Hvordan og hvad måles gasforbrug: målemetoder + oversigt over alle typer gasmålere

En flowmåler er en enhed til måling af volumetrisk eller massestrøm af et stof, herunder naturgas, brændbare, aggressive gasser, luftseparationsprodukter. Beregning af strømningsvolumener på industrielle virksomheder eller i hjemmet kan udføres uden at involvere specialister.

Dernæst vil vi fortælle, hvordan og i hvad gas måles, give en beskrivelse af de enheder, der bruges til dette formål, samt gennemgå de vigtigste metoder til bestemmelse af gasforbrug.

Direkte metode til måling af gasforbrug

Gasvolumen beregnes i kubikmeter, sjældnere anvendes andre masseenheder som tons eller kilogram, som regel for procesgasser.

Direkte metode – det er den eneste metode, der sikrer direkte måling af volumen af den passerende gas.

Til svaghederne ved enheder, der beregner volumetrisk eller massestrøm af et stof, hører:

1. Begrænset funktionsdygtighed af flowmålere under forhold med forurenet gas.
2. Der er stor sandsynlighed for brud som følge af delvis blokering af flow eller trykstød.
3. Høj pris på rotationsmålere sammenlignet med andre enheder.
4. Store dimensioner på enhederne.

De mange fordele ved denne metode opvejer de nævnte ulemper, hvilket har gjort den mest udbredt med hensyn til antallet af installerede målere.

Ved hjælp af en flowmåler kan man beregne volumen eller masse af et stof pr. tidsenhed. Installation på et skrånende rørledningsafsnit vil reducere målefejlen.

Blandt dem – direkte måling af gasvolumen, ingen afhængighed af forvrængninger af strømhastighedsprofilen, både ved ind- og udløb, hvilket gør det muligt at reducere UUG. Bredden af området er op til 1:100. Til dette formål anvendes membran- og rotationsenheder. De kan bruges i rum med installerede impulskedler.

Indirekte målemetoder

Disse metoder omfatter beregning af f.eks. strømningshastigheden af et stof gennem et givet tværsnitsareal. For at opnå de mest præcise resultater er det nødvendigt at udjævne gasstrømmens hastighed.

Måling af gasflow ved trykforskel

En af de mest udbredte og velundersøgte metoder til gasflow, baseret på brug af en indsnævrende anordning, har flere fordele, herunder enkelheden i flowtransducerens mekanisme, som er designet til at måle trykfaldet af stoffet, der strømmer gennem en lokal indsnævring i gasrørledningen. Til beregningerne kræves der ikke flowmåler-testbænke.

På trods af den fulde videnskabelige og tekniske base har denne målemetode flere væsentlige ulemper – et lille måleområde, som selv med brug af flerområde-tryksensorer ikke overstiger 1:10.

Standard indsnævrende anordninger fremstilles efter en speciel teknologi med høje krav til ruhed. De må kun anvendes på glatte rørledninger.

Hydrauliske modstande i gasrørledninger øger følsomheden over for profilen af ændringer i gennemsnitlige hastigheder over dybden eller bredden af strømmen ved indløbet til membranen. Længden af lige sektioner før indsnævrende anordninger skal være mindst 10 gange DN (nominel diameter) af rørkonstruktionen.

Hastighedsmetode til bestemmelse af flow

Til denne metode anvendes turbintype-omformere. Disse enheder har flere fordele, herunder små dimensioner og vægt, og en overkommelig pris i deres kategori.

Disse enheder er ikke følsomme over for pneumatiske stød. Måleområdet for flow er op til 1:30, hvilket er væsentligt bedre end det tilsvarende for indsnævrende anordninger.

TPR turbine-flowomformeren kan anvendes i miljøer med temperaturer fra -200 til +200 °C, hvis enheden er installeret til ikke-aggressive og enfasede kryogene væsker. For aggressive væsker vil området være fra -60 til +50 °C.

Til ulemperne kan nævnes følsomhed, omend ubetydelig, over for forvrængninger af strømmen ved indløbet og udløbet af enheden, samt afvigelse af måleresultater for pulserende gasstrømme. Ved lave flow, i området 8 til 10 m³/h, er flowmålerne ubrugelige.

Ultralydsmålingsmetode

Populariteten af akustiske flowmålere, som bruges til at måle mængden af gas, især i kommerciel måling, er steget med udviklingen af mikroelektronik. I akustiske flowmålere er der ingen bevægelige dele eller dele, der rager ind i strømmen, hvilket øger deres pålidelighed betydeligt.

Målingen udføres over et bredt værdiområde takket være enhedens evne til at fungere i længere tid på indbygget strømforsyning. Indenlandske instrumenter opfylder ikke alle nødvendige krav, da for at undgå påvirkning af gasstrømforvrængning på beregningsresultaterne skal der udelukkende anvendes flerstråle ultralydsflowmålere.

Klassificering af flowmålere efter funktionsprincip

Flowmålere adskiller sig efter flere parametre, herunder tryk, type af anvendt gas, temperaturforhold. Enheden bør vælges afhængigt af anvendelsesbetingelserne samt de stillede opgaver.

Måleinstrumenter består af dele som en transducer, der står for trykfaldet, et forbindelseselement og et manometer.

Type #1 – stråle autogenerator flowmålere

En flowmåler af denne type, også beregnet til måling af naturgasflow, har flere karakteristiske træk. Enheden er dækket af negative feedback-sløjfer, strålens forbindelsesfrekvens afhænger af gasflowet.

Målere, der er fremstillet på basis af stråleflowmålere, anvendes til kommerciel afregning uden forudgående ekspertise.

1 – stråleelement; 2 og 3 – transducere; 4 – signaludtrækningsenhed; 5 – forsyningsdyse; 6 – arbejdskammer; 7 og 8 – arbejdskammervægge; 9 – skillevæg; 10 og 11 – styredyser; 12 og 13 – modtagekanaler; 14 og 15 – afløbskanaler; 16 og 17 – feedbackkanaler; 18 – udvidelse af forsyningsdyse; 19 – trin på forsyningsdyse

Stråleflowmåler af autogenerator typen er modtagelig for tilstopning, blandt dens ulemper er også ustabilitet af omregningsfaktoren.

Disse instrumenter har lignende ulemper som hvirvelflowmålere:

• afhængighed af forvrængning af hastighedsprofilen, ved brug i kombination med indsnævringsenheder;
• massive tryktab er irreversible;
• hoveddelen af flowmåleren har enorme dimensioner;
• betydelig ustabilitet af omregningsfaktoren.

Fordelene ved autogenerator flowmåleren adskiller sig ikke fra hvirvelflowmåleren, bortset fra evnen til at arbejde med forurenede gasser. Disse flowmålere har ikke fundet bred praktisk anvendelse i kommerciel afregning.

Type #2 – hvirvelstrømsmålere

Der fremhæves flere styrker ved instrumenterne, herunder målenøjagtighed, ingen følsomhed over for forurening og pneumatiske stød, let betjening, enheden har heller ingen bevægelige dele.

Instrumenterne kan modstå de hårdeste ydre forhold, nøjagtigheden er garanteret ved en omgivelsestemperatur på op til 500 grader Celsius, maksimalt trykniveau – 30 MPa.

Der er også kendte væsentlige ulemper ved brug af denne type flowmålere – øget følsomhed over for mekaniske vibrationer, trykfald. Rørdiameter skal være i området 15-30 cm.

Type #3 – ultralydsflowmålere

Enheden, også kendt som akustisk, har flere ubestridelige fordele:

• intet hydraulisk modstand;
• der er ingen bevægelige dele i instrumentet, hvilket øger dets pålidelighed;
• forstærket mekanismestyrke;
• hurtig handling.

Flowmåler af denne type er baseret på bestemmelse af tidsforskellen for signals passage.

Ultralydsflowmåleres drift afhænger ikke af temperatur, omgivelsestryk, viskositet og elektrisk ledningsevne, hvilket garanterer nøjagtigheden af de indsamlede data

Ultralydssensorer, placeret diagonalt i forhold til hinanden, fungerer som modtager og sender. Brug af flere kanaler kompenserer for deformation af strømningsprofilen.

Type #4 – tromleflowmålere

Denne kategori af enheder bruges normalt til laboratorieundersøgelser. Trykket, der opstår under tromlens rotation, får sektionen til at fyldes med gas og efterfølgende tømmes.

For fuldstændig drift af tromleoptællingsmekanismer (uden pulserende generator) er der ikke brug for en konstant strømkilde, hvilket er en ubestridelig fordel

Antallet af tromleomdrejninger er proportionalt med kubikenhederne gas, indikatoren overføres til tællerkonstruktionens urskive. Tromleflowmålere har høj målenøjagtighed.

Type #5 – levitations anordninger

Den bevægelige del af det takometriske apparat roterer i lejer, hastigheden er lig med volumetrisk gasflow. Omdannelsen af rotationshastigheden til et elektrisk signal sker ved hjælp af en sekundær omformer, resultaterne vises på indikatoren.

Levitationsmåleinstrumenter fungerer under forhold fra -30 til +50 grader Celsius, måleusikkerheden ligger i området ± 1,5%

Levitations instrumenter er efterspurgt i kommerciel måling af naturgasforbrug, både til husholdnings- og offentlige formål.

Type #6 – membranmålere

Patentet på fremstillingen af en af de mest udbredte måleinstrumenter til gasmåling blev udstedt i anden halvdel af det 19. århundrede i England.

Driftsprincippet for en mekanisk flowmåler er baseret på, at de bevægelige kammermembraner ændrer position, når gas strømmer ind. Den skiftevis bevægelse sker under indsugning og udledning af mediet.

En membrangasmåler kan bestå af 2 eller 4 kamre, afhængigt af det målte stofs volumen og konstruktionen.

Tælleanordningen aktiveres af et system af gear og håndtag. Mekanismerne har et bredt måleområde – op til 1:100.

Type #7 – rotationsenheder

I en mekanisk enhed er der to rotorer i målekammeret, som begynder at bevæge sig under tryk fra mediet. De roterende dele er placeret vinkelret på hinanden, og deres startposition fastgøres ved hjælp af synkroniseringshjul.

Mængden af gas er proportional med antallet af rotoromdrejninger. Ved hjælp af en magnetkobling og en gearkasse overføres rotorernes rotation til tælleanordningen, som akkumulerer volumenet af det passerede stof.

Rotationsflowmåleren har en stor kapacitet og anvendes i forsyningsselskaber samt virksomheder med mellemstort og lille gasforbrug.

De vigtigste fordele ved rotationsflowmålere er høj målenøjagtighed, kompakt design og bredt måleområde. Blandt ulemperne fremhæves mekanismens støj, dens høje pris, følsomhed over for eksterne faktorer, herunder forurening.

Type #8 – turbineflowmålere

Den mekaniske enhed har form som et rørstykke. Inde i flowmåleren er der en turbine med aksel og bevægelige lejer. Kraftenheden bevæges af mediet, der strømmer gennem målekammeret.

Mekanismens hastighed svarer til strømningshastigheden og gasflowet. Det akkumulerede volumen vises på tælleanordningen, og overførslen sker mekanisk via en gearkasse og et tandhjulssystem.

Turbinemåleren kan kun anvendes med rene flydende stoffer – gas, væske eller damp i suspenderet tilstand, forudsat at de ikke indeholder faste partikler.

Ud over de nævnte findes der andre enheder, men de bruges normalt i videnskabelig forskning. I den kommercielle sektor anvendes de stort set ikke.

Vi anbefaler også at læse vores anden artikel, hvor vi grundigt har beskrevet, hvordan man vælger en gasmåler til hjemmet. Læs mere – følg linket.

Enheder til måling af gasmængde

Måleudstyr til gasflow kan opdeles i flere kategorier baseret på beregningsmetode. Hastighedsbaserede bruges til at bestemme volumen af den undersøgte medie. Disse instrumenter har ikke målekamre. Det følsomme element er en turbin (tangential eller aksial), som sættes i rotation af stofstrømmen.

Volumenmålere er mindre afhængige af produkttypen. Deres ulemper inkluderer kompleks konstruktion, høj pris og imponerende dimensioner. Enheden består af flere målekamre og har en mere kompleks konstruktion. Denne type enheder opdeles i flere typer – stempel-, skovl- og tandhjulsmålere.

Der er også en anden klassifikation af gasmålere, som omfatter tre typer enheder: rotor-, tromle- og ventilmålere.

Rotormålere har stor gennemstrømningskapacitet. Deres drift er baseret på at tælle antallet af omdrejninger af skovle inde i enheden, og indikatoren svarer til gasvolumen. Deres vigtigste fordele inkluderer holdbarhed, uafhængighed af elektricitet og øget modstandsdygtighed over for kortvarige overbelastninger.

Gasmålere af tromletypen fungerer efter forskydningsprincippet. Korrektionsfaktorer som temperatur, gassammensætning og fugtighedsniveau tages ikke i betragtning.

Tromlemålere består af et hus, en tællermekanisme og en tromle med målekamre. Princippet for enheden til måling af gasforbrug er at bestemme antallet af omdrejninger på tromlen, som roterer på grund af trykforskellen. På trods af beregningsnøjagtigheden har denne type enheder ikke fundet bred anvendelse på grund af deres store størrelse.

Princippet for den sidste type målere, kendt som ventilmålere, er baseret på bevægelse af en bevægelig skillevæg, som påvirkes af trykforskellen i mediet. Enheden består af flere dele – en tæller- og gasfordelingsmekanisme samt et hus. Den har store dimensioner, så den bruges hovedsageligt i husholdninger.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Hvordan hvirvelgasstrømningsmålere fungerer, vil blive omtalt i den følgende video:

Måling af gasflow er en af nøgleopgaverne i produktionen. På flowmåler-markedet findes der et stort antal enheder med forskellige konstruktioner og driftsprincipper, som også er velegnede til husholdningsbrug. Med dem kan næsten enhver mængde væske eller gas bestemmes, uden at der kræves en speciel kalibreringsreferencestand.

Du kan supplere vores materiale med interessante oplysninger om emnet, stille spørgsmål eller deltage i diskussionen. Efterlad dine kommentarer i blokken nedenfor.