Come e in che modo viene misurato il flusso di gas: metodi di misurazione + panoramica di tutti i tipi di misuratori di portata di gas

Il misuratore di portata è un dispositivo per misurare il volume o il flusso di massa di una sostanza, inclusi gas naturale, gas infiammabili, corrosivi, prodotti di separazione dell'aria. Il calcolo dei volumi di flusso nelle imprese industriali o nella vita di tutti i giorni può essere eseguito senza il coinvolgimento di specialisti.

Successivamente, ti diremo come e in quali quantità viene misurato il gas, forniremo una descrizione degli strumenti utilizzati a questo scopo e considereremo anche i principali metodi per determinare il flusso di gas.

Metodo diretto per la misurazione del consumo di gas

Il volume del gas viene calcolato in metri cubi; altre unità di massa, come tonnellate o chilogrammi, sono meno comunemente utilizzate, solitamente per i gas di processo.

Il metodo diretto è l'unico metodo che fornisce una misura diretta del volume di gas che passa.

I punti deboli degli strumenti che calcolano il flusso volumetrico o di massa di una sostanza includono:

1. Prestazioni limitate dei misuratori di portata in condizioni di gas contaminato.
2. Esiste un'elevata probabilità di guasto dovuto a un'ostruzione parziale del flusso o a shock pneumatico.
3. Costo elevato dei contatori rotanti rispetto ad altri dispositivi.
4. Grandi dimensioni dei dispositivi.

I numerosi vantaggi di questo metodo superano gli svantaggi elencati, motivo per cui è diventato più diffuso in termini di numero di contatori installati.

Utilizzando un flussometro, puoi calcolare il volume o la massa di una sostanza per unità di tempo. L'installazione su una sezione inclinata della tubazione ridurrà l'errore di misurazione

Questi includono la misurazione diretta del volume del gas, l'assenza di dipendenza dalle distorsioni nel grafico della portata, sia in ingresso che in uscita, che consente di ridurre UUG. La larghezza della gamma è fino a 1:100. A tale scopo vengono utilizzati dispositivi a membrana e di tipo rotativo. Possono essere utilizzati in ambienti con caldaie a impulsi installate.

Metodi di misurazione indiretta

Questi metodi implicano il calcolo, ad esempio, della velocità del flusso di una sostanza attraverso una determinata area della sezione trasversale. Per ottenere risultati più accurati è necessario equalizzare la velocità del gas.

Misurazione del flusso di gas mediante pressione differenziale

Uno dei metodi più comuni e studiati per il flusso di gas, basato sull'utilizzo di un dispositivo di restrizione, presenta numerosi vantaggi, tra cui la semplicità del meccanismo del trasduttore di flusso, la cui azione è finalizzata a misurare la caduta di pressione della sostanza che scorre attraverso un restrizione locale nel gasdotto. Nessun calcolo richiesto misuratore di flusso sta.

Nonostante la presenza di una base scientifica e tecnica completa, questo metodo di misurazione presenta numerosi inconvenienti significativi: un intervallo di misurazione ridotto che, anche tenendo conto dei sensori di pressione multiintervallo, non supera il valore di 1:10.

I dispositivi rastremati standard sono prodotti utilizzando una tecnologia speciale con elevati requisiti di rugosità. Possono essere utilizzati solo su tubazioni lisce

Resistenza idraulica interna gasdotti aumentare la sensibilità al programma dei cambiamenti inmedia velocità lungo la profondità o la larghezza del flusso all'ingresso del diaframma.La lunghezza dei tratti rettilinei davanti ai dispositivi di strozzatura deve essere almeno pari a 10 diametri DN della struttura del tubo.

Metodo ad alta velocità per la determinazione dei costi

Per questo metodo vengono utilizzati convertitori di tipo a turbina. Questi dispositivi presentano diversi vantaggi, tra cui dimensioni e peso ridotti, e un prezzo accessibile nella loro categoria.

Questi dispositivi non sono sensibili agli shock pneumatici. L'intervallo dei valori di misurazione del flusso arriva fino a 1:30, che supera significativamente lo stesso indicatore per i dispositivi di limitazione.

Il convertitore di flusso a turbina TPR può essere utilizzato in un ambiente con temperature da meno 200 a +200 °C, se il dispositivo è installato per liquidi criogenici non aggressivi e monofase. Per i liquidi aggressivi l'indicatore sarà compreso tra meno 60 e +50 °C

Gli svantaggi includono la sensibilità, sebbene insignificante, alle distorsioni del flusso all'ingresso e all'uscita del dispositivo, la deviazione dei risultati di misurazione dei flussi di gas pulsanti. A basse portate, nell'intervallo da 8 a 10 m³/h, i flussometri non sono operativi.

Metodo di misurazione ad ultrasuoni

La popolarità dei misuratori di portata acustici, che misurano la quantità di gas, soprattutto nella contabilità commerciale, è aumentata con lo sviluppo della microelettronica. I misuratori di portata acustici non hanno parti mobili o parti sporgenti nel flusso, il che ne aumenta notevolmente l'affidabilità.

La misurazione viene effettuata su un'ampia gamma di valori grazie alla capacità del dispositivo di funzionare a lungo dalla fonte di alimentazione integrata. I dispositivi domestici non soddisfano tutti i requisiti necessari, poiché per evitare l'influenza delle distorsioni del flusso di gas sui risultati del calcolo, è necessario utilizzare esclusivamente misuratori di portata a ultrasuoni multiraggio.

Classificazione dei misuratori di portata per principio di funzionamento

I misuratori di portata differiscono in diversi parametri, tra cui la pressione, il tipo di gas utilizzato e le condizioni di temperatura. Il dispositivo deve essere selezionato in base alle condizioni d'uso e ai compiti assegnati.

Gli strumenti di misura sono costituiti da parti come un trasduttore responsabile della pressione differenziale, un elemento di collegamento e un manometro.

Tipo n. 1: getto d'inchiostro autogeneratore flussometri

Questo tipo di misuratore di portata, progettato anche per misurare il flusso di gas naturale, presenta diverse caratteristiche distintive. Il dispositivo è coperto da feedback negativo; la frequenza dei collegamenti dei getti dipende dal flusso di gas.

I misuratori prodotti sulla base dei misuratori di portata a getto vengono utilizzati per la contabilità commerciale senza esame preliminare.

1: elemento a getto; 2 e 3 - convertitori; 4 - dispositivo di isolamento del segnale; 5 — ugello potente; 6 - camera di lavoro; 7 e 8 — pareti della camera feriale; 9 - separatore; 10 e 11: ugelli di controllo; 12 e 13: canali riceventi; 14 e 15 - canali di drenaggio; 16 e 17: canali di feedback; 18 — espansione dell'ugello di potenza; 19 — sporgenza sull'ugello motore

Flussometro a getto autogeneratore il tipo è suscettibile di intasamento; i suoi svantaggi includono anche l'instabilità del tasso di conversione.

Questi dispositivi presentano svantaggi simili ai dispositivi a vortice:

• dipendenza dalla distorsione del grafico della velocità, a condizione che venga utilizzato insieme a dispositivi di restringimento;
• le massicce perdite di pressione sono irreversibili;
• la parte principale del flussometro ha dimensioni enormi;
• significativa instabilità del tasso di conversione.

Vantaggi autogeneratore i misuratori di portata non sono diversi da un dispositivo a vortice, ad eccezione della capacità di lavorare con gas contaminati.Questi misuratori di portata non hanno trovato un uso pratico diffuso nella contabilità commerciale.

Tipo n.2: misuratori-contatori di portata a vortice

I punti di forza dei dispositivi sono numerosi, tra cui l'accuratezza delle misurazioni, la mancanza di sensibilità allo sporco e agli urti pneumatici, la facilità d'uso e inoltre il dispositivo non ha parti mobili.

I dispositivi possono resistere alle condizioni esterne più difficili, la precisione degli indicatori è garantita a temperature ambiente fino a 500 gradi Celsius, il livello massimo di pressione è 30 MPa

Sono noti anche svantaggi significativi nell'utilizzo di questo tipo di misuratori di portata: maggiore sensibilità alle vibrazioni meccaniche, perdita di pressione. Diametro del tubo dovrebbe essere compreso tra 15 e 30 cm.

Tipo n. 3: misuratori di portata ad ultrasuoni

Il dispositivo, noto anche come dispositivo acustico, presenta diversi innegabili vantaggi:

• mancanza di resistenza idraulica;
• il dispositivo non ha parti in movimento, il che ne aumenta l'affidabilità;
• maggiore resistenza del meccanismo;
• azione veloce.

Questo tipo di flussometro si basa sulla determinazione della differenza nel tempo di percorrenza del segnale.

Il funzionamento dei misuratori di portata ad ultrasuoni è indipendente dalla temperatura, dalla pressione ambientale, dalla viscosità e dalla conduttività elettrica, il che garantisce l'accuratezza dei dati ottenuti

I sensori a ultrasuoni, posizionati diagonalmente l'uno rispetto all'altro, svolgono le funzioni di ricevitore ed emettitore. L'uso di più canali compensa la deformazione del profilo di flusso.

Tipo n. 4: misuratori di portata a tamburo

Questa categoria di dispositivi viene solitamente utilizzata per la ricerca di laboratorio. La pressione generata durante la rotazione del tamburo provoca il riempimento di gas delle sezioni e il successivo svuotamento.

Per il pieno funzionamento dei meccanismi di conteggio dei tamburi (senza generatore di impulsi), non è necessaria una fonte di energia costante, il che rappresenta il loro innegabile vantaggio.

Il numero di giri del tamburo è proporzionale alle unità cubiche di gas, l'indicatore viene trasmesso al quadrante della struttura di conteggio. I misuratori di portata a tamburo hanno un'elevata precisione di misurazione.

Digita n. 5 - levitazione dispositivi

La parte mobile del contagiri ruota su cuscinetti, la velocità è uguale al flusso volumetrico del gas. La velocità del movimento circolare viene convertita in un segnale elettrico utilizzando un convertitore secondario, i risultati si riflettono sull'indicatore.

I dispositivi di misurazione della levitazione funzionano in condizioni comprese tra -30 e +50 gradi Celsius, l'errore dei valori è compreso tra ± 1,5%

Levitazione I dispositivi sono richiesti per la misurazione commerciale del consumo di gas naturale, sia per scopi domestici che di pubblica utilità.

Tipo n. 6: misuratori a membrana

Un brevetto per la fabbricazione di uno dei dispositivi di misurazione del gas più comuni fu rilasciato nella seconda metà del XIX secolo in Inghilterra.

Il principio di funzionamento di un flussometro meccanico si basa sulla modifica della posizione delle membrane mobili della camera al momento dell'ingresso del gas. Il movimento alternativo avviene durante l'ingresso e l'uscita della sostanza.

Un misuratore di portata del gas a membrana può essere costituito da 2 o 4 camere, a seconda del volume della sostanza da misurare e della struttura

Il dispositivo di conteggio è azionato da un sistema di riduttori e leve. I meccanismi hanno un'ampia gamma di valori di misurazione - fino a 1:100.

Tipo n. 7: dispositivi rotanti

In un dispositivo di tipo meccanico, nella camera di misurazione si trovano due rotori, che iniziano a muoversi sotto la pressione della sostanza.Le parti rotanti si trovano ad angolo retto tra loro, la loro posizione iniziale è fissata mediante ruote sincronizzatrici.

La quantità di gas è proporzionale al numero di giri dei rotori. Con l'aiuto di un accoppiamento magnetico e di un riduttore, la rotazione del rotore viene trasmessa al dispositivo di conteggio, che è responsabile dell'accumulo del volume della sostanza passata.

Il misuratore di portata rotativo ha un'elevata capacità di rendimento e viene utilizzato nei servizi pubblici e nelle imprese di consumo di gas di medio e piccolo volume

I principali vantaggi dei misuratori di portata rotanti includono l'elevata precisione di misurazione, la compattezza del dispositivo e un'ampia gamma di misurazioni del flusso. Tra gli svantaggi ci sono il rumore del meccanismo, il suo costo elevato e la sensibilità ai fattori esterni, compreso l'inquinamento.

Tipo n. 8: misuratori di portata a turbina

Il dispositivo di tipo meccanico ha la forma di un pezzo di tubo; all'interno del misuratore di portata è presente una turbina con albero e supporti mobili. Il dispositivo di potenza si muove a causa della sostanza che passa attraverso la camera di misurazione.

La velocità di movimento del meccanismo è uguale alla velocità del flusso e al consumo di gas. Il volume accumulato si riflette sul meccanismo di conteggio; la trasmissione ad esso viene effettuata meccanicamente utilizzando un cambio o un sistema di ingranaggi.

Il misuratore a turbina può essere utilizzato solo con sostanze propellenti pulite - gas, liquidi o vapore in sospensione, purché non contengano particelle solide

Oltre a quelli elencati, esistono altri dispositivi, ma vengono solitamente utilizzati nella ricerca scientifica. Praticamente non sono coinvolti nella sfera commerciale.

Ti consigliamo di leggere anche l'altro nostro articolo, in cui abbiamo parlato in dettaglio di come scegliere un contatore del gas per la tua casa. Maggiori dettagli - vai a collegamento.

Strumenti per la misura delle quantità di gas

I dispositivi per la misurazione del flusso di gas sono suddivisi in diverse categorie in base al metodo di calcolo. Quelli di velocità vengono utilizzati per determinare il numero volumetrico del mezzo in esame. Questi dispositivi non dispongono di camere di misurazione. La parte sensibile sì girante (tangenziale o assiale), che viene messo in rotazione dal flusso della materia.

I contatori volumetrici dipendono meno dal tipo di prodotto. I loro svantaggi includono la complessità del design, il prezzo elevato e le dimensioni impressionanti. Il dispositivo è costituito da diverse camere di misurazione e ha un design più complesso. Questo tipo di dispositivi è suddiviso in diversi tipi: pistone, lama, ingranaggio.

È nota un'altra classificazione dei contatori di quantità di gas, che comprende tre tipi di dispositivi: rotativi, a tamburo e a valvola.

I contatori rotanti hanno un rendimento elevato. La loro azione si basa sul calcolo del numero di giri delle pale all'interno del dispositivo, l'indicatore corrisponde al volume del gas. I loro principali vantaggi includono la durabilità, l'indipendenza dall'elettricità e una maggiore resistenza ai sovraccarichi a breve termine.

I contatori del gas a tamburo funzionano secondo il principio dello spostamento. Gli indicatori di correzione come temperatura, composizione del gas e livelli di umidità non vengono presi in considerazione

I contatori a tamburo sono costituiti da un alloggiamento, un meccanismo di conteggio e un tamburo con camere di misurazione. Il principio di funzionamento del dispositivo per la misurazione del consumo di gas è determinare il numero di giri del tamburo, che ruota a causa della differenza di pressione. Nonostante l'accuratezza dei calcoli, questo tipo di strumento non ha trovato largo impiego a causa delle sue dimensioni ingombranti.

Il principio di funzionamento dell'ultimo tipo di contatori, detti contatori a valvola, si basa sul movimento di un divisorio mobile, sul quale agisce la differenza di pressione di una sostanza. Il dispositivo è composto da diverse parti: un meccanismo di conteggio e distribuzione del gas, nonché un alloggiamento. Ha grandi dimensioni, quindi viene utilizzato principalmente nella vita di tutti i giorni.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Il funzionamento dei misuratori di portata di gas a vortice verrà discusso nel seguente video:

La misurazione del flusso di gas è uno dei compiti chiave della produzione. Il mercato dei misuratori di portata offre un numero enorme di dispositivi con design e principi di funzionamento diversi, adatti anche alle esigenze domestiche. Con il loro aiuto è possibile determinare quasi qualsiasi quantità di liquido o gas, senza la necessità di installare uno standard di calibrazione speciale.

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