Датчик расхода газа

Датчик расхода газа Анемометр

Вариант #3 — турбинный счетчик

Свое название устройство получило по причине наличия в нем небольшой турбины, колесо которой вращается под давлением поступающего в прибор газового потока.

Конструктивно оборудование представляет собой фрагмент трубы, оснащенный фланцами. В корпусе прибора последовательно, начиная от входного патрубка, размещены следующие механизмы: струйный выпрямитель и собственно турбина с опорами вращения и валом.

Для бесперебойной работы подшипников необходима смазка, поэтому на корпусе счетчика монтируется насосный узел. С его помощью к вращающимся элементам по специальным трубкам подается масло.

Принцип работы измерительного устройства довольно прост. Число оборотов вращающейся турбины посредством понижающего редуктора передается на специальный счетный механизм, закрепленный вне газовой полости.

Турбинные счетчики могут оснащаться дополнительными детекторами для измерения импульсов, температуры или давления. Кроме того, процесс измерения может иметь три степени автоматизации. Отсутствие автоматизации предполагает, что пользователь самостоятельно считывает показания прибора.

Полуавтоматические измерения предполагают, что контроль осуществляет вычислительное устройство, но возможна ручная коррекция показателей, настроек и т.п. Полная автоматизация измерений предполагает, что показания измерительного прибора поступают в вычислительное устройство, которое обрабатывает их и передает в центр учета.

Достоинствами турбинных счетчиков считаются энергонезависимость, надежность конструкции и простота обслуживания. Прибор может работать с газом не самой высокой степени очистки. Уровень шума, издаваемого устройством, можно характеризовать как низкий. Производители выпускают турбинные счетчики в большом количестве типоразмеров.

К недостаткам оборудования стоит отнести погрешности в измерении. Если устройство работает непрерывно, погрешность минимальна, если в пульсирующем режиме, искажение измерений значительно возрастает. Срок поверки – 8 лет.

Проверить счетчик магистрального газа можно, не снимая прибор со штатного места. Как производится такое тестирование, подробно описано в рекомендуемой нами статье.

Для того чтобы получить максимально точные показания расходомера, учитывающего потребление газа, сейчас выпускают приборы, ориентированные на определенный тип потребителей:

Вихревые устройства

Данные конструкции измеряют частоту колебаний, возникающих в потоке газа или жидкости, вынужденной обтекать препятствия на их пути. Эту специальную помеху называют телом обтекания. Во время затрудненного движения создается вихрь, благодаря которому приборам дали такое название. Преимущества данных моделей — полное отсутствие движущихся элементов, которые могут стать причиной поломки конструкции.

  • характеристики, которые могут меняться, если на теле обтекания появляется осадок;
  • механические препятствия, располагающиеся в сечении трубопровода;
  • неточные результаты измерений из-за возникающих вибраций;
  • высокая чувствительность к изменению температур.

    Еще один минус — небольшой динамический диапазон. Используют такие расходомеры для измерения газа, насыщенного пара, технического воздуха и воды.

    Тахометрические приборы

    Датчик расхода газа

    Второе их название — турбинные. Они измеряют количество оборотов, а также скорость вращения турбины или крыльчатки. Она пропорциональна величине расхода. Достоинства конструкций — невысокая цена, отсутствие необходимости обеспечивать питание от сети.

  • механические препятствия, находящиеся в сечение прибора;
  • влияние примесей в воде на точность показаний;
  • неустойчивость измерений, ненадежность;
  • малый динамический диапазон.

    Поскольку внутри расходомера находятся движущиеся элементы, они становятся причиной ограниченного срока службы тахометрических расходомеров. Турбинные устройства используют для измерения расхода воды, жидкого топлива, охлаждающих жидкостей, горюче-смазочных материалов и т. д.

    Расходомеры перепада давления

    Датчик расхода газа

    Ротаметр — счетчик постоянного перепада давления — еще один, относительно простой вид измерительного оборудования. Его принцип работы основывается на измерении перепадов давления, которые возникают при прохождении газа либо жидкости через сужающееся устройство (сопло, диафрагма) внутри расходомера. На этом участке скорость потока уменьшается, а давление увеличивается. Замеры производятся с помощью дифференциального датчика давления. Недостаток приборов — некоторая потеря потоком энергии.

  • независимость от температуры и давления среды;
  • универсальность расходомеров, их удобство;
  • относительно высокая точность измерений.

    Простота изготовления расходомеров перепадов давления, отсутствие движущихся частей — причины популярности этих приборов. Диаметр трубопроводов для таких расходомеров составляет 50-1600 мм.

    Кориолисовые расходомеры

    Датчик расхода газа

    Это сложный электронные устройства, принцип работы которых основан на измерении колебания (вверх-вниз) трубок, расположенных перпендикулярно движению потока. Такие воздействия называют силой Кориолиса, она пропорциональна массовому расходу рабочего вещества. Недостатки данных расходомеров — сложность конструкции, подразумевающая строгое следование технологии изготовления, высокая цена.

  • возможность измерения не только расхода, но и ряда других параметров — температуры, плотности и т. д.;
  • универсальность: приборы способны работать с неоднородными средами — с включениями песка, газа, с бензином/нефтью;
  • высокая точность результатов, такая же надежность.

    Кориолисовым приборам не требуются прямые участки трубопроводов. Минусом их является высокая цена, однако если правильно эксплуатировать прибор, то можно гарантировать, что он вскоре окупится.

    Электромагнитные конструкции

    Датчик расхода газа

    Данные приборы используются для измерения потока электропроводящих жидкостей. Работают электромагнитные устройства по закону электромагнитной индукции (Фарадея). В проводнике, пересекающем линию электромагнитного поля, появляется электродвижущая сила. Ее значение пропорционально скорости движения потока. Направление тока — перпендикулярно движению проводника. Прибор измеряет расход, фиксируя напряжение, возникающее между двумя электродами. Недостаток — повышенные требования к жидкости: она не должна иметь токопроводящие, магнитные включения.

  • отсутствие в поперечном сечении устройства неподвижных или движущихся элементов, это дает возможность сохранить скорость потока;
  • возможность использования для трубопроводов большого диаметра, эксплуатация в большом динамическом диапазоне:
  • точная работа при минимальных длинах участков для измерения;
  • использование в напорных и безнапорных системах.
    Про анемометры:  Настройки и регулировки котла Нева Люкс 7224

    Стабильная работа этих устройств — одна из важнейших характеристик, благодаря которой электромагнитные расходомеры относятся к одному из самых популярных видов измерительных приборов.

    Датчик расхода газа

    Это только главные конкуренты, которые есть у ультразвуковых приборов. Еще существует оптическое, поршневое, парциальное, тепловое, мембранное (диафрагменное), струйное, калориметрическое, ионизационное, винтовое и поплавковое (расходомеры переменного перепада давления) измерительное оборудование.

    Список этот неполный, его можно, но не очень нужно, продолжать: многие из приведенных конструкций предназначаются не для бытового использования.

    Ультразвуковой расходомер газа

    Поскольку он главный герой, на ультразвуковом приборе-счетчике необходимо остановиться отдельно. Это позволит познакомиться с элементами устройства, с принципом его работы, оценить достоинства и слабые сторону кандидата.

    Что такое ультразвук?

    Датчик расхода газа

    Из названия приборов понятно, что ультразвуковое устройство для работы использует ультразвук, который человеческим ухом не воспринимается, зато его слышат некоторые виды животных. К ним относятся дельфины, некоторые киты, летучие мыши, отдельные виды жуков и бабочек, которые могут спасаться на земле при приближении «летучих грызунов», издающих эти сигналы.

    Звук появляется благодаря вибрациям, распространяющимся в виде волн. Однако для того чтобы колебания возникли, необходимо обеспечить несколько условий. Нужен:

  • источник, посылающий сигналы;
  • подходящая (воздушная или жидкая) среда, способствующая их распространению;
  • и определенный объект, который в состоянии улавливать или принимать звуковые волны.

    Количество волн, создаваемых вибрирующим объектом в некоторый (заданный) отрезок времени, называют частотой звуковых волн. Она зависит от скорости вибрирования: чем быстрее происходят колебания, тем выше частота. И наоборот, медленная скорость вибраций становится причиной низкой частоты.

    Датчик расхода газа

    Ультразвук — звук, частота которого выше того уровня, что может восприниматься человеческим ухом. Для определения движения рабочей среды используют ультразвуковые расходомеры газа или жидкости. Их предназначение — измерение изменений ультразвуковых частот.

    Ультразвуковой метод измерения

    Ультразвуковой расходомер газа или жидкости имеет принцип работы, основанный на прохождении через поток ультразвуковой волны. Работают такие приборы в широком частотном диапазоне — от 20 кГц до 1000 МГц. Устройства измеряют скорость распространения звуковых колебаний в рабочей среде: это может быть как газ, так и жидкость (вода, канализационные стоки и т. п.).

    Принцип их функционирования построен на эффекте Доплера, его можно назвать примером естественного феномена. Это сдвиг по частоте, который происходит между переданными и принятыми волнами. Причина — препятствия, возникающие на пути ультразвука в среде. Это могут быть твердые частица или воздушные пузырьки. Те и другие объекты способны отражать от себя звуковые волны, которые начинают движение в обратном направлении.

    Датчик расхода газа

    Уровень частоты волн изменяется (сдвигается) благодаря изменению скорости движения потока. При ее увеличении сдвиг по частоте также увеличивается. Если скорость потока среды уменьшается, то сдвиг по частоте тоже становится меньше. Именно эта взаимосвязь используется в ультразвуковых расходомерах: после измерения параметра величина скорости потока преобразуется в величину его расхода.

    На участок трубы устанавливают 2 датчика, оснастка для их монтажа присутствует в комплекте расходомера. Каждый из приборов выполняет сразу две роли: он одновременно является приемником и передатчиком сигнала. При измерениях ультразвук отправляется по течению рабочей среды, затем против него: сначала от первого ко второму сенсору, затем наоборот.

    Так как сигнал неминуемо «сносится» потоком газа или жидкости, скорость его прохождения в обе стороны будет различной. Благодаря этой разнице величин устройство вычисляет скорость потока, а так как геометрические параметры трубопровода известны, оно выдает объемный расход топлива или теплоносителя.

    Датчик расхода газа

    В этом случае нужно знать плотность рабочей среды. Если требуется произвести пересчет из рабочих кубов в нормальные единицы (массу), то в устройство необходимо ввести дополнительные показатели — давление и температуру, причем могут быть использованы или константы, или информация, получаемая с других, внешних измерительных приборов.

    Классификация расходомеров

    Такие приборы для измерения расхода газов классифицируются по пропускной способности. Это понятие означает диапазон расходов, при которых погрешность показаний не выходит за рамки, заявленные производителем этого вида газового оборудования. Есть и еще два важных показателя:

    1. Максимальный расход — Qмакс. Большинство производителей использует такие значения — 1, 2,5, 4 и 6 (6,5) с множителем 10n (м3/ч).
    2. Минимальный расход — Qмин. Это значение используется для определения ширины диапазона измерений прибора: ее определяют как соотношение второго и первого значения — Qмин/Qмакс. Ширина диапазона у моделей, выпускаемых сейчас, составляет от 1:10 до 1:4000.

    Чувствительность механических приборов — минимальный расход, при котором счетчик в состоянии проводить измерения, но погрешность их не соответствует нормативам. Главным показателем считается максимальная пропускная способность, по которой все расходомеры условно делятся на промышленные, коммунально-бытовые и бытовые.

    Бытовые

    Датчик расхода газа

    Максимальная пропускная способность этих устройств составляет 1-6 м3/ч. Данные расходомеры используют в квартирах, частных домах, в небольших котельных и офисах. В этом случае ультразвуковые устройства пока используют редко.

    Коммунально-бытовые

    У таких расходомеров пропускная способность намного выше — 10-40 м3/ч. Их также используют для учета газа в котельных, в технологических установках. Коммунально-бытовые устройства отличаются более крупными размерами, чаще используются мембранные, струйные, ротационные приборы, реже — ультразвуковые устройства.

    Датчик расхода газа

    Промышленные расходомеры-счетчики

    В этом случае минимальная пропускная способность составляет 40 м3/ч, а максимальная величина не ограничивается. Такое ультразвуковое оборудование приобретают для очень крупных потребителей. К их числу относят промышленные, сельскохозяйственные предприятия, газовые котельные, узлы учета распределительных сетей, магистрали. Виды наиболее часто используемого оборудования — ультразвуковое, турбинное, струйное, ротационное, вихревое. На участках трасс нередко монтируют расходомеры перепада давления.

    Достоинства, недостатки расходомеров

    Не так давно ультразвуковой расходомер газа использовался только для коммерческого учета природного топлива, для технологического контроля. Теперь ситуация немного изменилась: появились небольшие, удобные бытовые приборы, которые имеют несколько преимуществ перед другими видами измерительного оборудования. Однако они также не лишены некоторых недостатков.

    Датчик расхода газа

    К плюсам ультразвуковых расходомеров относится:

    Про анемометры:  Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в дымовых газах котельной при сжигании твердого топлива, Валовые и максимально-разовые выбросы твердых частиц - Расчет загрязнения атмосферы котельной локомотивного депо
  • стабильность показаний;
  • длительный срок эксплуатации;
  • устойчивость к вибрациям, ударам;
  • высочайшая точность измерения (0,3-1%);
  • независимость от малого давления, скорости;
  • невысокий уровень потребления электричества;
  • отсутствие подвижных частей, требующих замены;
  • возможность работы с загрязненной газовой средой;
  • довольно широкий диапазон измерений (от 1:200 до 1:400);
  • возможность контроль расхода газообразных веществ, жидкостей;
  • разные условия эксплуатации: диапазон температур от -50 до 50°;
  • возможность измерения скорости потока сразу в двух направлениях;
  • универсальность: ультразвуковые приборы могут измерять разные виды топлива: природный газ, биогаз, промышленные газы;
  • отсутствие для потока любых препятствий, которые могут спровоцировать внезапное падение давления или повреждение оборудования.

    Есть модели приборов, в которых предусмотрено питание от аккумулятора. Ультразвуковой расходомер газа может устанавливаться на трубопроводы любого диаметра, начиная от 10 мм.

    Датчик расхода газа

    Минусы у данных расходомеров есть. Это:

  • сложность ультразвуковых устройств, их высокая цена, превышающая стоимость электромагнитных и тахометрических моделей в 3-4 раза;
  • необходимость обеспечить относительно длинные участки перед и после прибора;
  • потенциальное влияние на измерительное оборудование пузырьков воздуха;
  • контроль отложений, его необходимо обеспечить на рабочем участке;
  • ограничения, касающиеся минимальной скорости потока;
  • необходимость грамотной настройки оборудования;
  • зависимость от температуры воды.

    Несмотря на то, что недостатки у ультразвукового оборудования есть, достоинств у него все же больше, поэтому популярность таких приборов постепенно растет.

    Ультразвуковой расходомер газа: сферы применения

    Датчик расхода газа

    Эти устройства применяют для научных исследований, а также используют в различных отраслях промышленности. Примеры:

  • измерение скорости подземных источников;
  • нефтедобыча, переработка сырья;
  • электро- и теплогенерация;
  • противопожарные системы;
  • Место установки измерительного прибора

    Выбрать газовый счетчик в квартиру или дом можно самостоятельно, но лучше доверить это ответственное дело специалистам из газовой службы. Они грамотно проанализируют условия эксплуатации прибора и предложат модели приборов, подходящие для конкретной квартиры.

    Однако если хочется все сделать самому, при выборе устройства следует учесть следующие значимые моменты:

    1. Максимальное количество потребляемого жильцами газа. Он него зависит требуемая пропускная способность модели. Рассчитывается с учетом всех эксплуатирующихся газовых приборов.
    2. Место расположения прибора учета. Необходимо выбрать сразу, чтобы определиться с конструктивными особенностями счетчика.
    3. Уровень шума оборудования. Желательно приобретать наименее шумную модель.
    4. Межповерочный интервал. Чем он длиннее, тем лучше.
    5. Срок службы и надежность модели.

    Важное замечание. Для квартиры не стоит приобретать счетчик с термокорректором, как бы ни старались продавцы его рекламировать. Это лишняя трата денежных средств.

    Собственно, выбор счетчика газа для частного дома практически ничем не отличается от выбора прибора для квартиры. Но здесь есть небольшой нюанс. Строительными нормативами предусмотрен монтаж приборов учета газа не в помещении, а на улице.

    Владельцу газифицированной частной собственности стоит знать о правилах расположения счетчика относительно оборудования и конструкций:

    Многие владельцы частных домов, подключенных к магистральному газу, поступают именно так. Они устанавливают счетчик на улице. В этом случае следует выбирать только оборудование с термокорректором, иначе могут возникнуть проблемы с оплатой за газ.

    Кроме того, cледует позаботиться о защите корпуса оборудования, иначе неблагоприятные погодные условия быстро выведут счетчик из строя. Проще всего приобрести специальный установочный шкаф, подобный ящику для электрических автоматов. В нем удобно для использования и безопасно для него самого размещается прибор.

    Принцип работы ультразвукового расходомера

    Как понятно из названия, ультразвуковой расходомер в своей работе использует ультразвук, который не воспринимается человеческим ухом.

    Звук возникает в результате вибраций, которые распространяются в виде волн. Для того, чтобы появился звук, необходимо учесть несколько моментов: источник, посылающий звуковые волны, воздушную или жидкую среду, в которой могут распространяться звуковые волны и объект, принимающий или улавливающий звуковые волны.

    Количество звуковых волн, воспроизведенных вибрирующим объектом в течение некоторого заданного отрезка времени называется частотой звуковых волн. Чем быстрее вибрирует объект, тем больше будет посылаться звуковых волн, тем выше будет частота звука. И соответственно, чем медленнее происходит вибрирование, тем ниже частота.

    Термином «ультразвук» называется звук с частотой выше уровня частоты, воспринимаемой человеческим ухом. Для того, чтобы определить скорость движения среды с помощью ультразвуковых расходомеров измеряют изменения ультразвуковых частот.

    Про анемометры:  Расходомеры-счетчики газа турбинные, ротационные, вихревые, мембранные, ультразвуковые || ГК "Теплоприбор"

    Если работает ультразвуковой расходомер, то источник, вибрируя, посылает ультразвуковые волны с некоторой заведомо известной частотой. Звуковые волны распространяются, двигаются в потоке среды до тех пор, пока они ни наталкиваются на пузырьки воздуха или на твердые частицы в потоке движущейся среды.

    Частица или пузырек в среде, находящейся в покое

    При замере среды в покое у отраженных звуковых волн будет та же самая частота, что и у посланных источником звуковых волн. На рисунке выше изображен пузырек воздуха или твердая частица в среде, находящейся в покое. Пузырек или частица начинают вибрировать с частотой, посланных звуковых волн.

    Если среда находится в движении, уровень частоты отраженных звуковых волн, ультразвукового расходомера, сдвигается или изменяется по сравнению с уровнем частоты посланных звуковых волн. На рисунке ниже ряд звуковых волн «впереди» движущегося пузырька более уплотнен в своем последовательном чередовании, чем «позади» пузырька.

    Пузырек воздуха в потоке движущейся среды

    Волны позади пузырька вытянуты по своей конфигурации по причине наличия скорости движущегося потока. Сам пузырек тоже несколько деформирован по той же самой причине наличия скорости движущегося потока.

    Поскольку пузырек движется по мере того, как он посылает обратно или отражает звуковые волны, то фактически он движется «догоняя» звуковые волны впереди него и удаляясь от волн позади него. Другими словами, пузырек начинает вибрировать с той же самой частотой, что и посланные источником звуковые волны, но в результате наличия скорости движущегося потока, который несет этот пузырек, уровень частоты отраженных волн сдвигается.

    Когда звуковые волны, скомпрессированные в процессе движения потока впереди пузырька, достигают приемника, частота их выше, чем частота звуковых волн, посланных источником, потому, что интенсивность попадания волн на приемник будет выше, чем интенсивность их попадания на приемник в условиях среды, находящейся в покое.

    После того, как пройдет пузырек, на приемник ультразвукового расходомера попадают вытянутые по своей конфигурации волны. Частота этих волн ниже, чем частота звуковых волн, посланных передатчиком. Т.к. в последовательности этих волн отмечается расширение, для того, чтобы попасть на приемник этим вытянутым по своей конфигурации волнам понадобиться больше времени.

    По мере увеличения скорости движения потока, увеличивается также и сдвиг по частоте. И наоборот, если скорость движения потока среды уменьшается, то уменьшается и сдвиг по частоте. Другими словами, каждому изменению скорости потока присущ соответствующий сдвиг по частоте.

    Сдвиг по частоте между переданными и принятыми звуковыми волнами — это один пример естественного феномена, известного по названием эффект Доплера. Он имеет место при условии наличия относительного движения между источником волны и приемником этой волны.

    Источник

    Спецификация расходомера

    Сейчас самое время обратить внимание на технические характеристики расходомеров, которые остались в Вашем списке для рассмотрения. Обязательно обратите внимание на:

  • Совместимость с рабочей средой. Совместимость с точки зрения фазового состояния среды мы рассмотрели на предыдущем шаге. Здесь необходимо проверить, позволяют ли физические свойства (плотность, вязкость, тепловые, электрические, акустические свойства и т.д.) расходомеру определенного типа работать с Вашей средой. Необходимо оценить коррозионную стойкость прибора. На этом этапе было бы разумно связаться с поставщиками расходомеров. Не всегда всю необходимую информацию по расходомерам можно найти в интернете. Кроме того, поставщик, зная специфику предлагаемой продукции, может указать на нюансы применения выбранного расходомера в Ваших условиях.
  • Получить консультацию

  • Диапазон расходов. Это тот диапазон расходов, в котором может работать расходомер выбранной модели, точность измерения в котором соответствует паспортным значениям. Ваш рабочий диапазон расходов должен умещаться в измеряемый диапазон прибора. Конечно же, лучше выбирать расходомер с наибольшим доступным диапазоном расходов без ущерба для других, не менее важных параметров.
  • Точность. Естественно, важнейшей характеристикой расходомера является точность. И не все расходомеры обладают одинаковой точностью. Как правило, чем прибор точнее, тем он дороже. Требования к точности зависят в первую очередь от Вашего применения. В одних применениях (аналитических) требуется максимально доступная абсолютная точность, а в других применениях (ряд технологических процессов) достаточно и точности 10%.
  • Повторяемость. Мера того, как часто Вы получаете одни и те же результаты при выполнении одного и того же измерения в одних и тех же условиях. Точность требует повторяемости, но при этом повторяемость не требует точности. Повторяемость просто требует воспроизводимости измерений. Зачастую повторяемость расходомера может становиться даже более важной характеристикой, чем точность.
  • Диапазон допустимых температур и давления эксплуатации. Установленные Вами ранее диапазоны рабочих температур и давлений измеряемой среды не должны выходить за соответствующие диапазоны для расходомера. В противном случае возможно повреждение внутренних элементов прибора, а также нарушение герметичности корпуса прибора (кратное превышение давления) и попадание измеряемой среды в окружающую среду.
  • Специальное исполнение. В случае, когда эксплуатация расходомера будет осуществляться на просто в лаборатории с постоянной температурой и влажностью, а в особых условиях, может потребоваться применение прибора в специальном исполнении. Процессы в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности особенно нуждаются в сохранении стерильности рабочей среды. Часто производители предлагают специальные исполнения для расходомеров под такие задачи. Обратите внимание на класс пыле- и влагозащиты IP (Ingress Protection). Лабораторные приборы зачастую не имеют защиты от попадания влаги (IP40), в то время как для промышленного оборудования она обязательна (IP65 и выше). Многие производители предлагают расходомеры во взрывозащищенном исполнении, и как правило, это отдельные серии приборов. Эксплуатация в уличных условиях или при наличии коррозионного воздействия извне также требует особых конструктивных решений.
  • Стоимость. Как указано выше, здесь необходимо учитывать не только стоимость расходомера, но и затраты на установку, техническое обслуживание и ремонт прибора с течением времени. И в первую очередь надо рассматривать функциональность расходомера, его возможности по решению стоящей перед Вами задачи. А цена всё же должна быть вторичным фактором. Хотя бывают ситуации, когда цена заставляет пересмотреть всю концепцию системы с целью ее усовершенствования или упрощения.
  • Оцените статью
    Анемометры
    Добавить комментарий

    Adblock
    detector