Классификация расходомеров газа

Мембранный расходомер

Это одни из наиболее простых приборов измерения расхода. Принцип их работы основан на перемещении мембран измерительных камер по мере поступления в них газа. Впуск и выпуск газа вызывает движение стенок камер, что в свою очередь приводит в движение счетный механизм. Число сокращений и расширений камер при этом пропорционально объему проходящего через прибор газа.

Данные приборы обладают широким диапазоном и относительно недороги, однако из-за невысокой точности, неустойчивости к повышенному давлению и невозможности измерения больших расходов, они являются практически неприменимыми в промышленной сфере.

Принцип работы ультразвуковых счетчиков газа

Конструктивно прибор представляет собой отрезок трубы, на корпусе которой закреплены пьезоэлементы от 5 до 20 мм. Принцип измерения основан на эффекте Доплера.

Пьезоэлемент посылает сигнал в газовую среду. Для измерения количества газа применяют частоту от десятков до сотен Кгц. Два приемных элемента фиксируют время прохождения звуковых волн в газовой среде.

Распространение волн по течению газа и против имеет разное значение. Приемный элемент передает данные для сравнения, которые обрабатывает вычислительный блок. И по заданным параметрам определяет расход газа.

Для точности определения расходомер газа имеет восемь пар электроакустических преобразователей. Подача 6-ти прямых звуковых импульсов и 2-х отраженных обеспечивают достоверную информацию.

При изготовлении счетчик газа ультразвуковой калибруется на заводе, где учитываются параметры эксплуатации. То есть какая именно среда будет исследоваться расходомером.

До недавнего времени использовалась схема, при которой счетчик врезался в магистраль. Однако сейчас появились устройства с накладными датчиками. Это позволило не нарушать целостность трубопровода. После обработки акустических сигналов данные отображаются на жидкокристаллическом дисплее.

Стоимость оборудования

Ценовая политика относительно данных устройств варьируется в первую очередь в зависимости от модели и типа исполнения.

Например, прайс на узлы измерения расхода газа с технологической катушкой под измерительные комплексы на базе счетчиков СГ начинается от 36 000 рублей и до 144 000 р. если УУРГ исполняется на раме, от 42 000 до 156 000 рублей – в шкафу с обогревом, и свою цену имеют исполнения в блоке с обогревателем от АГУ и с дополнительной секцией под АОГВ.

Если говорить о ценовой политике относительно пунктов учета газа в шкафу с газовым или электрическим обогревом на базе измерительных комплексов, то она варьируется от 300 000 и до 650 000 рублей. В данной случае при увеличении цены меняется и тип счетчика.

Цена устройств на базе турбинных счетчиков СГ-16МТ изменяется в соответствии с максимальным расходом, который начинается от 100 м3/ч и заканчивается 4000. Также меняется ДУ (в мм) – от 50 до 200 миллиметров. Исходя из этого цена может равняться 17 000- 395 000 р.

Цена на базе турбинных счетчиков СТГ несколько меньше и может разделяться на базовое исполнение – 118 000-185 000 рублей и исполнение с ДПД – 135 000-200 000 рублей.

Стоимость на базе счетчиков BK и корректоров ТС220 имеет достаточно большую классификацию, где каждая из моделей обладает уникальными параметрами. В связи с этим, цена может изменяться от 25 000 рублей до 270 000.

Стоит также обозначить ротационные счетчики RVG, RABO и счетчики с БК. Их цена может превышать 300 000 рублей.

Снятие данных. Наличие дисплея и тип выходного сигнала

Наконец, следует определиться с тем, каким образом вы хотите получать результаты измерений. Большинство расходомеров используют аналоговый или цифровой выходной сигнал для передачи информации о результатах измерений. Если на предприятии имеется собственная автоматическая система управления технологическим процессом (АСУ ТП), в которую можно завести данные выходные сигналы, то аналогового или цифрового сигнала, скорее всего, будет достаточно. Однако, если готовой системы управления нет, может возникнуть необходимость снимать данные с дисплея. В некоторых расходомерах (например, у VA400) дисплей может быть уже встроен или доступен в качестве опции. Для других приборов нужно приобретать отдельный индикатор и подавать на него выходной сигнал датчика.

Данные, выводимые на дисплей, обычно ограничиваются текущим и накопленным расходом. В некоторых случаях может стоять задача регистрировать данные за разные промежутки времени и обрабатывать их, формируя отчеты и представляя информацию в табличном или графическом виде. Если на предприятии нет готовой системы управления, которая могла бы выполнять эти функции, то имеет смысл приобрести прибор с встроенным регистратором данных и идущим в комплекте программным обеспечением, позволяющим быстро и удобно проводить обработку полученных данных. Примером такого прибора может служить DS 400.

В случае, если расходомер не имеет встроенного дисплея и для получения данных требуется выходной сигнал, следует определиться с типом этого сигнала. К наиболее распространенным аналоговым сигналам относятся сигналы 4…20 мА и 0…10 В. Некоторые расходомеры, такие как SS 20.600 могут формировать любой из этих сигналов в зависимости от значения подключенного сопротивления. В некоторых случаях может потребоваться цифровой выходной сигнал, например, использующий протоколы Modbus или Profibus.

Перечисленных выше параметров должно быть достаточно для подбора расходомера. В то же время, если вы хотите иметь более полное представление о различных типах расходомеров, а также преимуществах и недостатках каждого типа, можете также прочесть статьи о классификации датчиков расхода по принципу измерения.

Ультразвуковые расходомеры к содержанию

Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении величины ультразвуковых колебаний, которые распространяются в потоке измеряемого вещества.

Приборы для измерения количества вещества называются расходометрическими счётчиками. Если это вода — влагомеры, если измеряется расход газа — газоанализаторы. Они измеряют массу вещества протекающего по трубопроводу. По способу измерения они разделяются на:

1.скоростные счётчики, принцип действия которых основан на суммировании числа оборотов помещённого в поток жидкости вращающегося элемента.
2.объёмные счетчики, принцип действия которых основан на суммировании объёмов вещества, вытесненного из измерительной камеры прибора.

Наибольшее распространение получили скоростные счётчики.

Счётчики количества газа бывают различных видов:

1.ротационные счётчики, принцип действия которых основан на измерении числа оборотов лопастей внутри прибора, которое соответствует измеряемому объёму газа.
2.клапанные счётчики, принцип действия которых основан на перемещении подвижной перегородки под действием разности давлений газа до и после счётчика и счета количества этих перемещений , которое соответствует измеряемому объёму газа.
3.барабанные счётчики, принцип действия которых основан на измерении числа оборотов барабана , вращающегося под действием разности давлений газа до и после счётчика. Они применяются для точных измерений количеств газа.

Кориолисовские расходомеры

Обычно кориолисовский расходомер состоит из трубки, которая подвергается вибрационному воздействию от внешнего генератора колебаний (рисунок 6). Если трубка пуста, колебания приведут к синхронному ускорению всех участков трубки. Если же по трубке перемещается жидкость, на неё из-за воздействия ускорения, вызванного колебательным воздействием, будет также действовать кориолисова сила, направленная в различные стороны для входного и выходного потоков жидкости, что приведёт к сдвигу фазы колебаний трубки. Величина фазового рассогласования зависит от массы жидкости, протекающей по трубке в единицу времени.

Рисунок 6. Схема функционирования кориолисовского расходомера

Главным достоинством устройств данного типа является их универсальность — они могут применяться для определения скорости потока большого спектра веществ — как жидкостей, так и газов. Основным же недостатком кориолисовских расходомеров является их относительно высокая стоимость.

Счетчики электрической энергии

Электрический счетчик измеряет расход электроэнергии переменного или постоянного тока. Расход измеряется в киловатт-часах (кВт/ч) или ампер-часах (А/ч). Различаются они по максимальной и рабочей пропускной мощности.

Счетчики электроэнергии делятся по:

типу измеряемых величин:
- однофазные (измерение переменного тока 220 В, 50 Гц),
- трехфазные (380 В, 50 Гц);
типу подключения:
- приборы прямого включения в силовую цепь,
- приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы;
типу конструкции:
- индукционные (электромеханические электросчетчики),
- индукционные (механические),
- электронные (статические электросчетчики),
- гибридные счётчики электроэнергии.

Если упростить классификацию электросчетчиков, можно выделить две большие группы: индукционные (механические) и электронные.

Индукционный – привычный счетчик с вращающимся диском, надежный, но не очень точный. Электронный – с дисплеем и хранением данных в памяти, точный, но дорогой.

Индукционный счетчик электроэнергии

Кроме этого счетчики могут быть:

Однотарифные и многотарифные, где тариф зависит от времени суток.
Автоматические счетчики – сами передают показания.

Электромагнитные расходомеры

В основе таких приборов – закон Фарадея (электромагнитной индукции). Электродвижущая сила формируется под воздействием воды или другой проводящей жидкости, проходящей через магнитное поле. Получается, что жидкость течет между полюсами магнита, создавая ЭДС, а прибор фиксирует напряжение между 2 электродами, тем самым измеряя объем потока. Этот прибор работает с минимальными погрешностями при условии транспортировки очищенных жидкостей и никак не тормозит поток.

Преимущества электромагнитных расходомеров

В поперечном сечении нет движущихся и неподвижных деталей, что позволяет сохранить скорость транспортировки жидкости.
Измерения можно производить в большом динамическом диапазоне.

Косвенные методы измерения

Эти методы предусматривают вычисление, к примеру, скорости потока вещества через заданную площадь сечения. Для получения максимально точных результатов необходимо выровнять скорость движения газа.

Измерение расхода газа по перепаду давлений

Один из самых распространенных и изученных методов расхода газа, основанный на использовании сужающего устройства, имеет несколько преимуществ, включая простоту механизма преобразователя расхода, действие которого направлено на измерение перепада давления вещества, протекающего через местное сужение в газовом трубопроводе. Для проведения расчетов не потребуются расходомерные стенды.

Несмотря на наличие полной научно-технической базы, этот метод измерения имеет несколько существенных недостатков – небольшой диапазон измерения, который даже с учетом многопредельных датчиков давления, не превышает значение 1:10.

Стандартные сужающиеся устройства производят по специальной технологии, с высокими требованиями к шероховатости. Допускается их использование исключительно на гладких трубопроводах

Гидравлические сопротивления в газовых трубопроводах повышают чувствительность к графику изменения усредненных скоростей по глубине или ширине потока на входе в диафрагму. Длина прямых участков перед сужающими устройствами должна составлять не менее 10 диаметров Ду сооружения из труб.

Скоростной метод определения расходов

Для этого метода используются преобразователи турбинного типа. Эти приборы имеют несколько преимуществ, включая небольшие габариты и вес, доступную цену в своей категории.

У этих устройств отсутствует чувствительность к пневматическим ударам. Интервал значений измерения расхода составляет до 1:30, что существенно превышает аналогичный показатель для сужающих устройств.

ТПР преобразователь расхода турбинный может использоваться в среде, при температуре от минус 200 до +200 °С, если устройство установлено для неагрессивных и однофазных криогенных жидкостей. Для агрессивных жидкостей показатель составит от минус 60 до +50 °С

К недостаткам можно отнести чувствительность, хоть и незначительную, к искажениям потока на входе и выходе прибора, отклонение результатов измерений пульсирующих потоков газа. На небольших расходах, в диапазоне от 8 до 10 м3/ч, расходомеры неработоспособны.

Ультразвуковой метод измерения

Популярность акустических расходомеров, с помощью которых измеряется количество газа, в особенности в коммерческом учете, возросла с развитием микроэлектроники. В акустических расходомерах отсутствуют подвижные части, а также детали, выступающие в поток, что существенно повышает их надежность.

Измерение производится в широком интервале значений благодаря способности устройства продолжительное время работать от встроенного источника питания. Отечественные приборы не отвечают всем необходимым требованиям, так как во избежание влияния искажений потока газа на результаты расчетов необходимо использовать исключительно многолучевые ультразвуковые расходомеры.

Для начала надо определиться — напорный или безнапорный поток необходимо учитывать.

Напорный поток — со всех сторон ограничен стенками водовода (форма сечения значения не имеет), давление в любой точке потока отличается от атмосферного — другими словами, водовод полностью заполнен. Как правило, напорными являются системы водоснабжения и теплоснабжения.
Безнапорный поток — имеет свободную поверхность, на которую воздействует атмосферное давление — водовод либо открыт, либо попросту не заполнен до конца. Движение жидкости в этом случае происходит под действием силы тяжести самого потока. В природе примером безнапорного потока являются ручьи и реки. Безнапорными, зачастую, являются системы водоотведения — ливневые, дренажные и хозяйственно-бытовые сточные воды.

Определившись с типом потока, переходим к основным принципам и методам измерения. Немного остановимся на основных терминах и понятиях.

Узел учета — это совокупность приборов и устройств, которые обеспечивают учет количества протекающей жидкости.

Средство измерения (прибор учета, расходомер) — техническое средство, предназначенное для измерений. Имеет нормированные метрологические характеристики, умеет хранить и/или воспроизводить некую измеренную физическую величину в пределах установленной погрешности. В данном случае основным значением измерения является объем протекающей жидкости.

Первичный преобразователь расхода — составная часть средства измерения, обеспечивающая первичное измерение параметров протекающей жидкости и передающая их на вторичный преобразователь.

Вторичный преобразователь расхода — составная часть средства измерения, принимающая информацию о параметрах протекающей жидкости от первичных преобразователей и вычисляющая непосредственно расход. Именно вторичный преобразователь хранит и/или воспроизводит информацию об объеме протекающей жидкости.

Кориолисовы расходомеры

В основе действия – эффект Кориолиса: U-образные трубки подвергаются колебаниям при движении, а вибрационные колебания, в свою очередь, вызывают закручивание вещества. Величина сдвига фаз зависит от массового расхода жидкости или пара. Расход измеряется с учетом образуемого угла закручивания. Чаще всего такие расходомеры применяются для жидкостных сред, в том числе для красок, лаков, жидких полимеров.

Преимущества

Массовый расход измеряется напрямую.
Осадки или загрязнения, растворенные в жидкости, не влияют на результаты измерений.
Препятствий во внутреннем сечении нет, система работает стабильно.
Подходят для измерения всех типов жидкости, вне зависимости от их электрической проводимости.

Недостатки

Дороговизна, сложные технологические компоненты.
Необходимость высокоточного монтажа.
Точность проведения замеров может изменяться при сильных вибрациях.

Что такое Гкал

Стоимость отопления важна для жителей многоэтажек с центральной подачей теплоносителя

Понятие гигакалория означает единицу измерения тепловой энергии в отоплении. Данная энергия в пределах помещения передается конвекционным способом от батарей на объекты, излучается в воздух. Калория представляет собой количество энергии, нужной, чтобы подогреть 1 г воды на 1 градус при атмосферном давлении.

Для расчетов тепловой энергии применяется другая единица – Гкал, равная 1 млрд калорий. В среднем расход тепла на 1 кв. м. в Гкал по РФ составляет 0,9342 Гкал/мес. Если перевести показатель в другие величины, 1 Гкал будет равна:

1162,2 кВт/ч;
нагреву 1 тыс. тонн воды до +1 градуса.

Величина утверждена в 1995 году.

Особенности Гкал для жилых многоэтажек

Термостат позволяет контролировать поступление теплоносителя и температуру

Если многоквартирный тип зданий не оснащен общедомовым или индивидуальным счетчиком, тепловая энергия рассчитывается по площади помещений. Когда имеется прибор учета, горизонтальная или последовательная разводка трассы, жильцы самостоятельно определяют количество тепловой энергии. Для этого используются:

Дросселирование радиаторов. При ограничении проходимости снижается температура, и уменьшаются энергозатраты.
На обратке ставится общий термостат. Расход теплоносителя зависит от температуры в квартире. При малом расходе температура больше, при большом – меньше.

Индивидуальным счетчиком преимущественно оснащается квартира в новостройке.

Специфика Гкал для частного дома

Самым дешевым топливом в пересчете на гигакалории являются пеллеты

Материал, затрачиваемый на отопление, тариф определяет для частных построек. По усредненным данным, стоимость 1 Гкал равняется:

газ – природный 3,3 тыс. руб, сжиженный 520 руб.;
твердое топливо – уголь 550 руб., пеллеты 1,8 тыс. руб.;
дизель – 3270 руб.;
электричество – 4,3 тыс. руб.

Температура

Большинство расходомеров рассчитаны на не слишком высокие и не слишком низкие температуры измеряемой среды (например, от -30 до +120° у SS 20.600). Поэтому, если температура среды превышает 100°С, следует удостовериться, что выбранный расходомер может работать в подобных условиях или выбрать специальный прибор, рассчитанный на работу в высокотемпературных средах (к примеру, SS 20.650).

Следует также обратить внимание на температуру окружающей среды. Температурные диапазоны для электронных компонентов (находящихся вне трубопровода) обычно уже, чем для чувствительного элемента

Поэтому если датчик предполагается эксплуатировать, например, зимой на открытом воздухе, необходимо удостовериться, что нижний предел допустимого температурного диапазона позволит прибору перенести сильный мороз.

Счетчики для измерения потребляемого топлива

Счетчик измеряет количество газа при разных кондициях температуры и давления и с наличием специальной техники приводит полученный результат к показателю, который будет при стандартных условиях (СУ) — +20 °C и 101 кПа.

Объем топлива для СУ определяют формулой Vс = V×(p×Tс/pс×T×K), где

V — объем газа;
p — плотность;
T — термодинамическая температура;
K — коэффициент сжимаемости топлива.

Величины с буквой «с» — показатели для стандартных условий, без — для рабочих.

В быту используют мембранные, ротационные и ультразвуковые счетчики, на крупных предприятиях — турбинные и вихревые — это самые востребованные типы газомеров. На заводах газовой промышленности объем определяют в основном на переменных изменениях давления в сужениях, часто между 2 фланцевыми соединениями в непосредственной близости. Счетчики отличаются рабочими особенностями.

Мембранные расходомеры выдают минимальную погрешность в расчетах и потребляют мало электроэнергии. Устройства дают показания в широком диапазоне, но с невысоким предельным давлением — до 0,5 бар. В быту счетчик показывает себя наилучшим образом, так как межповерочный интервал доходит до 10 лет при высокой надежности устройства. Конструкция плохо реагирует на механическое загрязнение газа и в целом весьма громоздкая.

Ротационные, или же роторные, модели не зависят от электросети, годятся для небольших промышленных объектов, но они менее удобные. При маленькой площади на установку и высокой точности в условиях резких перепадов давления они шумят и чаще выходят из строя. «Боятся» пневмоударов и загрязнения.

Ультразвуковые счетчики имеют маленький размер, значительно разнятся по сложности строения. Акустические газомеры ценят за надежность и легкость в установке. Некоторые устройства содержат энергонезависимую память. Счетчики на типоразмеры G1,6 и G2,5 стоят сравнительно дорого.

Турбинные устройства используют для измерения количества бытовых и агрессивных газов, многокомпонентных составов. Счетчики получили распространение на магистральных газопроводах, химических заводах. Турбинные устройства фиксируют большие количества газа при давлении до 10 МПа, значительно различаются по размерам и рабочему Ду. Это универсальные приборы для измерения расхода природного газа в промышленности.

Вихревые измеряют объем природного или инертных газов. По диапазону измерений имеют преимущество над остальными моделями. Улавливают малейшие движения в газовой смеси и определяют большие количества газа на диаметр. Эффективность вихревого расходомера прямо пропорционально зависит от скорости потока топлива.

Методы измерения, используемые в газовых расходомерах

Расход топлива рассчитывают прямым и косвенным методами.

В случае с прямым газ наполняет измерительные камеры и выходит из них. Прошедший объем коррелирует с циклами наполнения-опорожнения. По описанному принципу работает подсчет в мембранном, ротационном и барабанном счетчиках.

Газомеры с косвенным методом измерения работают с показателями скорости и известной площади сечения. Способ подсчета бывает механическим или другим, связанным с особенностями счетчика. В механике используют турбинки, крыльчатки, балансирующие элементы.

У косвенного способа подсчета есть и другие методики:

детектирование вихрей;
измерение разницы давления на сужающем приборе;
расчет переноса тепла от нагретого тела;
измерение скоростного напора;
подсчет на основе движения ультразвука.

Корректность косвенных методик зависит от соответствия скорости по направлению и сечению. Помогают средства подготовки потока: турбулизаторы, конденсаторы и струевыпрямители. Устройства идут отдельно или как элементы счетчиков.

Разницу скорости по сечению приборы могут определять одновременно с быстротой движения газа и таким образом — снижать погрешность. Последняя часто возникает из-за застоя топлива у стенок. Подробнее о прямом и косвенном методах определения расхода газа читайте далее.

Как определяют давление газа?

Давление измеряют прямым способом при помощи манометров или сложением значений атмосферного (Pб) и избыточного давления (Pи). Pб измеряют в месте расположения преобразователя Pи, если последний находится в замкнутом пространстве и в нем есть наддув или разрежение.

Отверстие отбора давления для вертикальных и горизонтальных труб размещают радиально. На поперечном трубопроводе его располагают в верхней половине сечения.

В расходомерах без указанного отверстия отбор проводят перед счетчиком, на расстоянии от 1 до 3 диаметров трубопровода, с точкой отсчета от входного фланца газомера.

Как выбрать газовый счетчик: 4 основных критерия

Газовый счетчик выбирается, исходя из следующих критериев:

Место, отведенное для установки прибора

Чтобы правильно подобрать место установки и правильно установить газовый счетчик, лучше обратиться к специалисту. Он даст совет по выбору устройства и его размещению. Если же вы хотите самостоятельно определить место, учтите следующий список требований:

доступ к аппарату должен быть свободным, чтобы было удобно его обслуживать;
расстояние до пола должна составлять 160 см, до аппарата-потребителя – 100 см;
задняя стенка устройства может находиться на расстоянии 3-5 см от стены помещения;
недопустима установка газового счетчика в квартиренад плитой или мойкой;
не рекомендуется закрывать прибор элементами мебели или предметами быта.

При выборе места важно учесть особенности конструкции модели. Подача голубого топлива в него может быть с левой или правой стороны. Изменить это положение невозможно

Немаловажное значение имеет направление движения струи. Эту информацию можно определить по стрелке, расположенной на центральной части корпуса

Изменить это положение невозможно

Прежде чем купить газовый счетчик, необходимо узнать диаметр соединительных элементов. Во многих случаях в городских квартирах используется полудюймовая резьба. Межосевые расстояния резьбовых соединений тоже могут быть разными. Их следует замерить, чтобы не допустить ошибки.

Пропускная способность расходомера

Это техническая характеристика, определяющая возможность прибора пропускать определенный объем топлива за фиксированный промежуток времени. Ее величина должна быть больше максимального потребления всех газовых устройств.

Информацию о таких возможностях можно получить, изучив маркировку, расположенную на корпусе. Рядом с буквой G указаны цифры, характеризующие пропускную способность устройства. Увидев надпись G 1,6 или G 2,5, можно сделать вывод, сколько кубов топлива пропускает данный аппарат в час.

Дата изготовления

Каждый расходомер сопровождается технической документацией. В нее заносится отметка о поверочном контроле. Он производится на заводе. От этой даты будет проводиться отсчет следующей контрольной поверки газового счетчика. Даже если он лежал на складе и не использовался.

Если на это не обратить внимания при покупке, дома может выясниться, что новый, только что купленный прибор не может быть использован и подлежит поверке или даже замене. То есть может случиться, что придется возвращаться в магазин за другим счетчиком.

Наличие термокорректора

Для городской квартиры необходимости в термокорректоре нет. Он требуется лишь в газовых счетчиках для частных домов, где прибор часто устанавливается на улице. Поэтому покупать газовый счетчик с термокорректором для городской квартиры, где температура всегда практически постоянна, не стоит. Это выльется лишь в бессмысленную трату ваших денег.