Jak a v čem se měří spotřeba plynu: metody měření + přehled všech typů plynových průtokoměrů

Průtokoměr – zařízení pro měření objemového nebo hmotnostního průtoku látky, včetně zemního plynu, hořlavých, agresivních plynů, produktů dělení vzduchu. Výpočet objemů průtoku v podnicích průmyslového odvětví nebo v domácnosti lze provést i bez přizvání odborníků.

Dále vám povíme, jak a v čem se měří plyn, uvedeme popis přístrojů, které se k tomuto účelu používají, a také se podíváme na základní metody stanovení spotřeby plynu.

Přímá metoda měření spotřeby plynu

Objem plynu se počítá v kubických metrech, méně často se používají jiné jednotky hmotnosti, jako jsou tuny nebo kilogramy, zpravidla pro technologické plyny.

Přímá metoda – je to jediná metoda, zajišťující přímé měření objemu procházejícího plynu.

Mezi slabé stránky přístrojů, které počítají objemový nebo hmotnostní průtok látky, patří:

1. Omezená funkčnost průtokoměrů v podmínkách znečištěného plynu.
2. Existuje vysoká pravděpodobnost poruchy v důsledku částečného uzavření průtoku nebo pneumatického rázu.
3. Vysoká cena rotačních měřidel ve srovnání s jinými přístroji.
4. Velké rozměry zařízení.

Četné výhody této metody převažují nad uvedenými nevýhodami, díky čemuž se také rozšířila nejvíce co do počtu instalovaných měřidel.

Pomocí průtokoměru lze vypočítat objem nebo hmotnost látky za jednotku času. Instalace na nakloněné části potrubí umožní snížit chybu měření.

V jejich počtu – přímé měření objemu plynu, absence závislosti na zkreslení grafu rychlostí průtoku, jak na vstupu, tak na výstupu, což umožňuje zkrátit UUG. Šířka rozsahu činí až 1:100. K tomuto účelu se používají přístroje membránového a rotačního typu. Mohou být použity v prostorách s instalovanými impulsními kotli.

Nepřímé metody měření

Tyto metody zahrnují výpočet, například, rychlosti toku látky daným průřezem. Pro dosažení co nejpřesnějších výsledků je nutné vyrovnat rychlost pohybu plynu.

Měření spotřeby plynu pomocí tlakového rozdílu

Jedna z nejrozšířenějších a nejlépe prozkoumaných metod měření průtoku plynu, založená na použití škrtícího prvku, má několik výhod, včetně jednoduchosti mechanismu převodníku průtoku, jehož činnost je zaměřena na měření tlakového rozdílu látky protékající místním zúžením v plynovém potrubí. Pro výpočty nebudou potřeba průtokoměrné stendy.

Navzdory existenci úplné vědecko-technické základny má tato metoda měření několik podstatných nedostatků – malý rozsah měření, který i při použití vícerozsahových tlakových snímačů nepřesahuje hodnotu 1:10.

Standardní škrtící prvky se vyrábějí speciální technologií s vysokými požadavky na drsnost. Jejich použití je povoleno výhradně na hladkých potrubích.

Hydraulické odpory v plynových potrubích zvyšují citlivost na graf změny průměrných rychlostí podle hloubky nebo šířky toku na vstupu do clony. Délka přímých úseků před škrtícími prvky musí být alespoň 10 průměrů DN potrubní konstrukce.

Rychlostní metoda stanovení průtoku

Pro tuto metodu se používají převodníky turbínového typu. Tyto přístroje mají několik výhod, včetně malých rozměrů a hmotnosti, a přijatelné ceny ve své kategorii.

Tato zařízení nejsou citlivá na pneumatické rázy. Rozsah hodnot měření průtoku je až 1:30, což výrazně překračuje podobný ukazatel u škrtících prvků.

TPR převodník průtoku turbínový může být použit v prostředí o teplotě od -200 do +200 °C, pokud je zařízení určeno pro neagresivní a jednofázové kryogenní kapaliny. Pro agresivní kapaliny bude rozsah od -60 do +50 °C.

Mezi nevýhody lze zařadit citlivost, i když nevelkou, na zkreslení proudění na vstupu a výstupu přístroje, odchylky výsledků měření pulzujících proudů plynu. Při malých průtocích, v rozsahu od 8 do 10 m³/h, jsou průtokoměry nefunkční.

Ultrazvuková metoda měření

Popularita akustických průtokoměrů, kterými se měří množství plynu, zejména v komerčním účetnictví, vzrostla s rozvojem mikroelektroniky. V akustických průtokoměrech chybí pohyblivé části a také součásti vyčnívající do proudu, což výrazně zvyšuje jejich spolehlivost.

Měření probíhá v širokém rozsahu hodnot díky schopnosti zařízení pracovat po dlouhou dobu z vestavěného zdroje napájení. Tuzemské přístroje nesplňují všechny potřebné požadavky, protože aby se zabránilo vlivu zkreslení průtoku plynu na výsledky výpočtů, je nutné používat výhradně vícepaprskové ultrazvukové průtokoměry.

Klasifikace průtokoměrů podle principu činnosti

Průtokoměry se liší v několika parametrech, včetně tlaku, typu použitého plynu, teplotního režimu. Zařízení by se mělo vybírat podle podmínek použití a také stanovených úkolů.

Měřicí přístroje se skládají z částí, jako je převodník odpovědný za tlakovou diferenci, spojovacího prvku a manometru.

Typ č. 1 – tryskové autogenerační průtokoměry

Průtokoměr tohoto typu, určený také pro měření průtoku zemního plynu, má několik charakteristických vlastností. Přístroj je pokrytý negativními zpětnými vazbami, frekvence připojení trysky závisí na průtoku plynu.

Měřiče vyrobené na základě tryskových průtokoměrů se používají pro komerční měření bez předběžné expertizy.

1 – tryskový prvek; 2 a 3 – převodníky; 4 – zařízení pro extrakci signálu; 5 – napájecí tryska; 6 – pracovní komora; 7 a 8 – stěny pracovní komory; 9 – rozdělovač; 10 a 11 – řídicí trysky; 12 a 13 – přijímací kanály; 14 a 15 – odtokové kanály; 16 a 17 – kanály zpětné vazby; 18 – rozšíření napájecí trysky; 19 – schůdek na napájecí trysce

Tryskový průtokoměr autogeneračního typu je náchylný k ucpávání, mezi jeho nedostatky patří také nestabilita převodního ukazatele.

Tyto přístroje mají podobné nedostatky jako vírová zařízení:

• závislost na zkreslení grafu rychlostí, při použití v kombinaci s zužovacími přístroji;
• hmotnostní ztráty tlaku jsou nevratné;
• hlavní část průtokoměru má obrovské rozměry;
• významná nestabilita převodního ukazatele.

Přednosti autogeneračního průtokoměru se neliší od vírového zařízení, s výjimkou schopnosti pracovat se znečištěnými plyny. Tyto průtokoměry nenašly široké praktické uplatnění v komerčním měření.

Typ #2 – vírové průtokoměry-čítače

Rozlišuje se několik silných stránek přístrojů, včetně přesnosti provedených měření, necitlivosti na znečištění a pneumatické rázy, snadné obsluhy, zařízení také nemá pohyblivé části.

Přístroje vydrží ty nejnáročnější vnější podmínky, přesnost údajů je zaručena při teplotě okolí do 500 stupňů Celsia, maximální tlak – 30 MPa.

Jsou známy i podstatné nevýhody použití tohoto typu průtokoměrů – zvýšená citlivost na mechanické vibrace, pokles tlaku. Průměr trubek musí být v rozmezí 15-30 cm.

Typ #3 – ultrazvukové průtokoměry

Zařízení, známé také jako akustické, má několik nesporných výhod:

• absence hydraulického odporu;
• v přístroji nejsou žádné pohyblivé části, což zvyšuje jeho spolehlivost;
• zvýšená pevnost mechanismu;
• rychlá činnost.

Průtokoměr tohoto typu je založen na určení rozdílu v době průchodu signálu.

Činnost ultrazvukových průtokoměrů nezávisí na teplotě, okolním tlaku, viskozitě a elektrické vodivosti, což zaručuje přesnost získaných údajů.

Ultrazvukové senzory, umístěné diagonálně vůči sobě, plní funkci přijímače a vysílače. Zapojení více kanálů kompenzuje deformaci profilu toku.

Typ #4 – bubnové průtokoměry

Tato kategorie zařízení se používá zpravidla k provádění laboratorních výzkumů. Tlak vznikající při otáčení bubnu vede k naplnění sekcí plynem a jejich následnému vyprázdnění.

Pro plnohodnotnou činnost bubnových počítacích mechanismů (bez pulzního generátoru) není potřeba stálý zdroj napájení, což je jejich nesporná výhoda.

Počet otáček bubnu je úměrný kubickým jednotkám plynu, údaj se přenáší na ciferník počítací konstrukce. Bubnové průtokoměry mají vysokou přesnost měření.

Typ #5 – levitační zařízení

Pohyblivá součást tachometrického zařízení se otáčí v ložiscích, rychlost se rovná objemovému průtoku plynu. Přeměna rychlosti kruhového pohybu na elektrický signál se provádí pomocí sekundárního převodníku, výsledky se zobrazují na indikátoru.

Levitační měřicí přístroje fungují v podmínkách od -30 do +50 stupňů Celsia, odchylka hodnot je v rozmezí ± 1,5 %.

Levitační přístroje jsou žádané v komerčním měření spotřeby zemního plynu, a to jak pro domácí, tak pro komunální účely.

Typ #6 – membránové měřidla

Patent na výrobu jednoho z nejrozšířenějších měřicích přístrojů pro měření plynu byl udělen v druhé polovině devatenáctého století na území Anglie.

Princip činnosti mechanického průtokoměru je založen na změně polohy pohyblivých komorových membrán v okamžiku příchodu plynu. Střídavý pohyb probíhá během vpouštění a vypouštění látky.

Přístroj pro měření průtoku plynu membránového typu může sestávat ze 2 nebo 4 komor v závislosti na objemech měřené látky a konstrukci.

Počítací zařízení uvádí do činnosti systém reduktoru a pák. Mechanismy mají široký rozsah hodnot pro měření – až 1:100.

Typ #7 – rotační přístroje

V zařízení mechanického typu jsou v měřicí komoře umístěny dva rotory, které se začínají pohybovat pod tlakem látky. Otáčející se části jsou umístěny v pravém úhlu k sobě, jejich počáteční poloha je fixována pomocí synchronizačních kol.

Množství plynu je úměrné počtu otáček rotorů. Pomocí magnetické spojky a reduktoru se otáčení rotoru přenáší na počítací zařízení, které odpovídá za akumulaci objemu prošlé látky.

Rotační průtokoměr má velkou propustnost, používá se v komunálních hospodářstvích, podnicích středních a malých objemů spotřeby plynu.

Mezi hlavní přednosti rotačních průtokoměrů patří vysoká přesnost měření, kompaktnost přístroje, široký rozsah měření průtoků. Mezi nevýhody patří hlučnost mechanismu, jeho vysoká cena, citlivost na vnější faktory, včetně znečištění.

Typ #8 – turbínové průtokoměry

Přístroj mechanického typu má tvar úseku trubky, uvnitř průtokoměru je umístěna turbína s hřídelí a pohyblivými ložisky. Silové zařízení se pohybuje díky látce procházející měřicí komorou.

Rychlost pohybu mechanismu se rovná rychlosti proudění a průtoku plynu. Nahromaděný objem se zobrazuje na počítacím mechanismu, přenos na něj je proveden mechanickým způsobem pomocí reduktoru, systému ozubených kol.

Turbínové počítací zařízení může být použito pouze s čistými pohybujícími se látkami – plynem, kapalinou nebo párou v suspendovaném stavu, za předpokladu, že neobsahují pevné částice.

Kromě uvedených existují i další zařízení, ale používají se zpravidla ve vědeckých výzkumech. V komerční sféře nejsou prakticky využívána.

Doporučujeme si také přečíst náš další článek, kde jsme podrobně popsali, jak vybrat plynoměr pro domácnost. Více – přejděte na odkaz.

Přístroje pro měření množství plynu

Zařízení pro měření průtoku plynu se podle způsobu výpočtu dělí do několika kategorií. Rychlostní se používají ke stanovení objemového množství měřeného média. U těchto přístrojů chybí měřicí komory. Citlivým prvkem je turbínka (tangenciální nebo axiální), kterou uvádí do pohybu proudění látky.

Objemové měřiče se vyznačují menší závislostí na typu produktu. K jejich nevýhodám patří složitost konstrukce, vysoká cena a značné rozměry. Zařízení se skládá z několika měřicích komor a vyznačuje se složitější konstrukcí. Tento typ přístrojů se dělí na několik druhů – pístové, lopatkové, ozubené.

Známá je i jiná klasifikace měřičů množství plynu, která zahrnuje tři typy zařízení: rotační, bubnové a ventilové.

Rotační měřiče mají velkou průtočnou kapacitu. Jejich činnost je založena na výpočtu počtu otáček lopatek uvnitř zařízení, údaj odpovídá objemu plynu. Mezi jejich hlavní výhody patří dlouhá životnost, nezávislost na elektrické energii, zvýšená odolnost vůči krátkodobému přetížení.

Plynové měřiče bubnového typu pracují na principu vytlačování. Takové korekční údaje jako teplota, složení plynu a úroveň vlhkosti se nezohledňují.

Bubnové měřiče se skládají z těla, počítacího mechanismu a bubnu s měřicími komorami. Princip činnosti zařízení pro měření spotřeby plynu spočívá v určení počtu otáček bubnu, který se otáčí díky rozdílu tlaku. Navzdory přesnosti výpočtů tento typ přístrojů nenašel široké uplatnění kvůli svým objemným rozměrům.

Princip činnosti posledního typu měřičů, známého jako ventilový, je založen na pohybu pohyblivé přepážky, na kterou působí rozdíl tlaku látky. Zařízení se skládá z několika částí – počítacího a plynárenského distribučního mechanismu, a také těla. Má velké rozměry, proto se používá hlavně v domácnostech.

Závěry a užitečné video k tématu

O tom, jak fungují vírové průtokoměry plynu, se dozvíte v následujícím videu:

Měření průtoku plynu je jedním z klíčových úkolů ve výrobě. Na trhu průtokoměrů je k dispozici obrovské množství zařízení s různými konstrukcemi a principy činnosti, které budou vhodné i pro domácí potřeby. S jejich pomocí lze určit prakticky jakékoli množství kapaliny nebo plynu, přičemž není potřeba speciální kalibrační etalonové zařízení.

Můžete doplnit náš materiál zajímavými informacemi k tématu článku, položit otázky, které vás zajímají, nebo se zapojit do diskuse. Zanechte své komentáře v bloku níže.