Licznik gazu - Gas meter

Licznik gazu

Gazomierz jest wyspecjalizowanym przepływomierz , służący do pomiaru objętości gazów palnych , takich jak gaz ziemny i gaz płynny . Gazomierze są stosowane w budynkach mieszkalnych, handlowych i przemysłowych, które zużywają paliwa gazowego dostarczanego przez gaz użyteczności . Gazy są trudniejsze do zmierzenia niż ciecze, ponieważ na mierzone objętości duży wpływ ma temperatura i ciśnienie. Gazomierze mierzą określoną objętość, niezależnie od ilości pod ciśnieniem czy jakości gazu przepływającego przez gazomierz. Kompensacja temperatury, ciśnienia i wartości opałowej musi być wykonana, aby zmierzyć rzeczywistą ilość i wartość gazu przepływającego przez licznik.

W powszechnym użyciu jest kilka różnych konstrukcji gazomierzy, w zależności od objętościowego natężenia przepływu mierzonego gazu, przewidywanego zakresu przepływów, rodzaju mierzonego gazu i innych czynników.

Gazomierze, które istnieją w chłodniejszym klimacie w budynkach wybudowanych przed latami 70. XX wieku, zwykle znajdowały się w domu, zwykle w piwnicy lub garażu. Od tego czasu zdecydowana większość znajduje się obecnie na zewnątrz, chociaż istnieje kilka wyjątków, zwłaszcza w starszych miastach.

Rodzaje gazomierzy

Mierniki membranowe/mieszkowe

Gazomierz membranowy, szkic przekrojowy z 1900 r

Są to najczęściej spotykane gazomierze, spotykane w prawie wszystkich instalacjach mieszkaniowych i małych instalacjach komercyjnych. W mierniku znajdują się dwie lub więcej komór utworzonych przez ruchome przesłony . Dzięki przepływowi gazu kierowanemu przez zawory wewnętrzne , komory na przemian napełniają się i wyrzucają gaz, wytwarzając prawie ciągły przepływ przez gazomierz. Gdy membrany rozszerzają się i kurczą, dźwignie połączone z korbami zamieniają ruch liniowy membran na ruch obrotowy wału korbowego, który służy jako główny element przepływu . Wał ten może napędzać drogomierz -Jak licznik mechanizmu lub można go wytwarzać impulsy elektryczne do komputera przepływu .

Gazomierze membranowe są gazomierzami wyporowymi .

Mierniki obrotowe

Zasada działania gazomierza obrotowego

Mierniki obrotowe są wysoce precyzyjnymi przyrządami obrobionymi maszynowo, zdolnymi do obsługi większych objętości i ciśnień niż mierniki membranowe. Wewnątrz miernika dwa krzywki w kształcie cyfry „8”, wirniki (znane również jako wirniki lub tłoki), obracają się w precyzyjnym ustawieniu. Z każdym obrotem przesuwają określoną ilość gazu przez licznik. Zasada działania jest podobna do dmuchawy Rootsa . Ruch obrotowy wału korbowego służy jako element regulujący przepływ pierwotnego i może wytwarzać impulsy elektryczne do komputera przepływu lub może prowadzić hodometru jak licznik .

Mierniki turbin

Gazomierze turbinowe określają objętość gazu, określając prędkość przepływu gazu przez gazomierz. Ponieważ objętość gazu jest wywnioskowana z przepływu, ważne jest, aby warunki przepływu były dobre. Mała turbina wewnętrzna mierzy prędkość gazu, który jest przekazywany mechanicznie do licznika mechanicznego lub elektronicznego. Liczniki te nie utrudniają przepływu gazu, ale są ograniczone do pomiaru niższych przepływów.

Mierniki kryzy

Gazomierz kryzowy składa się z prostej rury, wewnątrz której dokładnie znana płyta kryzowa powoduje spadek ciśnienia, wpływając tym samym na przepływ. Mierniki kryzowe są rodzajem mierników różnicowych, z których wszystkie określają natężenie przepływu gazu poprzez pomiar różnicy ciśnień w celowo zaprojektowanym i zainstalowanym zakłóceniu przepływu. Aby miernik mógł dokładnie zmierzyć płyn, oprócz różnicy ciśnień należy mierzyć lub znać ciśnienie statyczne gazu, gęstość, lepkość i temperaturę. Mierniki kryzowe często nie obsługują dużego zakresu natężenia przepływu . Są jednak akceptowane i rozumiane w zastosowaniach przemysłowych, ponieważ są łatwe do serwisowania w terenie i nie mają ruchomych części.

Przepływomierze ultradźwiękowe

Przepływomierze ultradźwiękowe są bardziej złożone niż przepływomierze czysto mechaniczne, ponieważ wymagają znacznych możliwości przetwarzania sygnału i obliczeń. Mierniki ultradźwiękowe mierzą prędkość ruchu gazu, mierząc prędkość, z jaką dźwięk przemieszcza się w medium gazowym w rurze. Raport Amerykańskiego Stowarzyszenia Gazownictwa nr 9 obejmuje prawidłowe użytkowanie i instalację tych liczników oraz określa ustandaryzowane obliczenia prędkości dźwięku, które przewidują prędkość dźwięku w gazie o znanym ciśnieniu, temperaturze i składzie .

Najbardziej skomplikowane typy przepływomierzy ultradźwiękowych o średniej prędkości dźwięku na wielu ścieżkach w rurze. Długość każdej ścieżki jest dokładnie mierzona w fabryce. Każda ścieżka składa się z przetwornika ultradźwiękowego na jednym końcu i czujnika na drugim. Miernik tworzy „ping” z przetwornikiem i mierzy czas, jaki upłynął, zanim czujnik odbierze impuls dźwiękowy. Niektóre z tych ścieżek są skierowane w górę, tak że sumę czasów przelotu impulsów dźwiękowych można podzielić przez sumę długości przelotu, aby zapewnić średnią prędkość dźwięku w kierunku w górę. Ta prędkość różni się od prędkości dźwięku w gazie prędkością, z jaką gaz porusza się w rurze. Pozostałe ścieżki mogą być identyczne lub podobne, z wyjątkiem tego, że impulsy dźwiękowe przemieszczają się w dół. Miernik porównuje następnie różnicę między prędkością w górę i w dół, aby obliczyć prędkość przepływu gazu.

Mierniki ultradźwiękowe są drogie i działają najlepiej bez żadnych płynów w mierzonym gazie, dlatego są używane głównie w aplikacjach o wysokim przepływie i wysokim ciśnieniu, takich jak stacje liczników rurociągów, gdzie gaz jest zawsze suchy i ubogi, i gdzie małe proporcjonalne niedokładności są niedopuszczalne ze względu na dużą kwotę pieniędzy. Współczynnik regulacyjności licznika ultradźwiękowego jest prawdopodobnie największy ze wszystkich typów liczników gazu ziemnego, a dokładność i zasięg wysokiej jakości licznika ultradźwiękowego jest w rzeczywistości większa niż liczników turbinowych, w odniesieniu do których są one sprawdzone.

Niedrogie odmiany przepływomierzy ultradźwiękowych są dostępne jako przepływomierze zaciskowe, które mogą być używane do pomiaru przepływu w dowolnej średnicy rury bez ingerencji w modyfikacje. Takie urządzenia są oparte na dwóch rodzajach technologii: (1) czasie lotu lub czasie tranzytu; oraz (2) korelacja krzyżowa. Obie technologie obejmują przetworniki, które są po prostu mocowane na rurze i programowane z uwzględnieniem rozmiaru i harmonogramu rury oraz mogą być wykorzystywane do obliczania przepływu. Takie mierniki mogą być używane do pomiaru prawie każdego suchego gazu, w tym gazu ziemnego, azotu, sprężonego powietrza i pary. Dostępne są również mierniki cęgowe do pomiaru przepływu cieczy.

Mierniki Coriolisa

Coriolisa jest zazwyczaj jeden lub więcej rur z podłużnie lub osiowo odcinek (S), które są wzbudzane w drgania o częstotliwości rezonansowej. Mierniki Coriolisa są używane do cieczy i gazów. Gdy płyn w przemieszczonej sekcji jest w stanie spoczynku, zarówno górna, jak i dolna część przemieszczonej sekcji będą wibrować w fazie ze sobą. Częstotliwość tych wibracji zależy od całkowitej gęstości rury (w tym jej zawartości). Dzięki temu miernik mierzy gęstość przepływającego gazu w czasie rzeczywistym. Jednak gdy płyn zaczyna płynąć, do gry wkracza siła Coriolisa . Efekt ten implikuje zależność między różnicą faz w drganiach sekcji górnej i dolnej a masowym natężeniem przepływu płynu zawartego w rurze.

Ponownie, ze względu na ilość wnioskowania, sterowanie analogowe i obliczenia właściwe dla miernika Coriolisa, miernik nie jest kompletny z samymi składnikami fizycznymi. Istnieją elementy uruchamiające, czujnikowe, elektroniczne i obliczeniowe, które muszą być obecne, aby licznik mógł działać.

Mierniki Coriolisa mogą obsługiwać szeroki zakres natężenia przepływu i mają unikalną zdolność do wyprowadzania przepływu masowego - daje to najwyższą dokładność pomiaru przepływu dostępną obecnie dla pomiaru przepływu masowego. Ponieważ mierzą gęstość przepływu, mierniki Coriolisa mogą również wywnioskować natężenie przepływu gazu w warunkach przepływu.

Raport Amerykańskiego Stowarzyszenia Gazownictwa nr 11 zawiera wytyczne dotyczące uzyskiwania dobrych wyników podczas pomiaru gazu ziemnego miernikiem Coriolisa.

Wartość opałowa

Objętość przepływu gazu dostarczana przez gazomierz jest właśnie odczytem objętości. Objętość gazu nie uwzględnia jakości gazu ani ilości ciepła dostępnego podczas spalania. Odbiorcy mediów są rozliczani według ciepła dostępnego w gazie. Jakość gazu jest mierzona i korygowana w każdym cyklu rozliczeniowym. Jest to znane pod kilkoma nazwami jako wartość opałowa, wartość opałowa lub wartość termiczna .

Wartość opałową gazu ziemnego można uzyskać za pomocą chromatografu gazu procesowego , który mierzy ilość każdego składnika gazu, a mianowicie:

Dodatkowo, aby przeliczyć objętość na energię cieplną, należy wziąć pod uwagę ciśnienie i temperaturę gazu. Ciśnienie generalnie nie stanowi problemu; miernik jest po prostu instalowany bezpośrednio za regulatorem ciśnienia i jest kalibrowany, aby uzyskać dokładny odczyt przy tym ciśnieniu. Kompensacja ciśnienia następuje wówczas w systemie rozliczeniowym zakładu. Zmienna temperatura nie może być tak łatwa, ale niektóre mierniki są zaprojektowane z wbudowaną kompensacją temperatury, aby zapewnić rozsądną dokładność w zaprojektowanym zakresie temperatur. Inne są korygowane pod kątem temperatury elektronicznie.

Urządzenia wskazujące

Każdy rodzaj gazomierza można uzyskać z szeroką gamą wskaźników. Najczęściej spotykane są wskaźniki wykorzystujące wiele wskazówek zegara (wskazówki) lub odczyty cyfrowe podobne do licznika kilometrów , ale coraz popularniejsze stają się również różnego rodzaju zdalne odczyty — patrz Automatyczny odczyt licznika i Inteligentny licznik .

Wskaźnik cyfrowy
Wskaźnik całkowicie analogowy

Precyzja

Gazomierze są wymagane do rejestrowania objętości zużytego gazu z akceptowalnym stopniem dokładności. Każdy znaczący błąd w zarejestrowanej objętości może oznaczać stratę dla dostawcy gazu lub zawyżenie rachunku odbiorcy. Dokładność jest ogólnie określona w ustawie dla lokalizacji, w której licznik jest zainstalowany. Przepisy ustawowe powinny również określać procedurę postępowania w przypadku zakwestionowania dokładności.

W Wielkiej Brytanii dopuszczalny błąd dla gazomierza wyprodukowanego przed europejską dyrektywą w sprawie przyrządów pomiarowych wynosi ±2%. Jednak europejska dyrektywa w sprawie przyrządów pomiarowych zharmonizowała błędy gazomierzy w całej Europie, w związku z czym liczniki wyprodukowane od czasu wejścia w życie dyrektywy muszą wskazywać w granicach ±3%. Liczniki, których dokładność jest kwestionowana przez klienta, muszą zostać usunięte w celu sprawdzenia przez uprawnionego inspektora liczników. Jeśli okaże się, że licznik odczytuje poza zalecanymi limitami, dostawca musi zwrócić konsumentowi za nieprawidłowo zmierzony gaz, podczas gdy konsument miał ten licznik (ale nie odwrotnie). Wszelkie zwroty są ograniczone do poprzednich sześciu lat. Jeśli licznik nie może być przetestowany lub jego odczyt jest nierzetelny, odbiorca i dostawca muszą negocjować ugodę. Jeśli okaże się, że licznik odczytuje w granicach, konsument musi pokryć koszty testowania (i uiścić wszelkie zaległe opłaty). Kontrastuje to z pozycją dotyczącą liczników elektrycznych, gdzie test jest bezpłatny, a zwrot pieniędzy jest przyznawany tylko wtedy, gdy można określić datę rozpoczęcia niedokładnego odczytu licznika.

Zdalne odczyty

Gazomierz z impulsatorem półprzewodnikowym (po lewej) do zdalnego odczytu

Zdalny odczyt staje się coraz bardziej popularny w przypadku gazomierzy. Często odbywa się to za pomocą elektronicznego wyjścia impulsowego zamontowanego na mierniku. Dostępne są różne style, ale najczęściej spotykany jest przełącznik zwierający styki.

Obliczenia pomiaru przepływu

Mierniki turbinowe, obrotowe i membranowe można skompensować za pomocą obliczeń określonych w Raporcie nr 7 Amerykańskiego Stowarzyszenia Gazowniczego. To znormalizowane obliczenie kompensuje ilość zmierzonej objętości z ilością objętości w określonych warunkach bazowych . Samo obliczenie AGA 7 jest prostym stosunkiem i jest w istocie podejściem polegającym na korekcji gęstości w celu przełożenia objętości lub szybkości gazu w warunkach przepływu na objętość lub szybkość w warunkach bazowych .

Liczniki kryzowe są bardzo powszechnie stosowanym typem liczników, a ze względu na ich szerokie zastosowanie dokładnie zbadano charakterystykę przepływu gazu przez kryzomierze. Raport American Gas Association nr 3 dotyczy szerokiego zakresu zagadnień związanych z kryzowym pomiarem gazu ziemnego i określa algorytm obliczania natężenia przepływu gazu ziemnego w oparciu o różnicę ciśnień, ciśnienie statyczne i temperaturę gazu o znanym kompozycja.

Obliczenia te zależą częściowo od prawa gazu doskonałego, a także wymagają obliczenia ściśliwości gazu , aby uwzględnić fakt, że gazy rzeczywiste nie są idealne. Bardzo często stosowanym sposobem obliczania ściśliwości jest raport nr 8 American Gas Association, szczegółowa charakterystyka.

Normy dotyczące rozmiaru nici

Gazomierze mieszkaniowe, handlowe i przemysłowe mają własne standardowe rozmiary gwintów. Gazomierz jest połączony z rurociągiem klienta za pomocą krętlika i nakrętki, która posiada dedykowany zestaw rozmiarów gwintów. Te rozmiary gwintów zostały pierwotnie nazwane od ilości gazu przeznaczonej do przepływu przez lampy gazowe, na przykład 30-Lt. gazomierz może dostarczyć wystarczającą ilość gazu na 30 świateł i był określany pod koniec XIX wieku jako 30-metrowy gazomierz. Rozmiary te to zazwyczaj 10Lt, 20Lt, 30Lt, 45Lt lub 60Lt, chociaż dostępne są mniejsze i większe rozmiary. Rozmiary gwintu są nieco, około 1 ⁄ 16 cali (1,6 mm), większe niż najbliższy rozmiar NPT , aby dopasować odpowiednią średnicę wewnętrzną w krętliku.

Languages

In other projects