käyttöä rajoittivat korkeat valmistuskustannukset ja elektroniikkayksikön riittämätön luotettavuus. Kuitenkin mikroelektroniikan kehittyessä tämä puute vähenee jatkuvasti. Tämän tyyppisissä instrumenteissa ei ole liikkuvia osia eikä ulkonevia osia. Näin ollen ne eivät käytännössä aiheuta ylimääräisiä painehäviöitä ja niillä voi mahdollisesti olla erittäin korkea luotettavuus. Ne voivat myös tarjota mittauksia monenlaisissa kaasuvirtauksen muutoksissa ja olla haihtumattomia, ts. toimia sisäänrakennetusta autonomisesta virtalähteestä pitkään.

Ultraääni kaasumittari

Haittapuolena on tarve käyttää monisäteisiä ultraäänivirtausmittareita (2-säde tai useampia) ja myöhempää tietojenkäsittelyä erittäin monimutkaisen ohjelman mukaisesti, jotta voidaan käytännössä eliminoida kaasuvirtauksen vääristymien vaikutus mittaustarkkuuteen. Valitettavasti Venäjällä valmistetut ultraäänikaasumittarit eivät vielä täytä kaikkia vaatimuksia ominaisuuksiltaan. tarvittavat vaatimukset kaupallisiin kaasunmittauslaitteisiin, ja siksi niitä voidaan löytää hyvin rajoitetusti.

Jet itsegeneroivat virtausmittarit

Tarkastellaan tätä mittausmenetelmää tarkemmin, koska tällä hetkellä tämän tyyppisten virtausmittareiden pohjalta luotuja kaasumittareita, ilman tarvittavaa metrologista tutkimusta, on alettu aktiivisesti käyttää kaupalliseen kaasunmittaukseen. Virtausmittari on bistabiili suihkuelementti, joka on peitetty negatiivisilla takaisinkytkennöillä, jotka on tehty pneumaattisten kanavien muodossa, jotka yhdistävät suihkuelementin lähtökanavat samoihin ohjauskanaviin (vasemmalla - vasemmalla, oikealla - oikealla). Jos suihkuelementin syöttösuuttimen läpi virtaa kaasua, sen suihku menee johonkin poistokanavaan ja synnyttää siihen kohonneen paineen, joka syötetään vastaavan takaisinkytkentäkanavan kautta samannimiseen ohjauskanavaan ja kytkee suihkun ulos. syöttökanava toiseen vakaaseen asentoon. Tämän jälkeen suihkun vaihtoprosessi toistetaan. Kytkentätaajuus on verrannollinen kaasuvirtaukseen suihkuelementin syöttösuuttimen läpi. Näin ollen tässä mittausmenetelmässä syntyy aerodynaaminen värähtelygeneraattori, jonka taajuus on verrannollinen kaasuvirtaukseen.

Jet-itsegeneroivalla virtausmittarilla on samat haitat kuin pyörrevirtausmittarilla, nimittäin: suuret palautumattomat painehäviöt ja lisääntynyt herkkyys virtausnopeuskaavion vääristymille (sen versiossa, jossa sitä käytetään sarjassa, jossa on ohjausjärjestelmä). Valitettavasti on kuitenkin muita haittoja. Ensinnäkin suihkuelementti (tämän laitteen perusta) on erittäin suuri suhteessa mitatun virtausnopeuden arvoon. Siksi sitä voidaan toisaalta käyttää vain osavirtausmittarina, jonka läpi kulkee merkityksetön osa mittausosan läpi kulkevasta kaasuvirrasta (ja tämä väistämättä vähentää mittausten luotettavuutta), ja toisaalta se on paljon alttiimpi tukkeutumaan kuin pyörrevirtausmittari (t (ts. sillä ei ole yhtä pyörrevirtausmittarin tärkeimmistä eduista). Toiseksi tämän laitteen muuntokertoimen epävakaus on jopa suurempi kuin pyörrevirtausmittarin. Joten esimerkiksi testattaessa yhtä suihkuvirtausmittarin tyyppiä havaittiin, että muunnoskertoimen muutos laitteen eri modifikaatioille on alueella 14,5-18,5%, kun virtaus laitteen läpi muuttuu vaihteluväli enintään 1-5.

Virtausmittarin edut ovat samat kuin pyörrevirtausmittarin edut, lukuun ottamatta toimivuutta saastuneiden kaasujen kanssa. Niitä voidaan käyttää paine-eroanturien sijasta säädettävissä virtaus-eromittareissa. Periaatteessa tämä mahdollistaa jälkimmäisen mittausalueen laajentamisen. Todetut puutteet eivät kuitenkaan anna meille mahdollisuutta luottaa vakavaan esittelyyn tätä menetelmää kaasun kaupalliseen kirjanpitoon.

Coriolis-mittarit

Nämä virtausmittarit ovat tarkimpia. Käytetään laajasti nesteiden ja paineistettujen kaasujen säilytyssiirtoon. Kaasuteollisuuden tyypillisin käyttökohde on autojen kaasuvarastokompressoriasemiin toimitettavan maakaasun määrän mittaus. Tässä tapauksessa kaasu puristetaan noin 20 MPa (200 bar) paineeseen ja sen tiheys on riittävä tähän menetelmään. Haittoja ovat suuri massa, mitat ja hinta sekä ulkoisen mekaanisen tärinän vaikutus tuotteiden lukemiin. Virtausmittareita valmistavat monet johtavat virtausmittarilaitteiden valmistajat. Kaasun mittauksen soveltamistapauksia matala- ja keskipaineverkoissa ei tunneta.

Kuumalankaiset (lämpö) virtausmittarit

Etuna on liikkuvien osien puuttuminen ja vastaavasti mahdollinen korkea toimintavarmuus pneumaattisten iskujen, ylikuormituksen jne. olosuhteissa.

kuumalankavirtausmittari

Lämpöluokkaan kuuluvien kuumalankaanemometristen virtausmittareiden suurin haitta on seurausta niiden toimintaperiaatteesta. Ne itse asiassa mittaavat lämmönpoistoa lämmityselementistä, joka (väliaineen tunnetulla lämpökapasiteetilla) liittyy ainutlaatuisesti massavirtaan. Siten tämän tyyppiset laitteet ovat kaasun massavirtausmittareita. Tästä voisi tulla etua, jos kaasun laskenta suoritetaan massayksikkökohtaisella maksulla. Kuitenkin maassamme kuluttaja maksaa normaaleihin olosuhteisiin saatetun kaasun määrän. Näin ollen, jotta massavirrasta normaaliolosuhteissa siirrytään maakaasuvirtaan, mainittu massavirta on jaettava kaasun tiheydellä normaaleissa olosuhteissa. Tiheys riippuu kuitenkin kaasun koostumuksesta, ja sen muutokset lyhyessä ajassa voivat olla 10% tai enemmän. Samaan aikaan itse laite ei mittaa kaasun koostumusta, ja se voidaan syöttää manuaalisesti enintään useita kertoja päivässä. Siksi näitä laitteita on yleensä vaikea luokitella kaupalliseen kaasunmittaukseen soveltuviksi laitteiksi, mikä on perusteltua.

Analysoituamme kaupallisten kaasunmittauslaitteiden markkinoiden tilannetta, voimme tehdä seuraavat johtopäätökset:

Matala- ja keskipainekaasun kaupalliseen laskentaan viime vuosina ilmestyneistä uusista virtauksen mittausmenetelmistä vain ultraäänimittausmenetelmä monitievirtausantureilla on mahdollisesti käyttökelpoinen.

Kaasun kaupallinen kirjanpito halkaisijaltaan pienissä ja keskisuurissa (300 mm:iin asti) putkissa kaasun virtausnopeuksilla 6 000 m3/h asti on tarkoituksenmukaisinta suorittaa käyttämällä kalvo- (kalvo-), pyörivä- ja turbiinimittareita, vastaavasti lisäyksellä. putkien halkaisijat ja kaasuvirtaus.

On tarkoituksenmukaisinta käyttää vaihtelevia erovirtausmittareita kaupalliseen kaasun mittaukseen halkaisijaltaan suurissa (yli 400 mm) kaasuputkissa, rajoittaen virtauksen mittausalueita mahdollisimman paljon esimerkiksi luomalla "kampoja" rinnakkain asennetuista virtausmittareista ja liittämällä / irrottamalla vastaavat mittauskanavat lisäämällä tai vähentämällä kaasuvirtausta tämän virtausmittarin läpi.

4. Kaasun kirjanpidon epätasapainoon vaikuttavien tekijöiden analyysi. Johtopäätökset ja suositukset kirjanpidon optimointiin

1 Kaasun annosteluyksikön virhe

Tarkastellaan mittausyksikön mittausvirhekertoimien vaikutusta ja kaasun tilavuuden vähentämistä normaaleihin olosuhteisiin.

Kaasumittarin mittaama kaasun tilavuus vähennetään standardiolosuhteisiin kaavalla:

jossa V on mittarin mittaama kaasun tilavuus; P on absoluuttinen kaasun paine putkilinjassa; Z c - puristuvuuskerroin standardiolosuhteissa (P Kanssa , T Kanssa );T Kanssa - kaasun lämpötila standardiolosuhteissa (293,5 K); P Kanssa - absoluuttinen kaasun paine vakioolosuhteissa (1,01325 bar).

Kaavasta voidaan nähdä, että lämpötilan ja paineen huomioon ottaminen ovat välttämättömiä ehtoja kaasun tilavuuden mittaamiseksi ja sen saattamiseksi standardiolosuhteisiin.

Kaasumittarin tarkkuusluokan valinta

Mittausvirheen vaikutusta mittarin suhteellisen virheen määräämään epätasapainoon vähennetään valitsemalla korkeamman tarkkuusluokan laite.

Johtavien valmistajien, kuten Schlumberger, Elster, Dresser, turbiini- ja pyörimismittareissa on erittäin pieni systemaattinen virhekomponentti, joten näitä mittareita kalibroitaessa virhekäyrä sopii hyvin 0,5 %:n alueelle ja mitattujen moninkertaisuuden pienentyessä. virtaa Q min /Q max 1:10 asti nämä laskurit on mahdollista kalibroida 0,3 %:n sisällä. Tällaisia ​​mittareita käytetään päämittareina kalibrointitelineissä.

Mittauslaitteiden tarkkuusluokkaa koskevat vaatimukset tulisi määrittää ennen kaikkea kaasunkulutuksen mukaan. Mitä suurempi mittarin läpi kulkevan kaasun virtausnopeus, sitä korkeampi tarkkuusluokan tulee olla.

GDS:n ylemmille tasoille sopivimmat mittauslaitteet ovat turbiini- ja pyörivät mittarit.

Lämpötilan vaikutuksen huomioiminen mittausvirheeseen

Kaasun tilavuuden mittausvirhe riippuu melko voimakkaasti lämpötilasta - kaasu muuttaa tilavuuttaan noin 1 %, kun lämpötila muuttuu 3 astetta:

Missä δVc - suhteellinen virhe laskettaessa kaasun tilavuutta standardiolosuhteissa; δT- Kaasun lämpötilan mittauksen absoluuttinen virhe käyttöolosuhteissa (°K).

Ottaen huomioon, että kaasun lämpötila putkilinjassa eri vuodenaikoina voi vaihdella suuresti riippuen putkilinjan sijainnista (-20 °C:sta +40 °C:seen), kaasun lämpötilamittauksen puutteesta ja vastaavasti huomioon ottamisesta. kaasun tilavuuden korjaus lämpötilasta voi johtaa suuriin virheisiin kaasutilavuuden laskennassa standardiolosuhteissa:

Kaasun tilavuuden laskemisen virheen vähentämiseksi normaaleissa olosuhteissa kaasun lämpötilasta riippuen on tarpeen mitata kaasun lämpötila kaasumittarivyöhykkeellä enintään (0,5-1) ° С virheellä ja mieluiten todellisessa aika (tai sen ajan, kunnes kaasun lämpötila ei ole muuttunut enempää kuin 0,5°C) vastaa kaasun lämpötilaa. Kaasun virtausnopeuksille yli 10 m 3/ tunti ja mittarin läpi kulkevan kaasun lämpötilan vaihtelut, yli 5 ° C, on suositeltavaa ottaa käyttöön lämpötilan korjaus.

Tarkin tapa ottaa huomioon lämpötilan vaikutus on käyttää elektronisia korjaimia lämpötilalle - T tai paineelle, lämpötilalle ja puristuvuuskertoimelle - PTZ.

Sisätiloissa asennetuille kotitalousmittareille ei vaadita lämpötilan korjausta.

Käytännössä väestön kaasunkulutuksen kirjanpidon epätasapainon vähentäminen voidaan ratkaista seuraavasti.

Kerrostalolle:

· talon mittarissa on lämpötilakorjaus, ja se määrittää talon asukkaiden kuluttaman kaasun määrän;

· asunnon mittarit, asennetaan samoihin olosuhteisiin (joko kaikki huoneistoihin tai tasanteille, eikä niissä ole lämpötilan korjausta).

Asuntomittareiden mukaan kunkin asunnon kaasunkulutuksen suhteellinen virhe määräytyy talon mittarin määräämästä tilavuudesta. Yleisessä tapauksessa, luotettavien tilastojen olemassaolossa, tämä tulisi sisällyttää vuosimaksuun asuntomittarin lukemien mukaan

Kaasunpaineen vaikutus mittausvirheeseen

Kaasunpaine muuttaa suoraan verrannollisesti kaasun tiheyttä tai tilavuutta, ja siksi kaasulaskennan suhteellinen virhe standardiolosuhteissa on suoraan verrannollinen kaasunpaineen mittausvirheeseen:

missä δ Vc on suhteellinen virhe laskettaessa kaasun tilavuutta standardiolosuhteissa; δ p - suhteellinen virhe kaasunpaineen mittauksessa käyttöolosuhteissa; kp - suhteellisuuskerroin.

GDS-verkossa kaasu, sellaisena kuin se on jaettu, käy läpi useita pelkistysvaiheita. Mitä suurempi mitatun kaasun paine on, sitä suurempi on paineen mittausvirheen vaikutus epätasapainoarvoon.

Paineen mittaus ja kirjaaminen ovat pakollisia kaasun tilavuuden mittaamisessa, kun se syötetään pääkaasuputkesta GDS-verkkoon, sekä kaikilla mittausasemilla GDS-verkon korkea- ja keskipaineosilla (12 barista 0,05 bar). Tässä tapauksessa suositellun mittausvirhealueen tulee olla 0,2 - 0,5 %.

On suositeltavaa asentaa PTZ-korjaimet kaikkiin korkea- ja keskipaineverkoissa toimiviin mittausyksiköihin.

Paineanturi, kuten mikä tahansa elastisella elementillä varustettu laite, menettää ominaisuutensa ajan myötä ja paineen mittausvirhe kasvaa. Siksi on tarpeen lähestyä huolellisesti luotettavan paineanturin valintaa, joka säilyttää parametrinsa pitkän ajan.

Kuten maailmankäytäntö osoittaa, matalan (alle 0,05 baarin) paineen korjauksen tekeminen on tehotonta seuraavista syistä:

· kaasun paineen vaihtelut verkoissa alhainen paine ovat 15 mbar:n sisällä, mikä aiheuttaa virheen tilavuuden mittauksessa 1,5 %:n sisällä;

· kaava kaasun saattamiseksi standardiolosuhteisiin käyttää absoluuttista painetta.

Ottaen huomioon, että ilmanpaine vaihtelee paineenvaihteluita vastaavissa rajoissa, olisi virheellistä saada kaasu normaaliolosuhteisiin vain verkon kaasunvaihteluilla ottamatta huomioon suhteellisia ilmanpaineen vaihteluita.

Matalapaineverkon kaasun kuluttajia ovat pääasiassa väestö sekä kaupalliset ja kotitalousyritykset, joita on joskus tuhansia ja kymmeniä tuhansia mittausasemia (mukaan lukien asuntomittarit). Tämän haarautuneen reuna-alueen varustaminen monimutkaisilla laitteilla heikentää jyrkästi järjestelmän luotettavuutta ja vaatii huomattavia varoja sen ylläpitoon, mikä ei oikeuta taloudellisesti 1,5%:lla huomioon otettavan kaasumäärän lisäystä. Tämä vahvistaa British Gasin surullisen kokemuksen, sillä se joutui purkamaan satoja tuhansia ultraäänimittareita ja korvaamaan ne kalvoilla järjestelmän heikon luotettavuuden ja kalliin ylläpidon vuoksi.

Ongelma ratkaistaan ​​yksinkertaisesti - ottamalla käyttöön yksi kerroin matalapainemittarien lukemiin (esim. 1,03-1,05), joka ottaa huomioon mittarin rekisteröimän tilavuuden pienenemisen standardiolosuhteisiin, mikä ilmeisesti estää kaasun paineen mahdolliset vaihtelut verkko.

Korkea- ja keskipaineverkkojen mittausyksiköt on suositeltavaa varustaa PTZ-korjaajilla.

Matalapaineverkkojen mittausyksiköt, joiden virtausnopeus on yli 10 m3/h, on suositeltavaa varustaa T:n mukaisilla korjaimilla.

Mittaustulosten käsittelyvirhe

Absoluuttinen virhe mittaustulosten käsittelyssä tallentimia käytettäessä voi vaihdella 1-5 %, mikä on erittäin merkittävää suurilla virtausnopeuksilla.

Tietojenkäsittelyvirheiden vähentämiseksi on siirryttävä kokonaan sähköisten tallennus- ja käsittelyvälineiden käyttöön.

Kirjallisuus

kaasun mittausvirtaus

1. Zolotarevsky S.A. Pyörremittausmenetelmän soveltuvuudesta kaupalliseen kaasumittaukseen / S.A. Zolotarevsky // Energiaanalyysi ja energiatehokkuus. - 2006. - Nro 1.

2. Virtauksen mittaus: virtausmittarin valintaopas // Endress + Hauser. CP 001D/06/ru/04.04, 2004.

Virtausmittari-laskuri RS-SPA. TU 4213-009-17858566-01. Testiraportti / GAZTURBavtomatika. - M., 2002.

Zolotarevsky S.A. Nykyaikaiset teollisuusyksiköt kaupalliseen kaasunmittaukseen. Novelli ja välittömät näkymät / S.A. Zolotarevsky, A.S. Osipov // Energiaanalyysi ja energiatehokkuus. - 2005. - Nro 4-5.

Zolotarevsky S.A. Kysymys yksiköiden valinnasta kaupallisiin kaasumittauksiin / S.A. Zolotarevsky, A.S. Osipov // Venäjän kaasu. - 2006. - Nro 1.

Ivanushkin I.Yu. Mittauslaitteet - voidaanko kaikkia käyttää? / I.Yu. Ivanushkin // Asunto- ja kunnallispalvelujen uudistus. - 2009. - Nro 11-12.

2.2 Lämpötila-anturien valinta. .2.3 Vastuslämpömittarien suunnitteluominaisuudet. .2.4 Lämpömittarin asennuksen ominaisuudet...

Kaasujen kosteuden mittauksen ominaisuudet. Kosteuden hallinnan tarve syntyy monilla toimialoilla: kun...
Toinen niistä kostutetaan jatkuvasti vedellä, kun taas toinen pysyy kuivana. Lämmönkulutuksen rinnastaminen kosteuden haihduttamiseen "märästä ...

Tämä osio antaa yleiskatsauksen tärkeimmistä menetelmistä ja menetelmistä kaasun ja höyryn virtauksen mittaamiseksi (mukaan lukien varastonsiirto), sekä Lyhyt kuvaus ja vertaamalla virtausmittarien etuja ja haittoja niiden valintasuosituksiin:

1. Menetelmä muuttuva paine-ero Perustuu vakiopuristuslaitteisiin (CS: kalvot, suuttimet)

Menetelmän edut:
Virtausmittarien etuja ovat mm suunnittelun yksinkertaisuus virtausmuunnin ja Mahdollisuus varmentamiseen virtaamattomalla menetelmällä ts. virtausmittaustelineiden puuttuessa. Tämä mahdollisuus johtuu täydellisimmän tieteellisen ja teknisen tiedon saatavuudesta, mukaan lukien standardoidut tiedot tästä mittausmenetelmästä.

Menetelmän haitat:
Haittoja ovat ensinnäkin pieni mittausalue (aiemmin ei yli 1:3, ja nyt, monirajaisten älykkäiden paineanturien myötä, se on kasvanut arvoon 1:10).
Toiseksi, suuri herkkyys virtausnopeuksien kaavion epäyhtenäisyydelle ohjausjärjestelmän sisäänkäynnissä (kalvo), johtuen hydraulisen vastuksen läsnäolosta tulo- ja/tai poistoputkissa (sulkuventtiilit, säätimet, suodattimet, kulmakappaleet jne.). Tämä seikka määrää tarpeen suorien osien läsnäolo ilmoitetun SS:n edessä jonka pituus on vähintään 10 putkilinjan nimellishalkaisijaa (DN). Useissa tapauksissa, esimerkiksi asennettaessa SG:tä hydraulisen vastuksen, kuten epätäydellisesti avoimen venttiilin, jälkeen, SG:n edessä oleva suora osa saavuttaa 50 Du:n pituuden tai enemmän).

2. Kalvo- ja pyöriviin virtausantureisiin perustuva tilavuusmittausmenetelmä

haittoja virtausmittarit ovat rajoitettu suorituskyky saastuneessa kaasussa, murtuman mahdollisuus terävien pneumaattisten iskujen yhteydessä ja osittainen kaasuputken sulkeminen liittyy esimerkiksi pyörivän kaasumittarin roottorien jumiutumiseen, suhteellisen suuri koko ja hinta(suurikokoisille pyöriville kaasumittareille) verrattuna muuntyyppisiin laitteisiin.

Tärkein etu, joka kattaa toistuvasti puutteet ja tekee tästä mittausmenetelmästä yleisimmän asennettujen laitteiden lukumäärän suhteen, on se, että se on ainoa menetelmä, joka mittaa suoraan eikä epäsuorasti läpi kulkevan kaasun tilavuutta. Lisäksi on syytä huomata täydellinen epäherkkyys nopeuskaavioiden vääristymille virtaus sisään- ja ulostulossa, mikä mahdollistaa suorien osien luopumisen ja UGG-kaasun mittausyksikön mittojen pienentämisen rajusti), ja antaa myös mahdollisuus tarjota laajimmat mittausalueet- jopa 1:100 tai enemmän. Tämän tyyppiset kaasumittarit sopivat erinomaisesti kaasun mittaukseen sen syklisen kulutuksen aikana, esimerkiksi kattiloissa, joissa on pulssipolttotila.

3. Nopeusmenetelmä mittaukset perustuvat turbiinin virtausantureisiin

Hyveet virtausmittarit ovat pienet mitat ja paino, suhteellisen alhaiset kustannukset ja herkkyys pneumaattisille iskuille, ja merkittävä virtauksen mittausalue(1:30 asti), mikä ylittää huomattavasti SS:n.

Haitoihin jonkin verran herkkyys virtauksen vääristymille virtausmittarin sisään- ja ulostulossa (vaikka nykyaikaisissa laitteissa vaatimukset suorien osien pituuksille ennen laitetta ja sen jälkeen ovat minimaaliset ja ovat vain 2 ja 1 Dn, vastaavasti), toimimattomuus alhaisilla kustannuksilla- alle 8 - 10 m3/h, sekä lisääntynyt virhe sykkivien kaasuvirtojen mittauksessa.

kuitenkin Tilavuus- ja nopeustyyppisten virtausmittareiden tärkein etu on muuntokertoimen stabiilisuus kaasuvirran Reynoldsin luvun Re laajimmalla alueella. Tämä johtuu siitä, että kaikki sekä maassamme että maailmassa valmistetut kaasumittarit on kalibroitu ilmassa nollaylipaineella, kun taas ne toimivat kaasulla täysin erilaisilla painearvoilla.
Näissä kahdessa tapauksessa on mahdollista varmistaa lukemien luotettava konvergenssi vain, jos virtausmittarilla on aluksi vakaa muunnoskerroin, eli sen luonnollisen lähtösignaalin vakiosuhde laitteen läpi kulkevan ilman tai kaasun virtausnopeuteen. Esimerkiksi turbiini- tai pyörivä kaasumittari (tarvittavien vähennysten jälkeen) tämä muuntokerroin määritellään turbiinin tai roottoreiden kierrosten lukumääräksi, joka vastaa kaasun tilavuusyksikköä.
Vastustajat voivat vastustaa sitä, että koska kaasunmittausyksikössä tilavuusvirtauksen lisäksi on edelleen tarpeen mitata kaasun lämpötilaa ja painetta, niin vaikka tarvittavaa muuntokertoimen stabiilisuutta ei olisikaan saatavilla, laitteessa on aina mahdollisuus linearisoida sen staattinen ominaisuus kalibroinnin aikana. Ja kun vaihdat todellisiin käyttöolosuhteisiin, tee myös tarvittavat säädöt laskemalla Re-luku jokaiselle mittaustapaukselle. Lisäksi nykyaikainen mikroelektroniikka mahdollistaa vieläkin monimutkaisempien ongelmien ratkaisemisen suhteellisen alhaisin kustannuksin.

Itse asiassa yllä kuvattu ongelma voidaan periaatteessa ratkaista, mutta sen ehdot on muotoiltava kokonaan, eikä se ole vielä ollut mahdollista. Tosiasia on, että kun kaasu virtaa putkilinjan läpi ja varsinkin kun se laajenee tai supistuu (mitä tapahtuu esimerkiksi kun putkilinja kääntyy tai virtaa joidenkin esteiden ympäri), tapahtuu monimutkaisia ​​aero- ja termodynaamisia prosesseja. Näin ollen ne eivät riipu vain Re-luvun arvosta, vaan myös muiden aero- ja termodynaamisten kriteerien arvoista, erityisesti Strouhal-luvuista St, Nuselt Nu, Froude Fr. Ja korjauksen suorittamiseksi nämä arvot huomioon ottaen ensinnäkin ei ole tarvittavaa kokeellista materiaalia, ja toiseksi niiden määrittämiseksi tarvitaan ainakin jatkuvaa tietoa kaasun koostumuksesta, joka kaasunmittauslaitteita asennettaessa , ei ole kuluttajien saatavilla.

4. Pyörremittarit

Kiistattomat edut pyörrevirtausmittarit ovat heidän herkkyys pneumaattisille iskuille ja kyky työskennellä saastuneiden kaasujen kanssa.

Haitoihin sisältävät lisääntyneet herkkyys virtausnopeuksien käyrän vääristymille(suunnilleen sama kuin tavallisten kavennuslaitteiden (CS)) ja suhteellisen suuria peruuttamattomia painehäviöitä liittyy voimakkaaseen pyörteiden muodostumiseen virtauksessa huonosti virtaviivaisen kappaleen (ns. bluffikappaleen) ympärillä. Lisäksi, jos virtausmittarin signaalinottoyksikkö on kuumalankainen, laite muuttuu haihtuvaksi, ja jos se on valmistettu pietsosähköisillä elementeillä, on erittäin vakavia ongelmia melunsietokyvyn varmistamisessa kaasuputken ulkoisten mekaanisten värähtelyjen läsnä ollessa.

eniten vakava haitta pyörrevirtausmittarit ovat muuntokertoimen riittämätön vakaus vaaditulla kaasuvirtauksen muutosalueella, mikä käytännössä ei salli tämän tyyppisten laitteiden suosittelemista kaupalliseen kaasunmittaukseen ilman tuotteen alustavaa kalibrointia suoraan käyttöolosuhteissa tai hyvin lähellä niitä.

5. Ultraäänimenetelmä (ultraääni (akustiset) virtausmittarit, myös höyrylle)

Ultraäänivirtausmittarien etu on heidän lupaavin kaupallisessa kaasunmittauksessa. Aikaisemmin niiden käyttöä rajoittivat korkeat valmistuskustannukset ja elektroniikkayksikön riittämätön luotettavuus. Tällä hetkellä mikroelektroniikan kehittyessä tämä haitta kuitenkin vähenee jatkuvasti. Tämän tyyppiset laitteet niissä ei ole liikkuvia osia eikä virtaan työntyviä osia. Näin ollen ne eivät käytännössä aiheuta ylimääräisiä painehäviöitä ja niillä voi mahdollisesti olla erittäin korkea luotettavuus. He voivat myös tarjota mittaukset laajalla alueella muutokset kaasun kulutuksessa ja olla haihtumaton, eli pitkän aikaa työskennellä sisäänrakennetusta autonomisesta virtalähteestä.

haittaa On tarve käyttää monitie-ultraäänivirtausmittareita(2-säde ja enemmän) ja myöhempi tietojen käsittely erittäin monimutkaisen ohjelman mukaisesti kaasuvirtauksen vääristymien vaikutuksen eliminoimiseksi mittaustarkkuuteen käytännössä. Valitettavasti Venäjällä valmistetut ultraäänikaasumittarit eivät ominaisuuksiensa kokonaisuutena vielä täytä kaikkia kaupallisille kaasunmittauslaitteille asetettuja vaatimuksia ja vastaavasti niitä voidaan käyttää hyvin rajoitetusti.

6. Suihkut itse tuottavat virtausmittarit

Suihkun itsekehittävää menetelmää on järkevää tarkastella tarkemmin, koska tällä hetkellä tämän tyyppisten virtausmittareiden pohjalta luotuja kaasumittareita, ilman tarvittavaa metrologista tutkimusta, on alettu aktiivisesti käyttää kaupalliseen kaasunmittaukseen. Virtausmittari on bistabiili suihkuelementti, joka on peitetty pneumaattisten kanavien muodossa tehdyillä negatiivisilla takaisinkytkennöillä, jotka yhdistävät suihkuelementin lähtökanavat samoihin ohjauskanaviin (vasemmalta vasemmalle, oikealta oikealle). Jos suihkuelementin syöttösuuttimen läpi virtaa kaasua, sen suihku menee johonkin poistokanavaan ja synnyttää siihen kohonneen paineen, joka syötetään vastaavan takaisinkytkentäkanavan kautta samannimiseen ohjauskanavaan ja kytkee suihkun ulos. syöttökanava toiseen vakaaseen asentoon. Tämän jälkeen suihkun vaihtoprosessi toistetaan. Kytkentätaajuus on verrannollinen kaasuvirtaukseen suihkuelementin syöttösuuttimen läpi. Näin ollen tässä mittausmenetelmässä syntyy aerodynaaminen värähtelygeneraattori, jonka taajuus on verrannollinen kaasuvirtaukseen.

Itsevärähtelevässä suihkuvirtausmittarissa on sama puutteita, joka pyörrevirtausmittarissa on, nimittäin: suuret palautumattomat painehäviöt ja lisääntynyt herkkyys virtausnopeuskaavion vääristymille(sen sovelluksen versiossa, joka on täydellinen SU:n kanssa). Valitettavasti on kuitenkin muita haittoja.
Ensinnäkin suihkuelementti (tämän laitteen perusta) on erittäin suuri suhteessa mitatun virtausnopeuden arvoon. Siksi sitä voidaan toisaalta käyttää vain osavirtausmittarina, jonka läpi kulkee merkityksetön osa mittausosan läpi kulkevasta kaasuvirrasta (ja tämä väistämättä vähentää mittausten luotettavuutta), ja toisaalta se on huomattavasti suurempi kuin pyörrevirtausmittari, taipuvainen tukkeutumaan(eli sillä ei ole yhtä pyörrevirtausmittarin tärkeimmistä eduista).
Toiseksi, muuntokertoimen epävakaus tässä laitteessa on jopa enemmän kuin pyörrevirtausmittari. Joten esimerkiksi testattaessa yhtä suihkuvirtausmittarin tyyppiä havaittiin, että muunnoskertoimen muutos laitteen eri modifikaatioille on alueella 14,5-18,5%, kun virtaus laitteen läpi muuttuu vaihteluväli enintään 1-5.

Jet-itsegeneroivan virtausmittarin edut ovat samat kuin vortex-mittarin edut, lukuun ottamatta toimivuutta saastuneilla kaasuilla. Niitä voidaan käyttää paine-eroanturien sijasta säädettävissä virtaus-eromittareissa. Periaatteessa tämä mahdollistaa jälkimmäisen mittausalueen laajentamisen. Todetut puutteet antavat kuitenkin tuskin luottaa tämän menetelmän vakavaan käyttöönottoon kaupallisessa kaasunmittauksessa.

7. Coriolis-virtausmittarit

Coriolis-virtausmittarit ovat yksi tarkimmista.
Coriolis-röntgenkuvia käytetään laajalti nesteiden ja painekaasujen kaupalliseen laskemiseen. Kaasuteollisuuden tyypillisin käyttökohde on autojen kaasuvarastokompressoriasemiin toimitettavan maakaasun määrän mittaus. Tässä tapauksessa kaasu puristetaan paine on noin 20 MPa (200 bar) ja sen tiheys on riittävä tämän menetelmän soveltamiseen.

Coriolis-massavirtausmittareiden haitat ovat rakenteen suuri massa ja mitat, suhteellisen korkea hinta sekä ulkoisen mekaanisen tärinän vaikutus lukemiin laite.

Coriolis-virtausmittareita valmistavat monet johtavat virtausmittarien valmistajat (tosin enimmäkseen ulkomaiset), mutta kaasunmittauskäyttöä matala- ja keskipaineverkoissa ei ole tiedossa.

8. Kuumalankaiset (lämpö) virtausmittarit

Arvokkuus On ei liikkuvia osia ja vastaavasti, Mahdollisesti korkea toimintavarmuus pneumaattisten iskujen, ylikuormituksen olosuhteissa jne.

Pääasiallinen haitta lämpöanemometriset virtausmittarit, jotka kuuluvat lämpöluokkaan, on seurausta niiden toimintaperiaatteesta. Ne itse asiassa mittaavat lämmön poistumista lämmityselementistä., joka (väliaineen tunnetulle lämpökapasiteetille) liittyy ainutlaatuisesti massavirtaan. Tämän tyyppisiä laitteita siis ovat kaasun massavirtamittareita. Tästä voisi tulla etua, jos kaasun laskenta suoritetaan massayksikkökohtaisella maksulla. Kuitenkin maassamme kuluttaja maksaa normaaleihin olosuhteisiin saatetun kaasun määrän. Näin ollen, jotta massavirrasta normaaliolosuhteissa siirrytään maakaasuvirtaan, mainittu massavirta on jaettava kaasun tiheydellä normaaleissa olosuhteissa. kuitenkin tiheys riippuu kaasun koostumuksesta, ja sen muutokset lyhyessä ajassa voivat olla 10% tai enemmän. Samaan aikaan itse laite ei mittaa kaasun koostumusta, ja se voidaan syöttää manuaalisesti enintään useita kertoja päivässä. Siksi näitä laitteita on yleensä vaikea luokitella kaupalliseen kaasunmittaukseen soveltuviksi laitteiksi.

9. Kaasun virtauksen mittausmenetelmien ja virtausmittarityyppien vertaileva analyysi. Johtopäätökset ja suositukset.

Analysoituamme kaupallisten kaasunmittauslaitteiden markkinoiden tilannetta, voimme tehdä seuraavat johtopäätökset:

1. Kaasun kaupallisen kirjanpidon mittausmenetelmien soveltuvuuden pääkriteeri on stabiilisuus"luonnollinen" (eli saatu kalibroinnilla ilman lisäkorjausta kaasun lämpötilaan ja paineeseen) muunnoskerroin putkilinjan kaasuvirtaustilojen laajimmassa mahdollisessa vaihteluvälissä. Vain tämä mahdollistaa kaasunmittauslaitteiden kalibroinnin ja varmentamisen ilmavirtausmittareissa, jolloin saatuja tuloksia laajennetaan koskemaan myös luonnon- ja muiden kaasujen mittaustapauksia, mukaan lukien kalibrointi- tai todentamisolosuhteista poikkeavissa paineissa ja lämpötiloissa.

2. Uusista virtauksen mittausmenetelmistä, jotka ovat ilmaantuneet viime vuosina matala- ja keskipainekaasun kaupalliseen laskentaan mahdollisesti soveltuva vain ultraäänimittausmenetelmä monitievirtausantureilla.

3. Kaasun kaupallinen mittaus halkaisijaltaan pienissä ja keskikokoisissa putkissa(DN jopa 300 mm) kaasun virtausnopeuksilla 6 000 m3/h asti, eniten on suositeltavaa tuottaa käyttämällä kalvoa (kalvoa), pyöriviä ja turbiinimittareita putkistojen halkaisijoiden ja kaasuvirran kasvun mukaan.

4. On tarkoituksenmukaisinta käyttää vaihtelevia erovirtausmittareita kaasun kaupalliseen laskemiseen halkaisijaltaan suurissa kaasuputkissa (DN yli 400 mm), jolloin virtausmittausalueita rajoitetaan mahdollisimman paljon, esimerkiksi luodaan rinnakkain asennettuja "kampoja". virtausmittarit ja vastaavien mittauskanavien kytkeminen/irrottaminen, kun kaasuvirtausta lisätään tai vähennetään tämän virtausmittarikokoonpanon läpi.

Mittauslaitteet nesteiden ja kaasujen virtauksen mittaamiseen ja tallentamiseen. Yleisimmät nesteen virtauksen ottavat laitteet ovat kosteusmittarit ja virtausmittarit. Kaasun mittaus suoritetaan kaasuanalysaattoreiden avulla.

Virtausmittarit ja kaasuanalysaattorit

On käsitteitä virtauksen mittaus ja määrän mittaus ja laitteita näiden parametrien mittaamiseksi kutsutaan vastaavasti virtausmittareiksi ja laskureiksi.

Virtausmittarit mittaavat putken läpi virtaavan aineen määrän aikayksikköä kohti. Mittausmenetelmän mukaan ne ovat:

Muuttuva painehäviömittarit putkilinjaan asennetussa kavennuslaitteessa. Muuttuvan paine-eron virtausmittarit koostuvat kolmesta osasta:

• 1.virtausmuunnin, joka luo painehäviön;
• 2. tämän pisaran lähettävän laitteen liittäminen mittauslaite;
• 3. paine-eromittari, joka mittaa tämän paine-eron ja on kalibroitu virtausyksiköissä;

Virtausmittareita

Virtausmittarit tai vakiopaine-erovirtausmittarit, joiden toimintaperiaate perustuu virtaan asetetun herkän elementin vasteeseen putkilinjan läpi virtaavan aineen dynaamiseen paineeseen.

Tunnistinelementtiä liikuttaa arvo, joka toimii virtauksen mittana. virtausosat sisältävät komponentteja virtaviivaisten kappaleiden muodossa: mäntä, uimuri, pallo, kiekko. Virtaviivaisen rungon siirtymän määrä tai kiertokulma on virtausnopeuden mitta. Yleisimmät virtausmittarit ovat rotametrit, joissa nesteen tai kaasun liikkuessa lasikartioputken läpi, jossa on vaaka, uimuri liikkuu alhaalta ylös, kunnes painovoima tasapainotetaan paine-erolla ennen ja jälkeen uimuria.

Nopeat virtausmittarit

Virtausmittarit, joissa vastaanottolaitteiden jatkuva liike – nopeat laskurit. Anturielementti suorittaa pyörivän tai värähtelevän liikkeen ja tämän liikkeen nopeus toimii virtauksen mittana. Pyörivän laitteen kierroslukujen summa kertoo kulutuksen ajan kuluessa. Pyörimisnopeus on verrannollinen virtaavan nesteen nopeuteen, ts. kulutus. Kaikki kotitalouksien vesimittarit ovat suurnopeusmittareita.

Sähköiset virtausmittarit

Niiden toimintaperiaate perustuu järjestelmän sähköisten parametrien mittaamiseen virtausnopeudesta riippuen: mitattava aine on laitteen herkkä elementti. Kun neste liikkuu sähkömagneetin napojen välillä, muodostuu sähkömagneettisen induktion lain mukaan putken halkaisijan päihin potentiaaliero, jonka arvo on verrannollinen virtausnopeuteen.

Lämpövirtausmittarit

Ainevirtauksen lämpömittareiden toimintaperiaate perustuu laitteen lämmitettävän elementin ainevirtaan luovuttaman lämmön määrän mittaamiseen. Virtauksen kanssa tapahtuvan lämpövuorovaikutuksen luonteen mukaan lämpövirtausmittarit jaetaan kalorimetrisiin, lämpökonvektiivisiin ja termoanemometrisiin.

Kuumalankaiset tuulimittarit paikallisten virtausnopeuksien mittaamiseen ilmestyivät aikaisemmin kuin muut. Myöhemmin ilmestyneet kalorimetriset virtausmittarit sisäisellä lämmityksellä eivät saaneet havaittavaa käyttöä. Myöhemmin alettiin kehittää lämpökonvektiivisia virtausmittareita, jotka lämmittimen ulkoisen sijainnin vuoksi ovat yhä enemmän laaja sovellus teollisuudessa.

Lämpökonvektiiviset virtausmittarit jaetaan kvasikalorimetrisiin (mittaa virtauksen tai lämmitystehon lämpötilaeroa) ja lämpörajakerrokseen (mittaa rajakerroksen lämpötilaeroa tai vastaavaa lämmitystehoa). Niitä käytetään virtauksen mittaamiseen pääasiassa putkissa, joiden halkaisija on pieni 0,5-2,0 - 100 mm.

Kalorimetristen ja lämpökonvektiivisten virtausmittareiden etuna on mitattavan aineen lämpökapasiteetin muuttumattomuus massavirtausta mitattaessa. Lisäksi lämpökonvektiivisissa virtausmittareissa ei ole kosketusta mitattuun aineeseen, mikä on myös niiden olennainen etu. Molempien virtausmittarien haittana on niiden suuri hitaus. Suorituskyvyn parantamiseksi käytetään korjaavia piirejä sekä pulssilämmitystä. Kuumalanka-anemometreillä, toisin kuin muilla lämpövirtausmittareilla, on hyvin pieni inertia, mutta niitä käytetään pääasiassa paikallisten nopeuksien mittaamiseen. Kalorimetriset virtausmittarit perustuvat virtauksen massakeskimääräisen lämpötilaeron riippuvuuteen lämmitystehosta.

Ultraäänivirtausmittarit

Ultraäänivirtausmittarien toimintaperiaate perustuu mitattavan aineen virtauksessa etenevien ultraäänivärähtelyjen suuruuden mittaamiseen.

Laitteita aineen määrän mittaamiseen kutsutaan virtausmittareiksi. Jos se on vettä - kosteusmittarit, jos kaasuvirtaus mitataan -. Ne mittaavat putkilinjan läpi virtaavan aineen massan. Mittausmenetelmän mukaan ne jaetaan:

• 1. suurnopeusmittarit, joiden toimintaperiaate perustuu nestevirtaan asetetun pyörivän elementin kierroslukujen summaukseen.
• 2. tilavuuslaskurit, joiden toimintaperiaate perustuu laitteen mittauskammiosta siirtyneen aineen tilavuuksien summaukseen.

Yleisimpiä ovat nopeat laskurit.

Kaasumittareita on erilaisia:

• 1. pyörivät laskurit, joiden toimintaperiaate perustuu laitteen sisällä olevien siipien kierrosten lukumäärän mittaamiseen, joka vastaa mitattua kaasutilavuutta.
• 2.venttiilimittarit, joiden toimintaperiaate perustuu siirrettävän väliseinän liikkeelle kaasun paine-eron vaikutuksesta ennen ja jälkeen mittarin ja laskemalla näiden liikkeiden lukumäärän, joka vastaa mitattua kaasutilavuutta .
• 3. rumpulaskimet, joiden toimintaperiaate perustuu kaasun paine-eron vaikutuksesta pyörivän rummun kierrosten lukumäärän mittaamiseen ennen laskuria ja sen jälkeen. Niitä käytetään kaasumäärien tarkkoihin mittauksiin.