Особенности разновидностей расходомеров газа

Расходомер газа — это устройство для коммерческого учета потребления газового топлива, которое устанавливаются на границе раздела потребителей газа, для определения точного объема потребления энергоносителя на жилые или промышленные нужды.

В настоящее время область применения таких устройств, практически безгранична. Их устанавливают в бытовых помещениях, в процессах выработки, транспортировки и передачи газа потребителям и в энергосистемах, в процессе генерации электрической энергии.

Классификация газовых расходомеров и их принцип действия

Существуют две большие группы расходомеров газа (РГ): прямого и непрямого действия, которые отличаются между собой принципом контроля газовой среды.

Первые определяют весь объем газового топлива, протекающего через измеритель, а во втором объем газа непосредственно не измеряется, а определяются его технологические величины: давление, температура и скорость среды, которые преобразуются в объемный расход газового потока.

Кроме того, расходомеры подразделяются по принципу действия на ультразвуковой расходомер, турбинный, с массовым расходом, вихревой и с перепадом давления.

Ультразвуковые расходомеры газа

Есть несколько разновидностей ультразвуковых РГ, в которых датчики установлены по противотоку и по прямотоку. Наиболее популярные вторые модели, использующие в своей работе эффект Доплера.

В них датчики работают по прямотоку, устанавливаются на одной стене трубы. Ультразвуковая волна (УВ) от излучающего датчика пронизывает газовый поток, а затем, отражаясь от противоположной стенки, попадает на принимающий датчик. В соответствии с эффектом Доплера, при движении газа между ними, частота и длина УВ меняются пропорционально скорости перемещения. Определяя разницу ультразвуковых частот между приемником и излучателем, устанавливают скорость газового потока, а соответственно и ее расход.

При необходимости установки высокопроизводительных ультразвуковых расходомеров используют несколько пар таких датчиков, равномерно размещенных по окружности газовой трубы.

Преимущества ультразвуковых расходомеров газа:

• Простотой монтаж;
• Высокая точность измерений;
• Надежность в эксплуатации, большой срок службы и высокая ремонтопригодность;
• Широкий диапазон измерений;
• Широкий диапазон диаметров газопроводов;
• Широкий диапазон по давлению среды, от низкого до сверхвысокого.

К недостаткам ультразвукового расходомера специалисты относят их высокую стоимость и сложность наладки, поскольку результаты замеров сильно зависят от конкретных условий потока.

Турбинный расходомер газа

Турбинные газовые расходомеры имеют конструкцию в виде трубы, с диаметром равным диаметру газопровода. Внутри измерительного участка устанавливается на подшипниках ротор с высотой до 30 % от диаметра газовой трубы. В отдельных модификациях на входе в измеритель устанавливается выпрямитель потока.

Принцип работы такого измерителя прост. При попадании газа на лопасти ротора, он начинает вращаться со скоростью пропорциональной объему пропущенного газа. Извне измерительной камеры размещается магнитная катушка, которая генерирует электрический ток в тот момент, когда лопасти пересекают магнитное поле катушки. Каждый такой импульс строго соответствует объемному расходу передающего по газопроводу газа.

Преимущества газовых турбинных расходомеров:

• Высокая точность измерений турбины. Профиль потока не значительно влияет на результаты измерений;
• Широкий диапазон измерений;
• Широкий диапазон диаметров газопроводов;
• Широкий диапазон по давлению среды от низкого до сверхвысокого

К недостаткам пользователи относят присутствие в конструкции подвижных частей, которые способны забиваться механическими примесями, присутствующими в газе. В связи с этим, перед расходомером обязательно устанавливаются фильтры тонкой очистки, что делает прибор менее надежным и требующим регулярного обслуживания.

Важно! Для точности определения расходов турбинными расходомерами, нужно учитывать поправки на температуру и давление газового потока.

Массовый расходомер газа

Эти типы РГ называются кориолисовыми расходомерами. Они считаются универсальными и могут проводить несколько измерений: прямым методом, измеряя массовый расход и плотность газа, и методом пересчета объемного расхода.

Принцип работы газового массомера основывается на физическом явлении возникновения ускорения при перемещении газа в вибрирующей трубке. В результате образуются силы, стремящиеся закрутить трубку в разном направлении. В вводной ее части сила, воздействующая со стороны газа, противодействует ее смещению, а в выходной — содействует. Это создает разность фаз колебаний трубок сенсора.

На трубках располагаются генераторная катушка, формирующая колебания, и измерительные катушки. Катушки размещены на 1 трубке, магниты — на другой. Для создания нужной точности, измерительные трубки выбираются по массе и собственным колебательным частотам. По завершении пропускания газа через измерительную камеру он собирается во 2-м делителе, а затем попадает через другой фланец в основной газопровод.

Если расход газа отсутствует, на измерительных катушках создается равнозначные фазовые сигналы. При течении газа по измерительным трубкам совершается смещение фазовых сигналов от измерительных катушек, из-за колебания трубок, а разность фаз при этом становится прямо пропорциональной массовому расходу Q.

Q= К×Δ t/3.6 кг/час

Где:

• К — калибровочный коэффициент, г/с/мкс;
• Δt — временная задержка между сигналами детекторов, мкс.

Фазовое смещение фаз регистрируется и обрабатывается цифровым преобразователем, в результате чего на панель прибора поступает показание массового расхода.

Достоинства массовых газовых расходомеров:

• Устанавливает массовый показатель, не требующий перерасчета по температуре и давлению;
• Широкий диапазон объемов;
• Высокая точность полученных результатов;
• Нет движущихся узлов, чувствительных к давлению;
• На точность результата не влияет вибрация;
• Простота установки и обслуживания, могут выполняться без снижения расхода;
• Экономичны, не требуют установку дополнительных датчиков давления и температуры;

К недостаткам относят погрешность при измерении влажного газа.

Измерение по перепаду давления

Существует несколько разновидностей расходомеров газа, работающих по принципу перепада давления. Наиболее распространенные модификации используют внутренние измерительные диафрагмы. Их устанавливают по ходу потока в газовую трубу. При прохождении газового потока через отверстие диафрагмы с меньшим отверстием, давление среды падает и создается разница давлений до и за диафрагмой, пропорциональная скорости и объему газовой среды. Дифференциальные датчики, определяют перепад давлений и переводят полученный результат в объемный показатель.

Также на этом принципе работает расходомер с трубкой Вентури. В таком приборе сужение и расширение измерительной части трубы организуются постепенно. Труба состоит из 2-х усеченных конусов, объединенных узенькими концами. В то же время, расширяющийся конус выполняется с большей длинной, чем сужающийся.

Разновидностью трубки Вентури считается измерительное сопло, имеющее только сужающийся конус. Такой датчик используют в случаях с высокими турбулентными потоками газовой среды. Также в эксплуатации имеются измерители, в каких ограничение струи формируется клиновым ограничителем.

Преимущества газовых счетчиков, работающих по перепаду давления:

• Высокоточные измерения;
• Практически не влияет на стоимость прибора увеличение диаметра газопровода;
• Широкий спектр применения, благодаря большому выбору диапазонов измерений;
• Датчики перепада давления могут определять перепад давления всего в несколько МБар;
• Может работать в высокотемпературной среде.

К недостаткам относятся наличие потерь на диафрагме. Поэтому такой расходомер не применим при малых расходах газа.

Вихревой газовый расходомер

Работа этой модификации измерительного прибора основывается на замерах частоты колебаний, образующихся в газовом потоке при вихреобразовании, которое создается искусственно. Внутри трубы, на пути идущего газового потока, размещают тело обтекания, как правило, обладающее трапецеидальной формой. Оно формирует в потоке цепь вихрей, промежуток между которыми постоянен и находится в зависимости от габаритов тела обтекания, а частота создания вихрей соразмерна скорости движению газового потока.

Подальше за телом обтекания, в движущей среде устанавливают узел, совершающий индикацию вихрей. В основном, эту функцию осуществляет пьезоэлектрический преобразователь, определяющий гармонику колебаний, формируемых при прохождении вихревых потоков.

Справка. Аналогично фиксация может выполняться с применением термоанемометра, оптоэлектронного либо УЗ-преобразователя.

Преимущества вихревых счетчиков газа:

• Высокая точность измерения;
• Отсутствие движущихся частей, стойкость к загрязнениям;
• Не подвержен износу;
• Не требуется регулярная очистка измерителя;
• Низкая стоимость монтажных работ;
• Доступен для широкого ассортимента типоразмеров труб.

К недостаткам относится необходимость корректировке расходов по температуре и давлению, а также невозможность работать с малыми расходами среды.

На что обратить внимание при выборе газового расходомера

Коммерческие газовые расходомеры или газовые счетчики группируются по нагрузкам на бытовые; жилищно-коммунальные и промышленные. Самыми популярными являются турбинные или роторные, а также мембранные, работающие по принципу перепада давления.

При выборе газового расходомера для коммерческого учета необходимо обратить внимание на следующие параметры:

1. Тип по области применения, для бытовых нужд это типы расходомеров: G4 для газовых плит и тип G6 с автономным отоплением.
2. Пропускная способность, максимальный расход газа, указывается в договоре на газоснабжение и должен соответствовать производительности установленного газоиспользующего оборудования. Для бытовых потребителей пропускная способность устанавливается в пределах 1.5–6.0 м³, для котельных 6–40 м³, для промышленности от 40 м³.
3. Предельное рабочее давление в сети, максимально 50 кПа.
4. Температура газа –30 до +50 °С.
5. Температура воздуха от –40 °С до + 60 °С.
6. Падение давления не выше 200 Па.
7. Срок поверки, каждые 10 лет.
8. Погрешность измерения +/– 3%.
9. Чувствительность до 0.003 м3/час.
10. Срок службы газосчетчика не менее 20 лет.

Важно! Собственнику помещения необходимо обратить пристальное внимание на габариты газовых приборов для коммерческого учета. Они не могут быть чрезвычайно тяжелыми и огромными, с тем, чтобы не занимать много площади.

На рынке климатической техники достаточно предложений по газовым расходомерам, Чтобы установленный прибор на вводе потребителя отвечал всем государственным требованиям, нужно получить ТУ от газоснабжающей организации, которая укажет необходимые характеристики, точку врезки и другие мероприятия по организации коммерческого учета.

Современные газовые счетчики обладают высокой точностью измерения, могут работать в дистанционном режиме, передавая показатели в газовую службу, а также накапливая их в отчетном периоде и, выполняя по заказу пользователя, простейший анализ газопотребления, как суточный, так по календарным месяцам.

Видео по теме