Kako i u čemu se mjeri potrošnja plina: metode mjerenja + pregled svih vrsta plinskih mjerača protoka

Mjerač protoka – uređaj za mjerenje volumetrijskog ili masenog protoka tvari, uključujući prirodni plin, zapaljive, agresivne plinove, proizvode razdvajanja zraka. Izračun volumena protoka u industrijskim postrojenjima ili u kućanstvu može se izvršiti i bez angažiranja stručnjaka.

Dalje ćemo vam reći kako i čime se mjeri plin, dati opis uređaja koji se koriste za tu svrhu, te razmotriti osnovne metode određivanja potrošnje plina.

Izravna metoda mjerenja potrošnje plina

Volumen plina izračunava se u kubičnim metrima, rjeđe se koriste druge jedinice mase, poput tona ili kilograma, u pravilu za tehnološke plinove.

Izravna metoda – to je jedina metoda koja osigurava izravno mjerenje volumena prolaznog plina.

Slabe strane uređaja koji izračunavaju volumetrijski ili maseni protok tvari uključuju:

1. Ograničena radna sposobnost mjerača protoka u uvjetima onečišćenog plina.
2. Postoji velika vjerojatnost kvara uslijed djelomičnog prekida protoka ili pneumatskog udara.
3. Visoka cijena rotacijskih brojila u usporedbi s drugim uređajima.
4. Velike dimenzije uređaja.

Brojne prednosti ove metode nadmašuju navedene nedostatke, zbog čega je i dobila najveću rasprostranjenost po broju instaliranih brojila.

Pomoću mjerača protoka može se izračunati volumen ili masa tvari u jedinici vremena. Ugradnja na kosom dijelu cjevovoda smanjit će pogrešku mjerenja

Među njima – izravno mjerenje volumena plina, neovisnost o izobličenjima profila brzine protoka, kako na ulazu tako i na izlazu, što omogućuje smanjenje UUG. Raspon doseže do 1:100. U tu svrhu koriste se uređaji membranskog i rotacijskog tipa. Mogu se koristiti u prostorijama s instaliranim kotlovima impulsnog tipa.

Neizravne metode mjerenja

Ove metode uključuju izračun, na primjer, brzine protoka tvari kroz zadano područje presjeka. Za postizanje maksimalno točnih rezultata potrebno je izjednačiti brzinu kretanja plina.

Mjerenje protoka plina prema razlici tlaka

Jedna od najraširenijih i najistraženijih metoda mjerenja protoka plina, koja se temelji na upotrebi sužavajućeg uređaja, ima nekoliko prednosti, uključujući jednostavnost mehanizma pretvornika protoka, čije je djelovanje usmjereno na mjerenje pada tlaka tvari koja teče kroz lokalno suženje u plinskom cjevovodu. Za provedbu izračuna nisu potrebna mjerna postolja za protok.

Unatoč postojanju potpune znanstveno-tehničke osnove, ova metoda mjerenja ima nekoliko značajnih nedostataka – mali mjerni raspon koji, čak i uzimajući u obzir višerasponske senzore tlaka, ne prelazi vrijednost 1:10.

Standardni sužavajući uređaji proizvode se posebnom tehnologijom, s visokim zahtjevima za hrapavost. Dopuštena je njihova uporaba isključivo na glatkim cjevovodima.

Hidraulički otpori u plinskim cjevovodima povećavaju osjetljivost na graf promjene usrednjenih brzina po dubini ili širini toka na ulazu u dijafragmu. Duljina ravnih dionica ispred sužavajućih uređaja mora iznositi najmanje 10 promjera DN konstrukcije od cijevi.

Brzinska metoda određivanja protoka

Za ovu metodu koriste se pretvornici turbinskog tipa. Ovi uređaji imaju nekoliko prednosti, uključujući male dimenzije i težinu te pristupačnu cijenu u svojoj kategoriji.

Ovi uređaji nemaju osjetljivosti na pneumatske udare. Interval vrijednosti mjerenja protoka iznosi do 1:30, što znatno premašuje odgovarajući pokazatelj za sužavajuće uređaje.

TPR turbinski pretvornik protoka može se koristiti u okruženju pri temperaturi od minus 200 do +200 °C, ako je uređaj instaliran za neagresivne i jednofazne kriogene tekućine. Za agresivne tekućine vrijednost će iznositi od minus 60 do +50 °C.

Nedostaci uključuju osjetljivost, iako neznatnu, na izobličenja toka na ulazu i izlazu uređaja, te odstupanje rezultata mjerenja pulsirajućih tokova plina. Pri malim protocima, u rasponu od 8 do 10 m³/h, mjerači protoka nisu operativni.

Ultrazvučna metoda mjerenja

Popularnost akustičkih mjerača protoka, pomoću kojih se mjeri količina plina, posebice u komercijalnom obračunu, porasla je s razvojem mikroelektronike. U akustičkim mjeračima protoka nema pokretnih dijelova, kao ni dijelova koji strše u tok, što značajno povećava njihovu pouzdanost.

Mjerenje se provodi u širokom rasponu vrijednosti zahvaljujući sposobnosti uređaja da dulje vrijeme radi s ugrađenog izvora napajanja. Domaći instrumenti ne ispunjavaju sve potrebne zahtjeve jer je, kako bi se izbjegao utjecaj izobličenja plinskog toka na rezultate izračuna, potrebno koristiti isključivo višesnopne ultrazvučne mjerače protoka.

Klasifikacija mjerača protoka prema principu rada

Mjerači protoka razlikuju se po nekoliko parametara, uključujući tlak, vrstu upotrijebljenog plina, temperaturni režim. Uređaj treba odabrati ovisno o uvjetima primjene i postavljenim zadacima.

Mjerni instrumenti sastoje se od dijelova poput pretvarača koji je odgovoran za pad tlaka, spojnog elementa i manometra.

Tip #1 – mlazni autogeneratorski mjerači protoka

Mjerač protoka ovog tipa, namijenjen također za mjerenje protoka prirodnog plina, ima nekoliko karakterističnih značajki. Uređaj je obuhvaćen negativnim povratnim vezama, a učestalost spojeva mlaza ovisi o protoku plina.

Brojila proizvedena na osnovi mlaznih mjerača protoka primjenjuju se za komercijalno mjerenje bez prethodne ekspertize.

1 – mlazni element; 2 i 3 – pretvarači; 4 – uređaj za izdvajanje signala; 5 – mlaznica napajanja; 6 – radna komora; 7 i 8 – stijenke radne komore; 9 – razdjelnik; 10 i 11 – upravljačke mlaznice; 12 i 13 – prijemni kanali; 14 i 15 – odvodni kanali; 16 i 17 – kanali povratne veze; 18 – proširenje mlaznice napajanja; 19 – izbočina na mlaznici napajanja

Mjerač protoka mlaznog autogeneratorskog tipa sklon je začepljenju, a među njegovim nedostacima je i nestabilnost pokazatelja pretvorbe.

Ovi instrumenti imaju slične nedostatke kao vrtložni uređaji:

• ovisnost o izobličenjima grafikona brzina, pod uvjetom korištenja u kompletu sa sužavajućim instrumentima;
• maseni gubici tlaka su nepovratni;
• glavni dio mjerača protoka ima ogromne dimenzije;
• značajna nestabilnost pokazatelja pretvorbe.

Prednosti autogeneratorskog mjerača protoka ne razlikuju se od vrtložnog uređaja, osim mogućnosti rada s onečišćenim plinovima. Ovi mjerači protoka nisu našli široku praktičnu primjenu u komercijalnom mjerenju.

Tip #2 – vrtložni mjerači protoka-brojila

Ističe se nekoliko prednosti uređaja, uključujući točnost provedenih mjerenja, neosjetljivost na onečišćenja i pneumatske udare, jednostavnost rukovanja, a u uređaju također nema pokretnih dijelova.

Uređaji izdržavaju najsloženije vanjske uvjete, točnost pokazatelja je zajamčena pri temperaturi okoline do 500 stupnjeva Celzija, maksimalna razina tlaka – 30 MPa.

Poznati su i značajni nedostaci korištenja ove vrste mjerača protoka – povećana osjetljivost na mehaničke vibracije, pad tlaka. Promjer cijevi mora biti u rasponu 15-30 cm.

Tip #3 – ultrazvučni mjerači protoka

Uređaj, također poznat kao akustički, ima nekoliko neospornih prednosti:

• odsutnost hidrauličkog otpora;
• u uređaju nema pokretnih dijelova, što povećava njegovu pouzdanost;
• povećana čvrstoća mehanizma;
• brzo djelovanje.

Mjerač protoka ove vrste temelji se na određivanju razlike u vremenu prolaska signala.

Rad ultrazvučnih mjerača protoka ne ovisi o temperaturi, tlaku okoline, viskoznosti i električnoj vodljivosti, što jamči točnost dobivenih podataka.

Ultrazvučni senzori, smješteni dijagonalno jedan u odnosu na drugi, obavljaju funkciju prijamnika i odašiljača. Korištenje više kanala kompenzira deformaciju profila toka.

Tip #4 – bubnjasti mjerači protoka

Ova kategorija uređaja koristi se u pravilu za provođenje laboratorijskih istraživanja. Tlak koji nastaje tijekom okretanja bubnja dovodi do punjenja odjeljaka plinom i njihovog naknadnog pražnjenja.

Za potpuni rad bubanjskih brojčanih mehanizama (bez impulsnog generatora) nije potreban stalni izvor napajanja, što je njihova neosporna prednost.

Broj okretaja bubnja proporcionalan je kubičnim jedinicama plina, pokazatelj se prenosi na brojčanik mjerne konstrukcije. Bubanjski mjerači protoka imaju visoku točnost mjerenja.

Tip #5 – levitacijskih uređaja

Pokretni dio tahometrijskog uređaja okreće se u ležajevima, brzina je jednaka volumenskom protoku plina. Pretvaranje brzine kružnog gibanja u električni signal ostvaruje se pomoću sekundarnog pretvarača, rezultati se prikazuju na indikatoru.

Levitacijski mjerni uređaji funkcioniraju u uvjetima od -30 do +50 stupnjeva Celzija, pogreška vrijednosti je u rasponu ± 1,5%

Levitacijski uređaji su traženi u komercijalnom mjerenju potrošnje prirodnog plina, kako za kućne tako i za komunalne svrhe.

Tip #6 – membranska brojila

Patent za proizvodnju jednog od najraširenijih mjernih uređaja za mjerenje plina izdan je u drugoj polovici devetnaestog stoljeća na području Engleske.

Načelo rada mehaničkog mjerača protoka temelji se na promjeni položaja pokretnih komornih membrana u trenutku dotoka plina. Naizmjenično pomicanje odvija se tijekkom uvlačenja i ispuštanja tvari.

Uređaj za mjerenje protoka plina membranskog tipa može se sastojati od 2 ili 4 komore ovisno o količini mjerene tvari i konstrukciji.

Brojilo pokreće sustav redutora i poluga. Mehaničmi imaju širok raspon mjernih vrijednosti – do 1:100.

Tip #7 – rotacijski mjerači protoka

U uređaju mehaničkog tipa u mjernoj komori smještena su dva rotora koji se počinju kretati pod pritiskom tvari. Rotirajući dijelovi smješteni su pod pravim kutom jedan prema drugome, a njihov početni položaj fikira se pomoću sinkronizacijskih kotača.

Količina plina proporcionalna je broju okretaja rotora. Pomćou magnetke spojke i redutora vrtnja rotora prenosi se na brojilo koje je ođgovorno za akumulaciju voluma prošle tvari.

Rotacijski mjerač protoka ima veliki kapacitet prpusnosti, koristi se u komunalnim gopodarstvima, poduzćiima srednjih i malih obujma potrošnje plina.

Glavne prednosti rotacijskih mjerača protoka uključuju visoku tošnost mjerenja, kompaknost uređaja, širok raspon mjerenja protoka. Među nedostaticima ističu se bušnost mehanizma, njegova visoka cijena, osjetljivost na vanjske čimbenike, uključijući onešišećenje.

Tip #8 – turbinski mjerači protoka

Uređaj mehaničkog tipa ima oblik dijela cijevi, unutar mjerača protoka smješetena je turbina sa vratilom i pokretim osloncima. Pogonski uređaj pokreće se pomoću tvari koja prolazi kroz mjernu komoru.

Brzina kretanja mehanizma jednaka je brzini protoka i potrošnji plina. Akumulirani volumen prikazuje se na brojilu, a prijenos na njega vrši se mehaničkim putem pomoću redutora, sustava zupčanika.

Turbinsko brojilo može se koristiti samo s čistim pokretnim tvarima – plinom, tekućinom ili parom u suspendiranom stanju, pod uvjetom da ne sadrže krute čestice.

Osim navedenih, postoje i drugi uređaji, ali se oni u pravilu koriste u znanstvenim istraživanjima. U komercijalnoj sferi gotovo se ne koriste.

Preporučujemo Vam da pročitate i naš drugi članak u kojem smo detaljno opisali kako odabrati plinski mjerač za dom. Više informacija – prijeđite na poveznicu.

Uređaji za mjerenje količine plina

Uređaji za mjerenje protoka plina prema načinu izračuna dijele se u nekoliko kategorija. Brzinski se koriste za određivanje volumenskog broja ispitivanog medija. U tim uređajima nema mjernih komora. Osjetljivi dio je turbinica (tangencijalna ili aksijalna), koju pokreće protok tvari.

Volumenska brojila razlikuju se po manjoj ovisnosti o vrsti proizvoda. Njihovi nedostaci uključuju složenost konstrukcije, visoku cijenu i impresivne dimenzije. Uređaj se sastoji od nekoliko mjernih komora, odlikuje se složenijom konstrukcijom. Ova vrsta instrumenata dijeli se na nekoliko tipova – klipne, lopatične, zupčaste.

Poznata je i druga klasifikacija brojila količine plina, koja uključuje tri tipa uređaja: rotacijske, bubanjaste i ventilne.

Rotacijska brojila imaju veliki protok. Njihov rad temelji se na izračunavanju broja okretaja lopatica unutar uređaja, pokazatelj odgovara volumenu plina. Glavne prednosti uključuju izdržljivost, neovisnost o električnoj energiji, povećanu otpornost na kratkotrajna preopterećenja.

Plinska brojila bubanjastog tipa rade na principu istiskivanja. Takvi korekcijski pokazatelji poput temperature, sastava plina i razine vlažnosti ne uzimaju se u obzir.

Bubanjasta brojila sastoje se od kućišta, brojčanog mehanizma i bubnja s mjernim komorama. Princip rada uređaja za mjerenje potrošnje plina sastoji se u određivanju broja okretaja bubnja, koji se okreće zbog razlike tlaka. Unatoč točnosti izračuna, ova vrsta instrumenata nije našla široku primjenu zbog svojih glomaznih dimenzija.

Princip rada posljednjeg tipa brojila, poznatog kao ventilni, temelji se na pomicanju pomične pregrade na koju djeluje razlika tlaka tvari. Uređaj se sastoji od nekoliko dijelova – brojčanog i plinskorazvodnog mehanizma, te kućišta. Ima velike dimenzije, pa se uglavnom koristi u kućanstvima.

Zaključci i koristan video na temu

O tome kako rade vrtložni plinski mjerači protoka bit će riječi u sljedećem videozapisu:

Mjerenje protoka plina jedan je od ključnih zadataka u proizvodnji. Na tržištu mjerača protoka predstavljen je ogroman broj uređaja s različitim konstrukcijama i principima rada, koji će odgovarati i za kućanske potrebe. Uz njihovu pomoć može se odrediti praktički bilo koja količina tekućine ili plina, pri čemu nije potrebna posebna kalibracijska etalonska instalacija.

Možete dopuniti naš materijal zanimljivim informacijama na temu članka, postaviti pitanja koja vas zanimaju ili sudjelovati u raspravi. Ostavite svoje komentare u bloku koji se nalazi ispod.