Kaip ir kuo matuojamas dujų suvartojimas: matavimo metodai + visų rūšių dujų srauto matuoklių apžvalga

Srauto matuoklis – prietaisas, skirtas medžiagos tūriniam arba masiniam srautui matuoti, įskaitant gamtines dujas, degias, agresyvias dujas, oro atskyrimo produktus. Srauto tūrių skaičiavimą pramonės įmonėse arba buityje galima atlikti ir neprisikviečiant specialistų.

Toliau papasakosime, kaip ir kuo matuojamos dujos, pateiksime tam naudojamų prietaisų aprašymą, taip pat apžvelgsime pagrindinius dujų suvartojimo nustatymo metodus.

Tiesioginis dujų suvartojimo matavimo metodas

Dujų tūris apskaičiuojamas kubiniais metrais, rečiau naudojami kiti masės vienetai, tokie kaip tonos ar kilogramai, paprastai technologinėms dujoms.

Tiesioginis metodas – tai vienintelis metodas, užtikrinantis tiesioginį praeinančių dujų tūrio matavimą.

Prie silpnųjų prietaisų, apskaičiuojančių medžiagos tūrinį arba masinį srautą, pusių priskiriama:

1. Ribota srauto matuoklių darbingumas užterštų dujų sąlygomis.
2. Yra didelė lūžimo tikimybė dėl dalinio srauto užblokavimo arba pneumatinio smūgio.
3. Didelė rotacinių skaitiklių kaina, palyginti su kitais prietaisais.
4. Dideli įrenginių matmenys.

Daugybė šio metodo privalumų viršina išvardintus trūkumus, dėl ko jis ir tapo labiausiai paplitęs pagal sumontuotų skaitiklių skaičių.

Naudojant srauto matuoklį galima apskaičiuoti medžiagos tūrį arba masę per laiko vienetą. Montavimas ant nuožulnios vamzdyno atkarpos leis sumažinti matavimo paklaidą

Tarp jų – tiesioginis dujų tūrio matavimas, nepriklausomybė nuo srauto greičio grafiko iškraipymų tiek įėjimo, tiek išėjimo pusėje, kas leidžia sutrumpinti UUG. Diapazono plotis siekia iki 1:100. Šiam tikslui naudojami membraninio ir rotacinio tipo prietaisai. Jie gali būti naudojami patalpose, kuriose sumontuoti impulsinio tipo katilai.

Netiesioginiai matavimo metodai

Šie metodai numato, pavyzdžiui, medžiagos srauto greičio apskaičiavimą per nurodytą skerspjūvio plotą. Norint gauti kuo tikslesnius rezultatus, būtina išlyginti dujų judėjimo greitį.

Dujų suvartojimo matavimas pagal slėgio skirtumą

Vienas iš labiausiai paplitusių ir ištirtų dujų srauto matavimo metodų, pagrįstas susiaurinančio įtaiso naudojimu, turi keletą privalumų, įskaitant srauto keitiklio mechanizmo paprastumą, kurio veikimas yra nukreiptas į medžiagos, tekančios per vietinį susiaurėjimą dujų vamzdyne, slėgio skirtumo matavimą. Skaičiavimams atlikti neprireiks srauto matavimo stendų.

Nepaisant visapusiškos mokslinės-techninės bazės, šis matavimo metodas turi keletą esminių trūkumų – mažą matavimo diapazoną, kuris net ir atsižvelgiant į daugiaribius slėgio daviklius, neviršija 1:10 reikšmės.

Standartiniai susiaurintuvai gaminami pagal specialią technologiją, taikant aukštus šiurkštumo reikalavimus. Juos leidžiama naudoti tik ant lygių vamzdynų.

Hidrauliniai pasipriešinimai dujų vamzdynuose didina jautrumą suvidurkintų greičių kitimo pagal srauto gylį arba plotį diagramai prie įėjimo į diafragmą. Tiesiųjų atkarpų ilgis prieš susiaurintuvus turi būti ne mažesnis kaip 10 vamzdžių konstrukcijos vardinio skersmens (DN).

Greičio metodas srautams nustatyti

Šiam metodui naudojami turbininio tipo keitikliai. Šie prietaisai turi keletą privalumų, įskaitant nedidelius matmenis ir svorį, prieinamą kainą savo kategorijoje.

Šie įtaisai neturi jautrumo pneumatiniams smūgiams. Srauto matavimo reikšmių intervalas siekia iki 1:30, o tai gerokai viršija atitinkamą susiaurintuvų rodiklį.

TPR srauto keitiklis turbininis gali būti naudojamas aplinkoje, kurios temperatūra nuo minus 200 iki +200 °C, jei prietaisas sumontuotas neagresyviems ir vienfaziams kriogeniniams skysčiams. Agresyviems skysčiams rodiklis bus nuo minus 60 iki +50 °C.

Prie trūkumų galima priskirti jautrumą, nors ir nedidelį, srauto iškraipymams prietaiso įėjime ir išėjime, pulsuojančių dujų srautų matavimo rezultatų nuokrypius. Esant mažiems srautams, nuo 8 iki 10 m³/h, srauto matuokliai neveikia.

Ultragarsinis matavimo metodas

Akustinių srauto matuoklių, kuriais matuojamas dujų kiekis, populiarumas, ypač komercinėje apskaitoje, išaugo vystantis mikroelektronikai. Akustiniuose srauto matuokliuose nėra judančių dalių, taip pat dalių, išsikišančių į srautą, o tai žymiai padidina jų patikimumą.

Matavimas atliekamas plačiame reikšmių intervale dėl įrenginio gebėjimo ilgą laiką veikti iš įmontuoto maitinimo šaltinio. Vietiniai prietaisai neatitinka visų būtinų reikalavimų, nes siekiant išvengti dujų srauto iškraipymų įtakos skaičiavimo rezultatams būtina naudoti tik daugiaspindulinius ultragarsinius srauto matuoklius.

Srauto matuoklių klasifikacija pagal veikimo principą

Srauto matuokliai skiriasi pagal keletą parametrų, įskaitant slėgį, naudojamų dujų tipą, temperatūros režimą. Įrenginį reikėtų rinktis atsižvelgiant į naudojimo sąlygas bei iškeltus uždavinius.

Matavimo prietaisai susideda iš tokių dalių kaip keitiklis, atsakingas už slėgio skirtumą, jungiamojo elemento ir manometro.

Tipas #1 – sroviniai autogeneraciniai srauto matuokliai

Šio tipo srauto matuoklis, skirtas taip pat gamtinių dujų srauto matavimui, turi keletą išskirtinių charakteristikų. Prietaisas yra apimtas neigiamų grįžtamųjų ryšių, srovės jungčių dažnis priklauso nuo dujų srauto.

Skaitikliai, pagaminti srovinių srauto matuoklių pagrindu, naudojami komercinei apskaitai be išankstinės ekspertizės.

1 – srovės elementas; 2 ir 3 – keitikliai; 4 – signalo išskyrimo įrenginys; 5 – maitinimo antgalis; 6 – darbinė kamera; 7 ir 8 – darbinės kameros sienelės; 9 – skyriklis; 10 ir 11 – valdymo antgaliai; 12 ir 13 – priėmimo kanalai; 14 ir 15 – nutekėjimo kanalai; 16 ir 17 – grįžtamojo ryšio kanalai; 18 – maitinimo antgalio išplėtimas; 19 – atbraila ant maitinimo antgalio

Srovinio autogeneracinio tipo srauto matuoklis yra linkęs užsikimšti, tarp jo trūkumų taip pat yra konversijos rodiklio nestabilumas.

Šie prietaisai turi panašių trūkumų kaip sūkuriniai įrenginiai:

• priklausomybė nuo greičių grafiko iškraipymų, jei naudojama kartu su siaurinamaisiais prietaisais;
• masiniai slėgio nuostoliai yra negrįžtami;
• pagrindinė srauto matuoklio dalis turi didžiulius matmenis;
• ženklus konversijos rodiklio nestabilumas.

Autogeneracinio srauto matuoklio privalumai nesiskiria nuo sūkurinio įrenginio, išskyrus gebėjimą dirbti su užterštomis dujomis. Šie srauto matuokliai nebuvo plačiai pritaikyti komercinėje apskaitoje.

Tipas #2 – sūkuriniai srauto matuokliai-skaitikliai

Išskiriamos kelios stipriosios prietaisų pusės, įskaitant atliktų matavimų tikslumą, nejautrumą teršalams ir pneumatiniams smūgiams, paprastą eksploataciją, taip pat įrenginyje nėra judančių dalių.

Prietaisai atlaiko sudėtingiausias išorines sąlygas, rodmenų tikslumas garantuojamas esant aplinkos temperatūrai iki 500 Celsijaus laipsnių, maksimalus slėgio lygis – 30 MPa

Yra žinomi ir esminiai šio tipo debitmačių trūkumai – padidėjęs jautrumas mechaniniams virpesiams, slėgio sumažėjimas. Vamzdžių skersmuo turi būti 15-30 cm diapazone.

Tipas #3 – ultragarsiniai srauto matuokliai

Prietaisas, taip pat žinomas kaip akustinis, turi keletą neginčijamų pranašumų:

• hidraulinio pasipriešinimo nebuvimas;
• prietaise nėra judančių dalių, o tai padidina jo patikimumą;
• padidėjęs mechanizmo stiprumas;
• greitas veikimas.

Šio tipo debitmatis pagrįstas signalo sklidimo laiko skirtumo nustatymu.

Ultragarsinių debitmačių veikimas nepriklauso nuo temperatūros, aplinkos slėgio, klampumo ir elektrinio laidumo, o tai garantuoja gautų duomenų tikslumą

Ultragarsiniai jutikliai, išdėstyti įstrižai vienas kito atžvilgiu, atlieka imtuvo ir siųstuvo funkciją. Kelių kanalų naudojimas kompensuoja srauto profilio deformaciją.

Tipas #4 – būgniniai srauto matuokliai

Ši įrenginių kategorija paprastai naudojama laboratoriniams tyrimams. Būgno sukimosi metu atsirandantis slėgis lemia sekcijų užpildymą dujomis ir jų vėlesnį ištuštinimą.

Pilnavertei būgninių skaičiavimo mechanizmų veiklai (be impulsų generatoriaus) nereikalingas nuolatinis maitinimo šaltinis, o tai yra jų neginčijamas pranašumas

Būgno apsisukimų skaičius yra proporcingas dujų kubiniams vienetams, rodmuo perduodamas į skaičiavimo mechanizmo ciferblatą. Būgniniai debitmačiai pasižymi dideliu matavimo tikslumu.

5 tipas – levitaciniai įrenginiai

Tachometrinio įrenginio judanti dalis sukasi guoliuose, greitis prilygsta dujų tūriniam srautui. Sukamojo judėjimo greičio pavertimas elektriniu signalu atliekamas naudojant antrinį keitiklį, rezultatai atvaizduojami indikatoriuje.

Levitaciniai apskaitos prietaisai veikia nuo -30 iki +50 Celsijaus laipsnių sąlygomis, verčių paklaida yra ± 1,5 % diapazone

Levitaciniai prietaisai yra paklausūs komercinėje gamtinių dujų suvartojimo apskaitoje tiek buitiniais, tiek komunaliniais tikslais.

Tipas #6 – membraniniai skaitikliai

Vieno iš labiausiai paplitusių dujų matavimo prietaisų gamybos patentas buvo išduotas XIX amžiaus antroje pusėje Anglijos teritorijoje.

Mechaninio srauto matuoklio veikimo principas pagrįstas judančių kamerinių membranų padėties keitimu dujoms patenkant. Pakaitinis judėjimas vyksta medžiagos įleidimo ir išleidimo metu.

Membraninio tipo dujų srauto apskaitos prietaisas gali sudaryti iš 2 arba 4 kamerų, priklausomai nuo išmatuojamos medžiagos tūrių ir konstrukcijos

Skaičiavimo įtaisą varo reduktoriaus ir svirčių sistema. Mechanizmai pasižymi plačiu matavimo verčių diapazonu – iki 1:100.

Tipas #7 – rotaciniai prietaisai

Mechaninio tipo įrenginyje matavimo kameroje yra du rotoriai, kurie pradeda judėti veikiami medžiagos spaudimo. Besisukančios dalys išdėstytos stačiu kampu viena kitos atžvilgiu, jų pradinė padėtis fiksuojama sinchronizavimo ratais.

Dujų kiekis yra proporcingas rotorių apsisukimų skaičiui. Naudojant magnetinę movą ir reduktorių, rotoriaus sukimasis perduodamas į skaičiavimo įtaisą, atsakingą už pratekančios medžiagos tūrio kaupimą.

Rotacinis srauto matuoklis pasižymi dideliu pralaidumu, naudojamas komunaliniuose ūkiuose, vidutinio ir mažo dujų suvartojimo įmonėse

Pagrindiniais rotacinių srauto matuoklių privalumais galima laikyti aukštą matavimo tikslumą, prietaiso kompaktiškumą, platų srauto matavimo diapazoną. Tarp trūkumų išskiriamas mechanizmo triukšmingumas, didelė jo kaina, jautrumas išoriniams veiksniams, įskaitant taršą.

Tipas #8 – turbininiai srauto matuokliai

Mechaninio tipo prietaisas yra vamzdžio atkarpos formos, srauto matuoklio viduje yra turbina su velenu ir judančiomis atramomis. Jėgos įtaisas juda dėl medžiagos, pratekančios per matavimo kamerą.

Mechanizmo judėjimo greitis prilygsta srauto greičiui ir dujų srautui. Sukauptas tūris atsispindi skaičiavimo mechanizme, perdavimas į jį atliekamas mechaniniu būdu naudojant reduktorių, krumpliaračių sistemą.

Turbininis skaičiavimo įtaisas gali būti naudojamas tik su švariomis judančiomis medžiagomis – dujomis, skysčiu arba garais suspenduotoje būsenoje, su sąlyga, kad jose nėra kietųjų dalelių

Be išvardytų, yra ir kitų įrenginių, tačiau jie paprastai naudojami moksliniuose tyrimuose. Komercinėje srityje jie beveik nenaudojami.

Taip pat rekomenduojame perskaityti kitą mūsų straipsnį, kuriame išsamiai papasakojome, kaip pasirinkti dujų skaitiklį namams. Išsamiau – spustelėkite nuorodą.

Prietaisai dujų kiekiui matuoti

Dujų srauto matavimo prietaisai pagal skaičiavimo būdą skirstomi į keletą kategorijų. Greitiniai naudojami tūriniam tiriamosios terpės kiekiui nustatyti. Šiuose prietaisuose nėra matavimo kamerų. Jautria detale yra turbinėlė (tangencinė ar ašinė), kurią suka medžiagos srautas.

Tūriniai skaitikliai pasižymi mažesne priklausomybe nuo produkto tipo. Prie jų trūkumų galima priskirti konstrukcijos sudėtingumą, didelę kainą ir įspūdingus matmenis. Prietaisą sudaro kelios matavimo kameros, jis pasižymi sudėtingesne konstrukcija. Šis prietaisų tipas skirstomas į keletą rūšių – stūmoklinius, mentinius, krumpliaratinius.

Yra žinoma ir kita dujų kiekio skaitiklių klasifikacija, kuri apima tris prietaisų tipus: rotorinius, būgninius ir vožtuvinius.

Rotoriniai skaitikliai pasižymi dideliu pralaidumu. Jų veikimas pagrįstas mentelių apsisukimų skaičiavimu prietaiso viduje, rodiklis atitinka dujų tūrį. Prie pagrindinių jų privalumų galima priskirti ilgaamžiškumą, nepriklausomybę nuo elektros energijos, padidintą atsparumą trumpalaikėms perkrovoms.

Būgninio tipo dujų skaitikliai veikia išstūmimo principu. Tokie pataisos rodikliai kaip temperatūra, dujų sudėtis ir drėgmės lygis nėra įskaitomi.

Būgniniai skaitikliai susideda iš korpuso, skaičiavimo mechanizmo ir būgno su matavimo kameromis. Dujų suvartojimo matavimo prietaiso veikimo principas yra nustatyti būgno apsisukimų skaičių, kuris sukasi dėl slėgio skirtumo. Nepaisant skaičiavimų tikslumo, šis prietaisų tipas nėra plačiai pritaikytas dėl savo masyvių matmenų.

Paskutinio tipo skaitiklių, žinomų kaip vožtuviniai, veikimo principas pagrįstas judančios pertvaros judesiu, kurį veikia medžiagos slėgio skirtumas. Prietaisą sudaro kelios dalys – skaičiavimo ir dujų paskirstymo mechanizmas, taip pat korpusas. Jis turi didelius matmenis, todėl dažniausiai naudojamas buityje.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Apie tai, kaip veikia sūkuriniai dujų srauto matuokliai, bus kalbama kitame vaizdo įraše:

Dujų srauto matavimas yra viena iš pagrindinių užduočių gamyboje. Srauto matuoklių rinkoje yra pateikta daugybė prietaisų su įvairiomis konstrukcijomis ir veikimo principais, kurie tinka ir buities reikmėms. Su jų pagalba galima nustatyti beveik bet kokį skysčio ar dujų kiekį, ir tam nereikia specialios kalibravimo pavyzdinės įrangos.

Jūs galite papildyti mūsų medžiagą įdomiomis informacijomis straipsnio tema, užduoti dominančius klausimus arba dalyvauti diskusijoje. Palikite savo komentarus žemiau esančiame bloke.