Ako a v čom sa meria spotreba plynu: metódy merania + prehľad všetkých typov plynových prietokomerov

Prietokomer – zariadenie na meranie objemového alebo hmotnostného prietoku látky, vrátane zemného plynu, horľavých, agresívnych plynov, produktov delenia vzduchu. Výpočet objemov toku v podnikoch priemyselného odvetvia alebo v domácnosti je možné vykonať aj bez zapojenia odborníkov.

Ďalej vám povieme, ako a v čom sa meria plyn, uvedieme opis zariadení, ktoré sa používajú na tento účel, a tiež zvážime základné metódy určenia prietoku plynu.

Priama metóda merania spotreby plynu

Objem plynu sa vypočítava v kubických metroch, zriedkavejšie sa používajú iné jednotky hmotnosti, ako tony alebo kilogramy, spravidla pre technologické plyny.

Priama metóda – toto je jediná metóda, ktorá zabezpečuje priame meranie objemu prechádzajúceho plynu.

K slabým stránkam zariadení, ktoré vypočítavajú objemový alebo hmotnostný prietok látky, patria:

1. Obmedzená prevádzkyschopnosť prietokomerov v podmienkach znečisteného plynu.
2. Existuje vysoká pravdepodobnosť poruchy v dôsledku čiastočného prekrytia toku alebo pneumatického úderu.
3. Vysoká cena rotačných meračov v porovnaní s inými prístrojmi.
4. Veľké rozmery zariadení.

Početné výhody tejto metódy prevažujú nad uvedenými nevýhodami, vďaka čomu získala najväčšie rozšírenie z hľadiska počtu inštalovaných meračov.

Pomocou prietokomeru je možné vypočítať objem alebo hmotnosť látky za jednotku času. Inštalácia na naklonenom úseku potrubia umožní zmenšiť chybu merania.

V ich počte – priame meranie objemu plynu, absencia závislosti od skreslení grafu rýchlostí toku, ako na vstupe, tak na výstupe, čo umožňuje skrátiť UUG. Šírka rozsahu je do 1:100. Na tento účel sa používajú prístroje membránového a rotačného typu. Môžu sa používať v miestnostiach s inštalovanými kotlami impulzného typu.

Nepriame metódy merania

Tieto metódy zahŕňajú výpočet, napríklad rýchlosti prietoku látky cez danú plochu prierezu. Na dosiahnutie čo najpresnejších výsledkov je potrebné vyrovnať rýchlosť pohybu plynu.

Meranie prietoku plynu podľa tlakového rozdielu

Jeden z najrozšírenejších a najviac preskúmaných metód merania prietoku plynu, založený na použití zužujúceho zariadenia, má niekoľko výhod, vrátane jednoduchosti mechanizmu prevodníka prietoku, ktorého činnosť je zameraná na meranie tlakového rozdielu látky pretekajúcej cez miestne zúženie v plynovom potrubí. Na vykonanie výpočtov nebudú potrebné prietokomerné stendy.

Napriek existencii úplnej vedecko-technickej základne má táto metóda merania niekoľko závažných nedostatkov – malý rozsah merania, ktorý aj pri zohľadnení viacrozsahových snímačov tlaku nepresahuje hodnotu 1:10.

Štandardné zužujúce sa zariadenia sa vyrábajú špeciálnou technológiou s vysokými požiadavkami na drsnosť. Ich použitie je povolené výlučne na hladkých potrubiach.

Hydraulické odpory v plynových potrubiach zvyšujú citlivosť na priebeh zmien spriemerovaných rýchlostí po hĺbke alebo šírke prúdenia na vstupe do clony. Dĺžka priamych úsekov pred zužujúcimi zariadeniami musí byť aspoň 10 priemerov DN potrubnej konštrukcie.

Rýchlostná metóda určenia prietokov

Pre túto metódu sa používajú prevodníky turbínového typu. Tieto prístroje majú niekoľko výhod, vrátane malých rozmerov a hmotnosti, dostupnej ceny vo svojej kategórii.

Tieto zariadenia nie sú citlivé na pneumatické rázy. Rozsah hodnôt merania prietoku je až 1:30, čo výrazne prekračuje analogický ukazovateľ pre zužujúce zariadenia.

Turbínový prevodník prietoku TPR možno použiť v prostredí s teplotou od -200 do +200 °C, ak je zariadenie určené pre neagresívne a jednofázové kryogénne kvapaliny. Pre agresívne kvapaliny bude hodnota od -60 do +50 °C.

K nevýhodám možno zaradiť citlivosť, aj keď nepatrnú, na skreslenie prúdenia na vstupe a výstupe prístroja, odchýlku výsledkov meraní pulzujúcich prietokov plynu. Pri malých prietokoch, v rozsahu od 8 do 10 m³/h, prietokomery nie sú funkčné.

Ultrazvuková metóda merania

Popularita akustických prietokomerov, pomocou ktorých sa meria množstvo plynu, najmä v komerčnom účtovníctve, vzrástla s rozvojom mikroelektroniky. V akustických prietokomeroch chýbajú pohyblivé časti, ako aj súčiastky vyčnievajúce do prúdenia, čo výrazne zvyšuje ich spoľahlivosť.

Meranie sa vykonáva v širokom rozsahu hodnôt vďaka schopnosti zariadenia pracovať po dlhý čas z vstavaného zdroja napájania. Domáce prístroje nespĺňajú všetky potrebné požiadavky, pretože na zabránenie vplyvu skreslení toku plynu na výsledky výpočtov je potrebné používať výlučne viaclúčové ultrazvukové prietokomery.

Klasifikácia prietokomerov podľa princípu činnosti

Prietokomery sa líšia niekoľkými parametrami vrátane tlaku, typu použitého plynu a teplotného režimu. Zariadenie by ste mali vyberať v závislosti od podmienok použitia a stanovených úloh.

Meracie prístroje pozostávajú z takých častí, ako je prevodník zodpovedný za tlakový rozdiel, spojovací prvok a manometer.

Typ #1 – prúdové autogeneračné prietokomery

Prietokomer tohto typu, určený aj na meranie prietoku zemného plynu, má niekoľko charakteristických vlastností. Prístroj je pokrytý negatívnymi spätnými väzbami, frekvencia pripojení prúdu závisí od prietoku plynu.

Merače vyrobené na základe prúdových prietokomerov sa používajú na komerčné meranie bez predbežného posúdenia.

1 – prúdový prvok; 2 a 3 – prevodníky; 4 – zariadenie na výber signálu; 5 – napájacia dýza; 6 – pracovná komora; 7 a 8 – steny pracovnej komory; 9 – oddeľovač; 10 a 11 – riadiace dýzy; 12 a 13 – prijímacie kanály; 14 a 15 – odvodňovacie kanály; 16 a 17 – kanály spätnej väzby; 18 – rozšírenie napájacej dýzy; 19 – výstupok na napájacej dýze

Prietokomer prúdového autogeneračného typu je náchylný na znečistenie, medzi jeho nedostatky patrí aj nestabilita prevodového pomeru.

Tieto prístroje majú podobné nedostatky ako vírivé zariadenia:

• závislosť od skreslenia rýchlostného profilu, ak sa používajú v spojení so zužujúcimi zariadeniami;
• hmotnostné straty tlaku sú nezvratné;
• hlavná časť prietokomera má obrovské rozmery;
• významná nestabilita prevodového pomeru.

Výhody autogeneračného prietokomera sa nelíšia od vírivého zariadenia, s výnimkou schopnosti pracovať so znečistenými plynmi. Tieto prietokomery nenašli široké praktické uplatnenie v komerčnom meraní.

Typ #2 – vírové prietokomery-počítadlá

Vyzdvihujú sa niektoré silné stránky prístrojov, vrátane presnosti vykonaných meraní, necitlivosti na nečistoty a pneumatické nárazy, jednoduchosti obsluhy, v zariadení tiež chýbajú pohyblivé časti.

Prístroje odolávajú najnáročnejším vonkajším podmienkam, presnosť údajov je zaručená pri teplote okolia do 500 stupňov Celzia, maximálny tlak – 30 MPa

Známe sú aj značné nedostatky používania tohto typu prietokomerov – zvýšená citlivosť na mechanické vibrácie, pokles tlaku. Priemer rúr má byť v rozsahu 15-30 cm.

Typ #3 – ultrazvukové prietokomery

Zariadenie, známe aj ako akustické, má niekoľko nespochybniteľných výhod:

• absencia hydraulického odporu;
• v prístroji nie sú pohyblivé časti, čo zvyšuje jeho spoľahlivosť;
• zvýšená pevnosť mechanizmu;
• rýchle pôsobenie.

Prietokomer tohto typu je založený na určení rozdielu v čase prechodu signálu.

Prevádzka ultrazvukových prietokomerov nezávisí od teploty, tlaku okolitého prostredia, viskozity a elektrickej vodivosti, čo zaručuje presnosť získaných údajov

Ultrazvukové senzory sú umiestnené diagonálne voči sebe, plnia funkciu prijímača a vysielača. Zapojenie viacerých kanálov kompenzuje deformáciu profilu prúdenia.

Typ #4 – bubnové prietokomery

Táto kategória zariadení sa používa spravidla na vykonávanie laboratórnych výskumov. Tlak vznikajúci počas otáčania bubna vedie k naplneniu sekcie plynom a ich následnému vyprázdneniu.

Pre plnohodnotnú prácu bubnových počítacích mechanizmov (bez impulzného generátora) nie je potrebný stály zdroj napájania, čo je ich nespochybniteľnou výhodou

Počet otáčok bubna je úmerný kubickým jednotkám plynu, údaj sa prenáša na ciferník počítacej konštrukcie. Bubnové prietokomery majú vysokú presnosť merania.

Typ #5 – levitačné zariadenia

Pohyblivá časť tachometrického zariadenia sa otáča v ložiskách, rýchlosť sa rovná objemovému prietoku plynu. Premena rýchlosti kruhového pohybu na elektrický signál sa uskutočňuje pomocou sekundárneho prevodníka, výsledky sa zobrazujú na indikátore.

Levitačné meracie prístroje fungujú v podmienkach od -30 do +50 stupňov Celzia, odchýlka hodnôt je v rozsahu ± 1,5%

Levitačné prístroje sú žiadané v komerčnom meraní spotreby zemného plynu, a to ako v domácnostiach, tak aj na komunálne účely.

Typ #6 – membránové merače

Patent na výrobu jedného z najrozšírenejších meracích prístrojov na meranie plynu bol vydaný v druhej polovici devätnásteho storočia na území Anglicka.

Princíp činnosti mechanického prietokomeru je založený na zmene polohy pohyblivých komorových membrán v momente príchodu plynu. Postupné premiestňovanie sa uskutočňuje počas vpúšťania a vypúšťania látky.

Prístroj na meranie prietoku plynu membránového typu môže pozostávať z 2 alebo 4 komôr v závislosti od objemov meranej látky a konštrukcie.

Počítacie zariadenie uvádza do činnosti systém reduktora a pák. Mechanizmy majú široký rozsah hodnôt na meranie – až do 1:100.

Typ #7 – rotačné prístroje

V zariadení mechanického typu sú v meracej komore umiestnené dva rotory, ktoré sa začnú pohybovať pod tlakom látky. Otočné časti sú umiestnené v pravom uhle k sebe, ich počiatočná poloha je fixovaná pomocou synchronizačných kolies.

Množstvo plynu je úmerné počtu otáčok rotorov. Pomocou magnetickej spojky a reduktora sa otáčanie rotora prenáša na počítacie zariadenie, ktoré zodpovedá za kumuláciu objemu pretečenej látky.

Rotačný prietokomer má veľkú priepustnosť, používa sa v komunálnych hospodárstvách, podnikoch stredných a malých objemov spotreby plynu.

Medzi hlavné výhody rotačných prietokomerov patrí vysoká presnosť merania, kompaktnosť prístroja, široký rozsah merania prietokov. Medzi nevýhody patrí hlučnosť mechanizmu, jeho vysoká cena, citlivosť na vonkajšie faktory, vrátane znečistenia.

Typ #8 – turbínové prietokomery

Prístroj mechanického typu má tvar časti potrubia, vo vnútri prietokomeru je umiestnená turbína s hriadeľom a pohyblivými ložiskami. Silové zariadenie sa pohybuje vďaka látke, ktorá prechádza meracou komorou.

Rýchlosť pohybu mechanizmu sa rovná rýchlosti prúdenia a prietoku plynu. Nahromadený objem sa zobrazuje na počítacom mechanizme, prenos naň sa uskutočňuje mechanickým spôsobom pomocou reduktora a systému ozubených kolies.

Turbínové počítacie zariadenie môže byť používané iba s čistými pohyblivými látkami – plynom, kvapalinou alebo parou v suspenzii, za predpokladu, že neobsahujú pevné častice.

Okrem uvedených existujú aj ďalšie zariadenia, ktoré sa však zvyčajne používajú vo vedeckom výskume. V komerčnej sfére sa prakticky nevyužívajú.

Odporúčame tiež prečítať si náš ďalší článok, kde sme podrobne opísali, ako si vybrať plynomer pre domácnosť. Viac informácií – prejdite na odkaz.

Prístroje na meranie množstva plynu

Zariadenia na meranie prietoku plynu sa podľa spôsobu výpočtu delia do niekoľkých kategórií. Rýchlostné sa používajú na stanovenie objemového množstva skúmaného média. V týchto prístrojoch chýbajú meracie komory. Citlivou súčasťou je turbínka (tangenciálna alebo axiálna), ktorú uvádza do pohybu prúd látky.

Objemové merače sa vyznačujú menšou závislosťou od typu produktu. K ich nedostatkom patrí zložitosť konštrukcie, vysoká cena a impozantné rozmery. Zariadenie pozostáva z niekoľkých meracích komôr a vyznačuje sa zložitejšou konštrukciou. Tento typ prístrojov sa delí na niekoľko druhov – piestové, lopatkové, ozubené.

Známa je aj iná klasifikácia meračov množstva plynu, ktorá zahŕňa tri typy zariadení: rotačné, bubnové a ventilové.

Rotačné merače majú veľkú priepustnosť. Ich činnosť je založená na výpočte počtu otáčok lopatiek vnútri zariadenia, pričom ukazovateľ zodpovedá objemu plynu. Medzi ich hlavné výhody patrí trvanlivosť, nezávislosť od elektrickej energie a zvýšená odolnosť voči krátkodobým preťaženiam.

Plynové merače bubnového typu pracujú na princípe vytláčania. Také korekčné ukazovatele ako teplota, zloženie plynu a úroveň vlhkosti sa nezohľadňujú.

Bubnové merače pozostávajú z telesa, počítacieho mechanizmu a bubna s meracími komorami. Princíp činnosti zariadenia na meranie spotreby plynu spočíva v určení počtu otáčok bubna, ktorý sa otáča v dôsledku rozdielu tlaku. Napriek presnosti výpočtov tento typ prístrojov nenašiel široké uplatnenie kvôli svojim objemným rozmerom.

Princíp činnosti posledného typu meračov, známeho ako ventilový, je založený na pohybe pohyblivej prepážky, na ktorú pôsobí rozdiel tlaku látky. Zariadenie pozostáva z niekoľkých častí – počítacieho a plynorozdeľovacieho mechanizmu, ako aj telesa. Má veľké rozmery, preto sa používa hlavne v domácnostiach.

Závery a užitočné video k téme

O tom, ako fungujú vírivé prietokomery plynu, sa dozviete v nasledujúcom videu:

Meranie prietoku plynu je jednou z kľúčových úloh vo výrobe. Na trhu s prietomermi je k dispozícii obrovské množstvo zariadení s rôznymi konštrukciami a princípmi činnosti, ktoré sú vhodné aj pre domáce potreby. S ich pomocou možno určiť prakticky akékoľvek množstvo kvapaliny alebo plynu, pričom nie je potrebná špeciálna overovacia etalónová jednotka.

Môžete doplniť náš materiál o zaujímavé informácie k téme článku, položiť otázky, ktoré vás zaujímajú, alebo sa zapojiť do diskusie. Svoje komentáre zanechajte v bloku nižšie.