U průmyslového měření zemního plynu stojí za zhodnocení sedm technologií: turbína, ultrazvuk, Coriolis, diferenční tlak (DP), tepelná hmota, vír a objemový objem. Tato příručka vysvětluje, kam se každá hodí a co ji může vyloučit před podrobným stanovením velikosti. Pro širší pohled nad rámec plynárenských služeb viz totoprůvodce výběrem průmyslového průtokoměru.
Porovnání průtokoměru zemního plynu
| Typ měřiče | Přístup k měření | Silný střih | Hlavní problém ke kontrole |
|---|---|---|---|
| Turbína | Rychlost / provozní objem | Čistý, suchý plyn a zavedená měření | Pohyblivé části a profil proudění |
| Ultrazvukový | Akustická rychlost / hlasitost | Velká vedení, nízká tlaková ztráta, diagnostika, možnosti dovybavení | Geometrie instalace a akustické podmínky |
| Coriolis | Přímý tok hmoty | Aplikace, kde hmotnost je požadované množství | Dimenzování, hustota plynu, tlaková ztráta a cena |
| Diferenční tlak | Průtok odvozený z tlakového rozdílu | Zavedené systémy měření DP a clony | Tlaková ztráta, rozsah a návrh systému |
| Tepelná hmota | Hmotnostní tok z přenosu tepla | Monitorování-plynu a nižší-měření spotřeby průtoku | Složení plynu a stav senzoru |
| Vír | Rychlost od víru | Čistý procesní plyn a inženýrské služby | Nízký-limit průtoku, vibrace a velikost |
| Pozitivní posun | Opakované pevné-posunutí hlasitosti | Nižší a proměnlivé distribuční toky | Mechanické opotřebení a kapacita |
1. Před výběrem měřiče se rozhodněte, co potřebujete změřit
Měření plynu se stává matoucím, když se skutečný objem, standardní objem a hmotnostní průtok považují za vzájemně zaměnitelné. nejsou.
Skutečný objemový průtokje objem procházející měřidlem při provozním tlaku a teplotě linky. Protože je zemní plyn stlačitelný, stejné množství plynu zaujímá při změně tlaku nebo teploty jiný objem.
Standardní nebo referenční objemvyjadřuje množství plynu za dohodnutých referenčních podmínek. Pokud měřidlo měří provozní objem, ale komerčním nebo reportovacím požadavkem je standardní objem, měřicí systém obvykle potřebuje také údaje o tlaku, teplotě,-vlastnostech plynu a vhodnou metodu převodu.
Vykazovací základ musí být proto jasně uveden. Nm³/h, Sm³/h, SCFH, ACFH, kg/h a další jednotky nepopisují stejné množství. Tentoprůvodce jednotkami průtokoměruposkytuje další pozadí běžně používaných průtokových jednotek.
Hmotnostní tokpopisuje množství plynu podle hmotnosti za jednotku času. Coriolisovy měřiče měří hmotnostní tok přímo prostřednictvím odezvy vibrujících trubic, zatímco teploměry určují hmotnostní tok na základě chování přenosu tepla-. Pro podrobnější srovnání vizhmotnostní průtok vs. objemový průtok.
První výběrová otázka tedy nezní "Který měřič je nejpřesnější?" Je to "Jakou veličinu musí toto měření představovat?"
2. Turbínové plynoměry
Turbínový měřič umístí rotor do proudu plynu. Rychlost rotoru souvisí s rychlostí plynu a převádí se na objemový průtok.
Turbínové měřiče mohou být silnou volbou pro čistý, suchý zemní plyn, když průtok zůstává v definovaném provozním rozsahu a instalace poskytuje přijatelný rychlostní profil.
Kompromis-je mechanický kontakt s plynem. Ložiska se mohou opotřebovat, zatímco nečistoty, kapaliny nebo usazeniny mohou změnit výkon. Kolena, regulátory a ventily mohou také deformovat vstupní rychlostní profil, takže může být vyžadováno přímé potrubí nebo kondicionér průtoku.
Proto na profilu proudění záleží. Měřič může být správně dimenzován pro maximální kapacitu a přesto může fungovat špatně, pokud regulátor nebo koleno bezprostředně před proudem vytváří víření nebo asymetrické rozložení rychlosti. Další pozadí je k dispozici v tomto článku nacharakteristiky a výhody turbínového průtokoměru.
Zvolte technologii turbíny, protože jí vyhovuje stav plynu, rozsah průtoku a potrubí-ne proto, že by obecné číslo přesnosti vypadalo atraktivně.
3. Ultrazvukové průtokoměry plynu
Ultrazvukové měřiče doby průchodu- vysílají akustické signály proti proudu a po proudu proudícího plynu. Rozdíl v době cesty souvisí s rychlostí plynu. Tentoultrazvukové vedení průtokoměru plynupodrobněji vysvětluje základní princip měření.
V tom je kritický rozdílultrazvuk neznamená upnutí{0}}. Inline vícecestné ultrazvukové měřiče a externě namontované svorky-na systémech řeší různé problémy měření. Tato stránka jeporovnání upnutí-on vs. inline ultrazvuktento rozdíl dále pokrývá.
In{0}}řadové ultrazvukové měřiče
In{0}}řadové vícecestné měřiče jsou atraktivní pro velká potrubí, protože nemají žádný rotační měřicí prvek a mohou nabídnout velmi nízkou trvalou tlakovou ztrátu. Vícenásobné akustické cesty a diagnostika mohou také pomoci identifikovat narušené profily rychlosti, znečištění nebo měnící se akustické podmínky.
ISO 17089-1:2019konkrétně se zabývá ultrazvukovými plynoměry{0}}doby přepravy používanými k měření-přenosu a přidělování, včetně požadavků na výkon, kalibraci, diagnostiku a instalaci. :contentReference[oaicite:3]{index=3}
Upínka-na ultrazvukových měřičích
Upevněte-měřiče a umístěte snímače mimo potrubí. Jejich hlavní výhodou je instalace bez konvenčního-těla měřiče v řadě, což může být užitečné pro dočasné kontroly, projekty modernizace a situace, kdy je otevření linky obtížné.
Neměly by být automaticky považovány za ekvivalenty-řadového fiskálního měřiče. Výkon závisí na výkonu měření, materiálu a stavu potrubí, akustické cestě, tlaku plynu, kvalitě signálu a konstrukci přístroje.
4. Coriolisovy průtokoměry
Coriolisovy měřiče používají vibrační měřicí trubice. Protékající hmota mění pohyb trubice a senzory měří fázový rozdíl přímo související s hmotnostním průtokem. Mnoho návrhů může také poskytnout informace o hustotě a teplotě. Další technické podrobnosti naleznete na webuPrincip činnosti Coriolisova průtokoměru.
Hlavní výhodou je vyměřovací základ. Pokud je požadovaným procesním množstvím hmotnost, Coriolis se vyhýbá nejprve měření provozního objemu a následnému výpočtu hmotnosti z hustoty. Základní princip je také popsán v oficiálním dokumentu Endress+HauserReference Coriolisova měření. :contentReference[oaicite:4]{index=4}
Pro plynárenské služby však „přímá hmotnost“ neznamená „automaticky nejlepší“. Hustota plynu, provozní tlak, geometrie trubky, požadovaný rozsah průtoku, velikost měřiče, instalované náklady a tlaková ztráta mohou ovlivnit proveditelnost. Velké-řádkové nebo velmi rychlé-aplikace si proto zasluhují pečlivé dimenzování, spíše než technologické-první rozhodnutí.
Samostatný průvodceVýhody a omezení Coriolisova průtokoměruposkytuje užitečný další krok, když Coriolis dosáhne užšího výběru.
5. Průtokoměry diferenčního tlaku
Měření diferenčního tlakového průtoku vytváří omezení v potrubí-, jako je clona, tryska nebo Venturiho trubice-, a měří tlakový rozdíl v potrubí. Průtok je pak vypočítán z diferenčního tlaku spolu s geometrií a vlastnostmi kapaliny.
Pro idealizované omezení se průtok mění přibližně s druhou odmocninou diferenčního tlaku po zohlednění příslušných korekčních faktorů. Tento vztah je jedním z důvodů, proč si nižší-rozsah dosahu zaslouží pozornost: podstatné snížení průtoku vytváří mnohem menší diferenciální-tlakový signál.
DP zůstává užitečné, protože je vyzrálé a podporované zavedenými standardy.ISO 5167-1:2022zahrnuje diferenciální{0}}tlaková zařízení včetně clon, trysek, Venturiho trubic, kuželových měřičů a klínových měřičů, jakož i obecné požadavky na měření, instalaci a nejistotu. :contentReference[oaicite:5]{index=5}
Praktický úvod do úplného přístupu naleznete zdediferenční tlak průvodce průtokoměrem.
Nehodnoťte pouze primární prvek. Systém DP zemního -plynu může také záviset na měření tlaku a teploty, výkonu vysílače, -vlastnostních datech plynu, výpočtu průtoku, návrhu impulsního- vedení a kvalitě instalace. Trvalá tlaková ztráta je dalším aspektem životního cyklu, zejména tam, kde je cenná kompresní energie.
6. Tepelné hmotnostní průtokoměry
Tepelné měřiče hmotnosti určují průtok plynu z přenosu tepla mezi vyhřívaným snímacím prvkem a proudícím plynem. Často stojí za to je vyhodnotit pro-monitorování spotřeby zemního plynu,-měření plynu v hořáku nebo kotli, dílčí měření a aplikace s nižším-průtokem.
Jejich hlavním lákadlem je přímé měření průtoku plynu-bez rotačního měřicího mechanismu. Konstrukce vkládání může být také praktická na větších trubkách, pokud to proces a instalace umožňují. Související produkty a konfigurace naleznete vsekce tepelného hmotnostního průtokoměru.
Hlavní technickou opatrností je složení plynu. Tepelná odezva závisí na vlastnostech, jako je tepelná vodivost a měrné teplo. Oficiální vysvětlení Endress+Hauserprincip měření tepelné hmotnostipoznamenává, že složení směsi plynu-a podmínky instalace mohou ovlivnit naměřenou hodnotu. :contentReference[oaicite:6]{index=6}
Pokud se směs zemního-plynu může podstatně změnit, ověřte, jak je měřič kalibrován a jak se řeší změny složení. Důležitá je také kontaminace snímače: usazeniny na snímacím prvku mění přenos tepla, takže mokrý nebo špinavý plyn je náročnější než čistý a stabilní proud paliva-plynu.
7. Vortexové průtokoměry
Vírový měřič umístí do proudu blafové těleso. Na dolním toku se tvoří střídavé víry a jejich frekvence uvolňování souvisí s rychlostí proudění. Theprincip fungování vírového průtokoměruposkytuje hlubší vysvětlení.
Vírové měřiče nemají žádný rotační měřicí mechanismus a mohou být praktické pro čistý plyn, páru a veřejné služby. Mohou vyhovovat závodům, které chtějí relativně jednoduchou-inline technologii bez turbínových ložisek.
Zvláštní pozornost si zaslouží spodní hranice provozního rozsahu. Stabilní tvorba víru vyžaduje adekvátní průtokové podmínky, takže měřidlo vybrané pouze podle jmenovité velikosti potrubí může být pro normální provoz předimenzováno. Důležitá je také hustota plynu, poruchy potrubí a mechanické vibrace.
Vírový měřič by proto měl být dimenzován kolem minimálního, normálního a maximálního průtoku spíše než jednoduše přizpůsobený stávajícímu průměru potrubí.
8. Objemové plynoměry
Objemové měřiče opakovaně zachycují a uvolňují známé objemy plynu. Běžnými příklady jsou rotační a membránové měřiče.
Jejich praktickou předností je měření nízkého-průtoku a proměnné{1}}poptávky, díky čemuž je technologie pozitivního výtlaku relevantní v komerčních, distribučních a některých průmyslových aplikacích plynu.
Kompromisem-je mechanická složitost. Pohyblivé součásti zohledňují opotřebení,-pokles tlaku, kapacitu a údržbu. Pokud je požadovaným výsledkem standardní objem spíše než provozní objem, může být stále nutná korekce tlaku a teploty.
Další informace naleznete v tomto přehleduchod objemového průtokoměru.
Jak vybrat průtokoměr zemního plynu
Užitečný výběrový proces odstraňuje nevhodné technologie před porovnáním značek a čísel modelů.
Krok 1: Definujte cíl měření
Samostatné monitorování procesů, alokace paliva, dílčí měření, fakturace a převod do úschovy. Požadovaná nejistota, sledovatelnost, schválení a redundance se mohou podstatně lišit.
Krok 2: Definujte základ vykazování
Uveďte, zda je požadovaným výsledkem skutečný objem, standardní/referenční objem, hmotnostní průtok, součtové množství nebo energie. Pokud je požadován standardní objem, uveďte referenční tlak a teplotu.
Krok 3: Popište plyn, nejen „zemní plyn“
Uveďte očekávané složení, pravděpodobné změny složení, suchý nebo vlhký stav, možný kondenzát, částice, korozivní složky a hustotu nebo relativní hustotu, pokud jsou k dispozici.
Tyto informace mohou změnit užší výběr. Variace složení si zaslouží zvláštní pozornost při tepelném měření; kapaliny a kontaminace mohou ovlivnit součásti turbíny a ultrazvukovou diagnostiku; mokrý nebo špinavý servis může změnit očekávání údržby u několika technologií.
Krok 4: Poskytněte minimální, normální a maximální průtok
Normální průtok je důležitý, protože měřič může být dostatečně velký pro maximální návrh, ale špatně přizpůsobený každodennímu provozu. Široký minimální-až{2}}maximální rozsah může upřednostňovat technologie se silnější použitelným rozsahem.
Nevybírejte průtokoměr plynu pouze podle průměru potrubí.Měřič by měl být vyhodnocen podle rychlosti, hustoty, tlaku a rozsahu průtoku, který skutečně zažije.
Krok 5: Definujte tlak, teplotu a podmínky potrubí
Uveďte rozsahy provozního tlaku a teploty, velikost potrubí a plán, dostupné přímé vedení, kolena nebo regulátory proti proudu, povolenou tlakovou ztrátu, požadavky na nebezpečné-místo a zda je možné vypnutí.
Krok 6: Identifikujte dominantní omezení
Zde je proces výběru užitečnější než obecný seznam kladů-a{1}}záporů.
- Litrvalá tlaková ztrátaje dominantním problémem, celo{0}}ultrazvuková technologie se může v užším výběru posunout výše.
- Lipřímý tok hmotyCoriolisova nebo termální hmota si zaslouží včasné vyhodnocení.
- Lisložení plynu se mění, tepelné měření vyžaduje další kontrolu.
- Livelmi nízký průtokje důležité, technologie objemového{0}}průtoku nebo správně dimenzovaného hmotnostního toku si zaslouží více pozornosti.
- Linení k dispozici žádné vypnutí, může stát za prozkoumání vhodná svorka-na ultrazvukové řešení.
- Pokud stávající zařízení již má zraléArchitektura měření DP, upgrade tohoto systému může být praktičtější než změna principu měření.
Krok 7: Vyhodnoťte kompletní systém měření
Porovnejte kalibraci, kompenzaci tlaku a teploty, diagnostiku, údržbu, úpravu průtoku, prostoje, náhradní díly a energetické ztráty-nejen pořizovací cenu těla měřiče.
Toto je širšíměření průtoku, dimenzování a průvodce výběremmůže pomoci strukturovat konečnou specifikaci.
Příklad výběru: Plant Fuel-Monitoring plynu
Zvažte průmyslové palivové-plynové vedení, jehož účelem je interní alokace energie spíše než převod do úschovy. Plyn je normálně suchý, provozní rozsah je široký, tlaková ztráta by měla být udržována na nízké úrovni a tým údržby chce minimalizovat rutinní mechanický servis.
Tyto požadavky okamžitě změní užší výběr. Systém DP se stává méně atraktivním, pokud je trvalá tlaková ztráta hlavním ekonomickým problémem. Turbínový měřič zůstává možný, ale zavádí ložiska a další pohyblivé součásti. Tepelná hmota se stává zajímavou, pokud je složení plynu dostatečně stabilní a požadovaný rozsah vyhovuje měřidlu. -Inline ultrazvuk se stává atraktivnějším, když to odůvodňuje velikost potrubí a ekonomika projektu. Coriolis zůstává kandidátem, když je cenné přímé měření hmotnosti a podrobné dimenzování potvrzuje přijatelnou tlakovou ztrátu.
Toto je ilustrativní příklad výběru, nikoli nárokovaný případ pole. Důležitou součástí je posloupnost: definujte povinnost, eliminujte technologie, které jsou v rozporu s dominantními omezeními, a teprve poté určete a porovnejte zbývající možnosti. Další kontrolní seznam výběru vizjak vybrat vhodný průtokoměr.
Kalibrace, standardy a přenos do úschovy
Pro měření plynů s vysokou{0}}hodnotou je technologie měřidel pouze jednou součástí kvality měření. Rozsah kalibrace, sledovatelnost, instalace, vlastnosti plynu, tlakové a teplotní vstupy a příslušné zákonné nebo smluvní požadavky mohou být důležité stejně jako princip snímání.
TheNIST služba kalibrace průtoku zemního plynuilustruje, proč se kalibrace provádí ve více bodech průtoku a proč jsou opakovatelnost, pomocná měření a sledovatelnost považovány za součást celého řetězce měření. :contentReference[oaicite:7]{index=7}
NIST je širšíProgram standardů průtoku plynudokumentuje také roli primárních a pracovních standardů při kalibraci-průtoku plynu. :contentReference[oaicite:8]{index=8}
Úvod do praktické kalibrační práce naleznete v této interní příručcejak kalibrovat průtokoměr.
U žádostí o převod-do úschovy potvrďte standardní a právní rámec, který platí v místě projektu. ISO 17089-1 se zabývá ultrazvukovými plynoměry používanými pro úschovu a přidělování, zatímco Mezinárodní organizace pro legální metrologii zveřejňujeOIML R 137 pro plynoměry. OIML v současné době uvádí R 137:2012 jako své doporučení pro plynoměry, zatímco je aktivní projekt revize. :contentReference[oaicite:9]{index=9}
Měřidlo by proto nikdy nemělo být označeno jako vhodné pro přenos do úschovy pouze kvůli jeho principu měření. Musí souhlasit model měřiče, kalibrace, instalace, kompletní systém měření, smluvní požadavky a místní zákonná-metrologická pravidla.
FAQ
Otázka: Jaký je nejlepší průtokoměr zemního plynu?
A: Neexistuje žádný univerzální nejlepší typ. Správný měřič závisí na bázi měření, rozsahu průtoku, stavu plynu, potrubí, limitech tlakových{1}}ztrátek, kalibraci a komerčních požadavcích. Začněte spíše s dominantním omezením než s obecnou přesností.
Otázka: Který průtokoměr je nejlepší pro nízký průtok zemního plynu?
Odpověď: Aplikace s nízkým-průtokem vyžadují kontrolu použitelného spodního rozsahu při skutečné hustotě a tlaku plynu. Objemové průtokoměry mohou být silné při nižších a proměnlivých tocích; Tepelná hmotnost a vhodně dimenzované Coriolisovy měřiče mohou být také kandidáty. Zkontrolujte možnosti víru a turbíny podle minimálních provozních podmínek, nikoli podle jmenovité velikosti potrubí.
Otázka: Potřebují průtokoměry zemního plynu kompenzaci tlaku a teploty?
Odpověď: Pokud měřič hlásí skutečný provozní objem, tato hodnota představuje plyn v podmínkách potrubí. Pokud je požadovaným výsledkem standardní nebo referenční objem, tlak a teplota-a často -informace o vlastnostech plynu-, obvykle tvoří součást převodu. Přímé hmotnostní-průtokoměry řeší jiný problém s měřením, i když v případě, že je konečným výstupem energie nebo standardizovaný objem, mohou být stále potřeba další údaje.
Otázka: Může svorka-na ultrazvukovém měřiči měřit zemní plyn?
Odpověď: Některé svorky-na ultrazvukových systémech jsou navrženy pro plynový servis, ale výkon závisí na stavu potrubí, akustické vazbě, tlaku plynu, kvalitě signálu a konstrukci přístroje. Clamp-on je konfigurace instalace, nikoli záruka výkonu na-fiskální úrovni.
Otázka: Jaké informace bych měl zaslat dodavateli průtokoměru pro stanovení velikosti?
Odpověď: Uveďte složení plynu, minimální/normální/maximální průtok, provozní tlak a teplotu, velikost potrubí a plán, požadovanou základnu měření, přípustný pokles tlaku, dostupnost přímého provozu,{0}}dostupnost přímého provozu, klasifikaci nebezpečných{1}} oblastí, cíl přesnosti nebo nejistoty, procesní připojení, požadavky na napájení a signál a příslušné normy měření.
Otázka: Jak často by měl být průtokoměr zemního plynu kalibrován?
Odpověď: Neexistuje jediný interval, který by vyhovoval každé aplikaci. Interval by měl odrážet typ měřiče, náročnost servisu, regulační nebo smluvní požadavky, historický posun, strategii údržby, dokumentaci výrobce a ekonomické riziko chyby měření.
Konečný kontrolní seznam pro výběr průtokoměru zemního plynu
- Jaké množství musí být hlášeno: skutečný objem, standardní objem, hmotnost nebo energie?
- Jaké jsou minimální, normální a maximální průtoky?
- Jaký je minimální a maximální provozní tlak a teplota?
- Je plyn suchý, mokrý, kontaminovaný nebo má proměnlivé složení?
- Jak velká trvalá tlaková ztráta je přijatelná?
- Jaká jsou omezení v potrubí a-přímém vedení?
- Lze linku odstavit z důvodu instalace nebo údržby?
- Jaké požadavky na nejistotu, opakovatelnost, kalibraci nebo zákonnou-metrologii platí?
- Vyžaduje měření kompenzaci tlaku a teploty?
- Jaké náklady na údržbu, diagnostiku, prostoje a životní cyklus jsou důležité?
Finální Takeaway
Správný průtokoměr zemního plynu se obvykle nalézá tak, že se vyloučí špatné přizpůsobení místo hledání jedné technologie, která je univerzálně lepší. Turbínové, ultrazvukové, Coriolisovy, DP, tepelné hmotnostní, vírové a objemové měřiče řeší různé problémy měření.
Nejprve definujte požadovanou měřenou veličinu. Poté stanovte podmínky plynu, minimální-až{2}}maximální rozsah průtoku, provozní tlak a teplotu, omezení potrubí, limit tlakových-ztrátek, požadavky na kalibraci a komerční účel. Jakmile jsou tyto vstupy jasné, užší seznam se mnohem zmenšuje a konečné rozhodnutí se stává spíše cvičením pro návrh velikosti a měření-systému než srovnáním marketingových tvrzení.
