Com i de quina manera es mesura el cabal de gas: mètodes de mesura + visió general de tot tipus de comptadors de cabal de gas

El mesurador de cabal és un dispositiu per mesurar el volum o el cabal massiu d'una substància, incloent gas natural, gasos inflamables, corrosius i productes de separació d'aire. El càlcul dels volums de flux a les empreses industrials o a la vida quotidiana es pot realitzar sense la participació d'especialistes.

A continuació, us explicarem com i en quines quantitats es mesura el gas, proporcionarem una descripció dels instruments que s'utilitzen per a aquest propòsit i també considerar els principals mètodes per determinar el flux de gas.

Mètode directe per mesurar el consum de gas

El volum de gas es calcula en metres cúbics; altres unitats de massa, com ara tones o quilograms, s'utilitzen amb menys freqüència, normalment per als gasos de procés.

El mètode directe és l'únic mètode que proporciona una mesura directa del volum de gas que hi passa.

Les debilitats dels instruments que calculen el cabal volumètric o massiu d'una substància inclouen:

1. Rendiment limitat dels mesuradors de cabal en condicions de gas contaminat.
2. Hi ha una alta probabilitat de fallada a causa d'una obstrucció parcial del flux o d'un xoc pneumàtic.
3. Alt cost dels comptadors rotatius en comparació amb altres dispositius.
4. Grans dimensions dels dispositius.

Els nombrosos avantatges d'aquest mètode superen els inconvenients enumerats, motiu pel qual s'ha generalitzat pel que fa al nombre de comptadors instal·lats.

Amb un mesurador de cabal, podeu calcular el volum o la massa d'una substància per unitat de temps. La instal·lació en una secció inclinada de la canonada reduirà l'error de mesura

Aquests inclouen la mesura directa del volum de gas, l'absència de dependència de les distorsions en el gràfic de cabal, tant a l'entrada com a la sortida, que permet reduir UUG. L'amplada del rang és de fins a 1:100. Amb aquesta finalitat, s'utilitzen dispositius de tipus de membrana i rotatius. Es poden utilitzar en habitacions amb calderes de tipus pols instal·lades.

Mètodes de mesura indirecta

Aquests mètodes impliquen calcular, per exemple, la velocitat de flux d'una substància a través d'una àrea de secció transversal determinada. Per obtenir els resultats més precisos, cal igualar la velocitat del gas.

Mesura del cabal de gas per pressió diferencial

Un dels mètodes de flux de gas més comuns i estudiats, basat en l'ús d'un dispositiu de restricció, té diversos avantatges, inclosa la simplicitat del mecanisme del transductor de flux, l'acció del qual té com a objectiu mesurar la caiguda de pressió de la substància que flueix a través d'un restricció local al gasoducte. No calen càlculs mesurador de cabal estands.

Malgrat la presència d'una base científica i tècnica completa, aquest mètode de mesura té diversos inconvenients significatius: un petit rang de mesura, que, fins i tot tenint en compte els sensors de pressió de diversos rangs, no supera un valor d'1:10.

Els dispositius de conicitat estàndard es produeixen amb tecnologia especial amb alts requisits de rugositat. Només es poden utilitzar en canonades llises

Resistència hidràulica en gasoductes augmentar la sensibilitat al calendari de canvismitjana velocitats al llarg de la profunditat o amplada del flux a l'entrada del diafragma.La longitud dels trams rectes davant dels dispositius d'estrenyiment ha de ser com a mínim de 10 diàmetres DN de l'estructura de la canonada.

Mètode d'alta velocitat per a la determinació de costos

Per a aquest mètode s'utilitzen convertidors de tipus turbina. Aquests dispositius tenen diversos avantatges, entre els quals la mida i el pes reduïts, i un preu assequible en la seva categoria.

Aquests dispositius no són sensibles als xocs pneumàtics. El rang de valors de mesura de flux és de fins a 1:30, que supera significativament el mateix indicador per als dispositius de restricció.

El convertidor de flux de turbina TPR es pot utilitzar en un entorn a temperatures de menys 200 a +200 °C, si el dispositiu està instal·lat per a líquids criogènics no agressius i monofàsics. Per a líquids agressius, l'indicador serà de menys 60 a +50 °C

Els desavantatges inclouen la sensibilitat, encara que insignificant, a les distorsions del flux a l'entrada i la sortida del dispositiu, la desviació dels resultats de la mesura dels fluxos de gas polsants. A cabals baixos, en el rang de 8 a 10 m³/h, els mesuradors de cabal no funcionen.

Mètode de mesura per ultrasons

La popularitat dels mesuradors de cabal acústic, que mesuren la quantitat de gas, sobretot en comptabilitat comercial, ha augmentat amb el desenvolupament de la microelectrònica. Els cabalímetres acústics no tenen parts mòbils ni peces que sobresurten al flux, la qual cosa augmenta significativament la seva fiabilitat.

La mesura es realitza en un ampli rang de valors a causa de la capacitat del dispositiu per funcionar durant molt de temps des de la font d'alimentació integrada. Els dispositius domèstics no compleixen tots els requisits necessaris, ja que per evitar la influència de les distorsions del flux de gas en els resultats del càlcul, cal utilitzar exclusivament mesuradors de flux ultrasònics multifeix.

Classificació dels cabalímetres per principi de funcionament

Els mesuradors de cabal difereixen en diversos paràmetres, com ara la pressió, el tipus de gas utilitzat i les condicions de temperatura. El dispositiu s'ha de seleccionar en funció de les condicions d'ús, així com de les tasques assignades.

Els instruments de mesura consisteixen en peces com un transductor responsable de la pressió diferencial, un element de connexió i un manòmetre.

Tipus #1: injecció de tinta autogenerador comptadors de cabal

Aquest tipus de mesurador de cabal, també dissenyat per mesurar el cabal de gas natural, té diverses característiques distintives. El dispositiu està cobert per retroalimentació negativa; la freqüència de les connexions del doll depèn del flux de gas.

Els comptadors produïts a partir de mesuradors de cabal a raig s'utilitzen per a la comptabilitat comercial sense un examen preliminar.

1 — element de raig; 2 i 3 - convertidors; 4 - dispositiu d'aïllament del senyal; 5 — broquet de potència; 6 - cambra de treball; 7 i 8 - parets de la cambra de treball; 9 - separador; 10 i 11 - broquets de control; 12 i 13: canals receptors; 14 i 15 - canals de drenatge; 16 i 17 — canals de retroalimentació; 18 — expansió del broquet de potència; 19 — cornisa al broquet de potència

Mesurador de cabal a raig autogenerador tipus és susceptible d'obstrucció; els seus desavantatges també inclouen la inestabilitat de la taxa de conversió.

Aquests dispositius tenen desavantatges similars als dispositius vòrtex:

• dependència de la distorsió del gràfic de velocitat, sempre que s'utilitzi conjuntament amb dispositius d'estrenyiment;
• les pèrdues massives de pressió són irreversibles;
• la part principal del mesurador de cabal té unes dimensions enormes;
• important inestabilitat de la taxa de conversió.

Avantatges autogenerador els cabalímetres no són diferents d'un dispositiu vòrtex, excepte per la capacitat de treballar amb gasos contaminats.Aquests mesuradors de cabal no han trobat un ús pràctic generalitzat en la comptabilitat comercial.

Tipus #2: comptadors de cabal de vòrtex

Hi ha diversos punts forts dels dispositius, inclosa la precisió de les mesures, la manca de sensibilitat a la brutícia i els cops pneumàtics, la facilitat d'operació i el dispositiu tampoc no té peces mòbils.

Els dispositius poden suportar les condicions externes més difícils, la precisió dels indicadors està garantida a temperatures ambient de fins a 500 graus centígrads, el nivell de pressió màxim és de 30 MPa

També es coneixen desavantatges importants d'utilitzar aquest tipus de cabalímetres: augment de la sensibilitat a les vibracions mecàniques, pèrdua de pressió. Diàmetre del tub hauria d'estar entre 15 i 30 cm.

Tipus #3: mesuradors de cabal ultrasònic

El dispositiu, també conegut com a dispositiu acústic, té diversos avantatges innegables:

• manca de resistència hidràulica;
• el dispositiu no té parts mòbils, cosa que millora la seva fiabilitat;
• augment de la força del mecanisme;
• acció ràpida.

Aquest tipus de mesurador de cabal es basa en determinar la diferència en el temps de viatge del senyal.

El funcionament dels mesuradors de cabal ultrasònic és independent de la temperatura, pressió ambiental, viscositat i conductivitat elèctrica, la qual cosa garanteix la precisió de les dades obtingudes.

Els sensors d'ultrasons, situats en diagonal entre ells, realitzen les funcions de receptor i emissor. L'ús de múltiples canals compensa la deformació del perfil de flux.

Tipus #4: mesuradors de cabal de tambor

Aquesta categoria de dispositius s'utilitza, per regla general, per a la investigació de laboratori. La pressió generada durant la rotació del tambor fa que les seccions s'omplin de gas i posteriorment es buidin.

Per al funcionament complet dels mecanismes de recompte de tambors (sense generador de polsos), no es requereix una font d'alimentació constant, que és el seu avantatge innegable.

El nombre de revolucions del tambor és proporcional a les unitats cúbiques de gas, l'indicador es transmet al dial de l'estructura de recompte. Els cabalímetres de tambor tenen una alta precisió de mesura.

Tipus #5 - levitació dispositius

La part mòbil del dispositiu tacòmetre gira en coixinets, la velocitat és igual al flux de gas volumètric. La velocitat del moviment circular es converteix en un senyal elèctric mitjançant un convertidor secundari, els resultats es reflecteixen a l'indicador.

Els dispositius de mesura de levitació funcionen en condicions de -30 a +50 graus centígrads, l'error dels valors està en el rang de ± 1,5%

Levitació Els dispositius tenen demanda per a la mesura comercial del consum de gas natural, tant per a usos domèstics com per a serveis públics.

Tipus #6: comptadors de membrana

A la segona meitat del segle XIX es va emetre a Anglaterra una patent per a la fabricació d'un dels dispositius de mesura de gas més comuns.

El principi de funcionament d'un mesurador de cabal mecànic es basa en canviar la posició de les membranes de la cambra mòbil en el moment de l'entrada del gas. El moviment alternatiu es produeix durant l'entrada i la sortida de la substància.

Un mesurador de cabal de gas de tipus membrana pot constar de 2 o 4 cambres, depenent del volum de la substància que es mesura i del disseny.

El dispositiu de recompte és accionat per un sistema de caixes de canvis i palanques. Els mecanismes tenen una àmplia gamma de valors de mesura: fins a 1:100.

Tipus #7: dispositius rotatius

En un dispositiu de tipus mecànic, dos rotors es troben a la cambra de mesura, que comencen a moure's sota la pressió de la substància.Les parts giratòries es troben en angle recte entre si, la seva ubicació inicial es fixa mitjançant rodes sincronitzadores.

La quantitat de gas és proporcional al nombre de revolucions dels rotors. Amb l'ajuda d'un acoblament magnètic i una caixa de canvis, la rotació del rotor es transmet a un dispositiu de recompte, que s'encarrega d'acumular el volum de la substància passada.

El mesurador de cabal rotatiu té una gran capacitat de rendiment i s'utilitza en empreses de serveis públics, empreses de consum de gas de volum mitjà i petit.

Els principals avantatges dels mesuradors de cabal rotatius inclouen una alta precisió de mesura, compacitat del dispositiu i una àmplia gamma de mesures de cabal. Entre els desavantatges es troben el soroll del mecanisme, el seu alt cost i la sensibilitat als factors externs, inclosa la contaminació.

Tipus #8: mesuradors de cabal de turbina

L'aparell de tipus mecànic té la forma d'un tros de tub; a l'interior del mesurador de cabal hi ha una turbina amb eix i suports mòbils. El dispositiu de potència es mou a causa de la substància que passa per la cambra de mesura.

La velocitat de moviment del mecanisme és igual a la velocitat del flux i el consum de gas. El volum acumulat es reflecteix en el mecanisme de recompte; la transmissió a aquest es realitza mecànicament mitjançant una caixa de canvis o un sistema d'engranatges.

El comptador de turbina només es pot utilitzar amb substàncies propulsores netes: gas, líquid o vapor en suspensió, sempre que no continguin partícules sòlides.

A més dels enumerats, hi ha altres dispositius, però s'utilitzen, per regla general, en la investigació científica. Pràcticament no estan implicats en l'àmbit comercial.

També us recomanem llegir el nostre altre article, on us parlem detalladament de com triar un comptador de gas per a casa vostra. Més detalls: aneu a enllaç.

Instruments per mesurar quantitats de gas

Els dispositius per mesurar el flux de gas es divideixen en diverses categories segons el mètode de càlcul. Els de velocitat s'utilitzen per determinar el nombre volumètric del medi en estudi. Aquests aparells no tenen cambres de mesura. La part sensible és impulsor (tangencial o axial), que és impulsada en rotació pel flux de matèria.

Els comptadors volumètrics depenen menys del tipus de producte. Els seus desavantatges inclouen la complexitat del disseny, el preu elevat i les dimensions impressionants. El dispositiu consta de diverses cambres de mesura i té un disseny més complex. Aquest tipus de dispositius es divideix en diversos tipus: pistó, fulla, engranatge.

Es coneix una altra classificació dels mesuradors de quantitat de gas, que inclou tres tipus de dispositius: rotatius, de tambor i de vàlvula.

Els comptadors rotatius tenen un alt rendiment. La seva acció es basa en calcular el nombre de revolucions de les fulles dins del dispositiu, l'indicador correspon al volum de gas. Els seus principals avantatges inclouen la durabilitat, la independència de l'electricitat i l'augment de la resistència a les sobrecàrregues a curt termini.

Els comptadors de gas tipus tambor funcionen segons el principi de desplaçament. No es tenen en compte els indicadors de correcció com ara la temperatura, la composició del gas i els nivells d'humitat

Els comptadors de tambor consisteixen en una carcassa, un mecanisme de recompte i un tambor amb cambres de mesura. El principi de funcionament del dispositiu per mesurar el consum de gas és determinar el nombre de revolucions del tambor, que gira a causa de la diferència de pressió. Malgrat la precisió dels càlculs, aquest tipus d'instrument no ha trobat un ús generalitzat a causa de la seva mida voluminosa.

El principi de funcionament de l'últim tipus de comptadors, coneguts com a comptadors de vàlvules, es basa en el moviment d'una partició mòbil, sobre la qual actua una diferència de pressió d'una substància. El dispositiu consta de diverses parts: un mecanisme de recompte i distribució de gas, així com una carcassa. Té grans dimensions, per la qual cosa s'utilitza principalment a la vida quotidiana.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Com funcionen els cabalímetres de gas vòrtex es parlarà al següent vídeo:

Mesurar el cabal de gas és una de les tasques clau en la producció. El mercat dels mesuradors de cabal ofereix un gran nombre de dispositius amb diferents dissenys i principis de funcionament que també són adequats per a les necessitats domèstiques. Amb la seva ajuda, podeu determinar gairebé qualsevol quantitat de líquid o gas, sense necessitat d'una instal·lació estàndard de calibratge especial.

Podeu complementar el nostre material amb informació interessant sobre el tema de l'article, fer preguntes o participar en la discussió. Deixa els teus comentaris al bloc següent.