Per a la mesura del gas natural industrial, normalment val la pena avaluar set tecnologies: turbina, ultrasons, Coriolis, pressió diferencial (DP), massa tèrmica, vòrtex i desplaçament positiu. Aquesta guia explica on s'adapta cadascuna i què es pot descartar abans de la mida detallada. Per obtenir una visió més àmplia més enllà del servei de gas, vegeu aixòGuia de selecció de mesuradors de cabal industrial.
Comparació de cabalímetres de gas natural
| Tipus de comptador | Enfocament de mesura | Ajust fort | Problema principal a comprovar |
|---|---|---|---|
| Turbina | Velocitat / volum de funcionament | Gas net i sec i trams de mesura establerts | Parts mòbils i perfil de flux |
| Ultrasons | Velocitat/volum acústic | Línies grans, baixa pèrdua de pressió, diagnòstic, opcions de retrofit | Geometria de la instal·lació i condicions acústiques |
| Coriolis | Flux de massa directe | Aplicacions on la massa és la quantitat requerida | Dimensió, densitat del gas, pèrdua de pressió i cost |
| Pressió diferencial | Flux deduït de la diferència de pressió | Sistemes de mesura de DP i orificis establerts | Pèrdua de pressió, rangabilitat i disseny del sistema |
| Massa tèrmica | Flux de massa de la transferència de calor | Monitorització del-gas de combustible i mesurament del consum de-caudals més baixos | Composició del gas i estat del sensor |
| Vortex | Velocitat a partir del despreniment del vòrtex | Gas de procés net i servei de serveis públics | Límit de cabal-baix, vibració i mida |
| Desplaçament positiu | Desplaçament de volum fix-repetit | Caudals de distribució inferiors i variables | Capacitat i desgast mecànic |
1. Decidiu què heu de mesurar abans de triar un mesurador
La mesura del gas es torna confusa quan el volum real, el volum estàndard i el flux de massa es tracten com a intercanviables. No ho són.
Flux volumètric realés el volum que passa pel mesurador a la pressió i temperatura de funcionament de la línia. Com que el gas natural és compressible, la mateixa quantitat de gas ocupa un volum diferent quan canvia la pressió o la temperatura.
Volum estàndard o de referènciaexpressa la quantitat de gas a les condicions de referència acordades. Si un mesurador mesura el volum d'operació però el requisit comercial o d'informe és el volum estàndard, el sistema de mesura normalment també necessita dades de pressió, temperatura, propietats de gas-i un mètode de conversió adequat.
Per tant, s'ha d'indicar clarament la base de l'informe. Nm³/h, Sm³/h, SCFH, ACFH, kg/h i altres unitats no descriuen la mateixa quantitat. AixòGuia d'unitats de mesurador de cabalproporciona informació addicional sobre les unitats de flux d'ús habitual.
Flux de massadescriu la quantitat de gas en massa per unitat de temps. Els comptadors de Coriolis mesuren el flux de massa directament a través de la resposta dels tubs vibrants, mentre que els comptadors tèrmics determinen el flux de massa del comportament de transferència de calor-. Per a una comparació més detallada, vegeucabal massiu vs cabal volum.
Per tant, la primera pregunta de selecció no és "Quin mesurador és el més precís?" És "Quina quantitat ha de representar aquesta mesura?"
2. Caudalímetres de gas de turbina
Un comptador de turbina col·loca un rotor al corrent de gas. La velocitat del rotor està relacionada amb la velocitat del gas i es converteix en flux volumètric.
Els comptadors de turbina poden ser una bona opció per a gas natural net i sec quan el flux es manté dins d'un rang de funcionament definit i la instal·lació proporciona un perfil de velocitat acceptable.
La compensació-és el contacte mecànic amb el gas. Els coixinets es poden desgastar, mentre que la brutícia, els líquids o els dipòsits poden canviar el rendiment. Els colzes, els reguladors i les vàlvules també poden distorsionar el perfil de velocitat d'entrada, de manera que pot ser necessari un tub recte o un condicionador de flux.
Per això és important el perfil de flux. Un mesurador pot tenir la mida correcta per a la màxima capacitat i encara funcionar malament si un regulador o un colze immediatament aigües amunt crea un remolí o una distribució asimètrica de velocitat. Informació addicional disponible en aquest article sobreCaracterístiques i avantatges del mesurador de cabal de turbina.
Trieu la tecnologia de la turbina perquè l'estat del gas, el rang de cabal i la canonada s'ajusten{0}}no perquè un nombre genèric de precisió sembla atractiu.
3. Mesuradors de cabal de gas per ultrasons
Els mesuradors d'ultrasons de temps de trànsit-envien senyals acústics aigües amunt i aigües avall a través del gas que flueix. La diferència de temps de viatge està relacionada amb la velocitat del gas. AixòGuia del mesurador de cabal de gas ultrasònicexplica el principi bàsic de mesura amb més detall.
Una distinció crítica és aquestaultrasònic no vol dir fixar-se-. Els-mesuradors d'ultrasons multivia en línia i els sistemes de pinça-muntats a l'exterior solucionen diferents problemes de mesura. La del lloccomparació d'ultrasons de pinça-en líniacobreix encara més aquesta distinció.
-Medidors d'ultrasons en línia
Els mesuradors de-camís múltiples en línia són atractius per a canonades grans perquè no tenen cap element de mesura giratori i poden oferir una pèrdua de pressió permanent molt baixa. Diversos camins i diagnòstics acústics també poden ajudar a identificar perfils de velocitat alterats, contaminació o condicions acústiques canviants.
ISO 17089-1:2019aborda específicament els mesuradors de gas ultrasònics de-temps de trànsit utilitzats per a la mesura de la transferència i l'assignació de custòdia-, inclosos els requisits de rendiment, calibratge, diagnòstic i instal·lació. :contentReference[oaicite:3]{index=3}
Pinça-en comptadors d'ultrasons
La pinça-als comptadors col·loqueu els transductors fora de la canonada. El seu principal avantatge és la instal·lació sense un cos de mesurador en línia-convencional, que pot ser útil per a comprovacions temporals, projectes de modernització i situacions en què és difícil obrir la línia.
No s'han de tractar automàticament com a equivalents a un-contador fiscal en línia. El rendiment depèn del deure de mesura, el material i l'estat de la canonada, la trajectòria acústica, la pressió del gas, la qualitat del senyal i el disseny de l'instrument.
4. Mesuradors de cabal Coriolis
Els mesuradors de Coriolis utilitzen tubs de mesura vibrants. La massa que flueix canvia el moviment del tub i els sensors mesuren una diferència de fase relacionada directament amb el flux de massa. Molts dissenys també poden proporcionar informació sobre la densitat i la temperatura. Per obtenir més detalls tècnics, consulteu el llocPrincipi de funcionament del mesurador de cabal Coriolis.
El principal avantatge és la base de mesura. Si la quantitat de procés requerida és la massa, Coriolis evita mesurar primer el volum operatiu i després calcular la massa a partir de la densitat. El principi subjacent també es descriu a l'oficial d'Endress+HauserReferència de mesura de Coriolis. :contentReference[oaicite:4]{index=4}
Per al servei de gas, però, "massa directa" no vol dir "automàticament millor". La densitat del gas, la pressió de funcionament, la geometria del tub, el rang de cabal necessari, la mida del comptador, el cost instal·lat i la pèrdua de pressió poden afectar la viabilitat. Per tant, les aplicacions de-línia gran o de flux-molt alt mereixen un dimensionament acurat en lloc d'una primera decisió-tecnològica.
La guia separada deAvantatges i limitacions del mesurador de cabal Coriolisproporciona un pas següent útil quan Coriolis arriba a la llista curta.
5. Caudalímetres de pressió diferencial
La mesura del cabal de pressió diferencial crea una restricció a la canonada-com ara una placa d'orifici, un broquet o un Venturi- i mesura la diferència de pressió a través d'ella. Aleshores es calcula el cabal a partir de la pressió diferencial juntament amb la geometria i les propietats del fluid.
Per a una restricció idealitzada, el flux canvia aproximadament amb l'arrel quadrada de la pressió diferencial després de tenir en compte els factors de correcció rellevants. Aquesta relació és una de les raons per les quals l'abast-extrem baix mereix atenció: una reducció substancial del flux produeix un senyal de pressió diferencial-molt més petit.
El DP segueix sent útil perquè està madur i està recolzat per estàndards establerts.ISO 5167-1:2022cobreix dispositius de pressió diferencial-com ara plaques d'orifici, broquets, tubs Venturi, comptadors de con i mesuradors de falca, així com els requisits generals de mesura, instal·lació i incertesa. :contentReference[oaicite:5]{index=5}
Per obtenir una introducció pràctica a l'enfocament complet, vegeu aixòGuia del mesurador de cabal de pressió diferencial.
No avalueu només l'element primari. Un sistema de gas natural-DP també pot dependre de la mesura de la pressió i la temperatura, el rendiment del transmissor, les dades de la propietat-del gas, el càlcul del flux, el disseny de la línia d'impuls-i la qualitat de la instal·lació. La pèrdua de pressió permanent és una altra consideració del cicle de vida, especialment quan l'energia de compressió és valuosa.
6. Mesuradors tèrmics de cabal
Els mesuradors de massa tèrmica determinen el flux de gas procedent de la transferència de calor entre un element sensor escalfat i el gas que flueix. Sovint val la pena avaluar-los per a la-vigilància del consum de gas natural, el mesurament de gas-combustible de cremador o caldera, el mesurament secundari i les aplicacions de-caudals més baixos.
El seu principal atractiu és la mesura directa del flux-de massa de gas sense un mecanisme de mesura giratori. Els dissenys d'inserció també poden ser pràctics en canonades més grans quan el procés i la instal·lació ho permeten. Els productes i configuracions relacionats es poden trobar asecció del mesurador de cabal massiu tèrmic.
La principal precaució tècnica és la composició del gas. La resposta tèrmica depèn de propietats com la conductivitat tèrmica i la calor específica. Explicació oficial d'Endress+Hauser delPrincipi de mesura de la massa tèrmicaobserva que la composició de la mescla de gas-i les condicions d'instal·lació poden afectar el valor mesurat. :contentReference[oaicite:6]{index=6}
Si la mescla-de gas natural pot canviar substancialment, confirmeu com es calibra el mesurador i com es gestiona la variació de la composició. La contaminació del sensor també és important: els dipòsits en un element sensor canvien la transferència de calor, fent que el gas humit o brut sigui més exigent que un corrent de gas combustible-net i estable.
7. Mesuradors de cabal Vortex
Un mesurador de vòrtex col·loca un cos de farol al flux. Els vòrtexs alterns es formen aigües avall, i la seva freqüència de vessament està relacionada amb la velocitat del flux. ElPrincipi de funcionament del mesurador de cabal vortexofereix una explicació més profunda.
Els comptadors de vòrtex no tenen mecanisme de mesura giratori i poden ser pràctics per al servei de gas net, vapor i serveis públics. Poden adaptar-se a les plantes que volen una tecnologia-en línia relativament senzilla sense coixinets de turbina.
L'extrem baix del rang de funcionament mereix una atenció especial. La formació de vòrtex estable requereix condicions de flux adequades, de manera que un mesurador seleccionat només per la mida nominal de la canonada es pot sobredimensionar per al funcionament normal. La densitat del gas, les pertorbacions de les canonades i la vibració mecànica també importen.
Per tant, un mesurador de vòrtex s'ha de dimensionar al voltant del cabal mínim, normal i màxim en lloc de fer coincidir simplement amb el diàmetre de la canonada existent.
8. Mesuradors de gasos de desplaçament positiu
Els comptadors de desplaçament positiu atrapen i alliberen repetidament volums coneguts de gas. Els mesuradors rotatius i de diafragma són exemples habituals.
La seva força pràctica és la mesura de baix-flux i de demanda variable-, que manté la tecnologia de desplaçament positiu rellevant en aplicacions comercials, de distribució i algunes aplicacions de gas industrial.
La compensació-és la complexitat mecànica. Els components en moviment introdueixen consideracions de desgast,-caiguda de pressió, capacitat i manteniment. Si el resultat requerit és el volum estàndard en lloc del volum d'operació, pot ser que encara sigui necessària la correcció de la pressió i la temperatura.
Per obtenir més informació, consulteu aquesta visió general defuncionament del mesurador de cabal de desplaçament positiu.
Com triar un mesurador de cabal de gas natural
Un procés de selecció útil elimina tecnologies inadequades abans de comparar marques i números de model.
Pas 1: Definiu l'objectiu de la mesura
Supervisió de processos independents, assignació de combustible, submesura, facturació i transferència de custòdia. La incertesa, la traçabilitat, les aprovacions i la redundància requerides poden diferir substancialment.
Pas 2: Definiu la base de l'informe
Indiqueu si el resultat requerit és el volum real, el volum estàndard/de referència, el cabal de massa, la quantitat totalitzada o l'energia. Si es requereix un volum estàndard, especifiqueu la pressió i la temperatura de referència.
Pas 3: descriu el gas, no només "gas natural"
Proporcioneu la composició esperada, la variació probable de la composició, l'estat sec o humit, el possible condensat, les partícules, els components corrosius i la densitat o la densitat relativa quan estigui disponible.
Aquesta informació pot canviar la llista curta. La variació de la composició mereix una atenció addicional amb la mesura tèrmica; els líquids i la contaminació poden afectar els components de la turbina i els diagnòstics d'ultrasons; El servei humit o brut pot canviar les expectatives de manteniment de diverses tecnologies.
Pas 4: proporcioneu el cabal mínim, normal i màxim
El cabal normal és important perquè un comptador pot ser prou gran per al màxim de disseny, però mal adaptat al funcionament quotidià. Un ampli rang mínim-a-màxim pot afavorir tecnologies amb una capacitat d'ús més gran.
No seleccioneu un mesurador de cabal de gas només pel diàmetre de la canonada.S'ha d'avaluar un mesurador en funció de la velocitat, densitat, pressió i rang de cabal que experimentarà realment.
Pas 5: definiu les condicions de pressió, temperatura i canonades
Proporcioneu intervals de pressió i temperatura de funcionament, mida i programació de canonades, trajecte recte disponible, colzes o reguladors aigües amunt, pèrdua de pressió permesa, requisits de-zones perilloses i si és possible l'aturada.
Pas 6: Identifiqueu la restricció dominant
Aquí és on el procés de selecció es fa més útil que una llista genèrica de pros-i-cons.
- Sipèrdua de pressió permanentés la preocupació dominant, la-tecnologia d'ultrasons complet pot pujar a la llista curta.
- Siflux de massa directees requereix, Coriolis o massa tèrmica mereix una avaluació primerenca.
- Sila composició del gas varia, la mesura tèrmica necessita un escrutini addicional.
- Sicabal molt baixÉs important, el desplaçament positiu o la tecnologia de flux-massa de mida adequada pot merèixer més atenció.
- Sino hi ha cap aturada disponible, pot ser que val la pena investigar una pinça adequada-a la solució d'ultrasons.
- Si una instal·lació existent ja té una maduraArquitectura de mesura DP, actualitzar aquest sistema pot ser més pràctic que canviar el principi de mesura.
Pas 7: avalueu el sistema de mesurament complet
Compareu el calibratge, la compensació de pressió i temperatura, el diagnòstic, el manteniment, el condicionament del flux, el temps d'inactivitat, les peces de recanvi i la pèrdua d'energia-no només el preu de compra del cos del mesurador.
Això més ampliguia de mesura, dimensionament i selecció de cabalpot ajudar a estructurar l'especificació final.
Exemple il·lustratiu de selecció: monitorització de gasos-combustibles vegetals
Penseu en una línia de gas-combustible industrial on la finalitat és l'assignació interna d'energia en lloc de la transferència de custòdia. El gas normalment està sec, el rang de funcionament és ampli, la pèrdua de pressió s'ha de mantenir baixa i l'equip de manteniment vol minimitzar el servei mecànic rutinari.
Aquests requisits canvien immediatament la llista curta. Un sistema DP es torna menys atractiu si la pèrdua de pressió permanent és una preocupació econòmica important. Un comptador de turbina segueix sent possible, però introdueix coixinets i altres components mòbils. La massa tèrmica esdevé interessant si la composició del gas és prou estable i el rang requerit s'ajusta al mesurador. L'ultrasò-en línia es fa més atractiu quan la mida de la canonada i l'economia del projecte ho justifiquen. Coriolis segueix sent un candidat quan la mesura directa de la massa és valuosa i la mida detallada confirma una pèrdua de pressió acceptable.
Aquest és un exemple il·lustratiu de selecció, no un cas de camp reivindicat. La part important és la seqüència: definir el deure, eliminar tecnologies que entren en conflicte amb les limitacions dominants i només llavors dimensionar i comparar les opcions restants. Per a una altra llista de selecció, vegeucom triar un mesurador de cabal adequat.
Calibració, estàndards i transferència de custòdia
Per a la mesura de gas d'alt-valor, la tecnologia del comptador és només una part de la qualitat de la mesura. El rang de calibratge, la traçabilitat, la instal·lació, les propietats del gas, les entrades de pressió i temperatura i els requisits legals o contractuals aplicables poden importar tant com el principi de detecció.
ElServei de calibració de flux de gas natural del NISTil·lustra per què el calibratge es realitza en múltiples punts de flux i per què la repetibilitat, les mesures auxiliars i la traçabilitat es tracten com a parts de la cadena de mesurament completa. :contentReference[oaicite:7]{index=7}
El NIST és més ampliPrograma d'estàndards de flux de gastambé documenta el paper dels estàndards primaris i de treball en la calibració del flux-de gas traçable. :contentReference[oaicite:8]{index=8}
Per obtenir una introducció al treball pràctic de calibratge, consulteu aquesta guia interna sobrecom calibrar un mesurador de cabal.
Per a les aplicacions de transferència de custòdia-, confirmeu el marc estàndard i legal que s'aplica a la ubicació del projecte. La ISO 17089-1 aborda els comptadors de gas ultrasònics utilitzats per a la transferència i l'assignació de custòdia, mentre que l'Organització Internacional de Metrologia Legal publicaOIML R 137 per a comptadors de gas. Actualment, l'OIML enumera la R 137:2012 com a recomanació per als comptadors de gas, mentre hi ha un projecte de revisió actiu. :contentReference[oaicite:9]{index=9}
Per tant, mai s'ha de descriure un comptador com a adequat per a la transferència de custòdia només pel seu principi de mesura. El model del comptador, el calibratge, la instal·lació, el sistema de mesurament complet, els requisits contractuals i les regles-de metrologia legal local han d'estar d'acord.
PMF
P: Quin és el millor mesurador de cabal de gas natural?
R: No hi ha un millor tipus universal. El mesurador adequat depèn de la base de mesura, el rang de cabal, l'estat del gas, les canonades, els límits de pèrdua de pressió-, el calibratge i els requisits comercials. Comenceu amb la restricció dominant en lloc de la precisió genèrica.
P: Quin mesurador de cabal és millor per a un baix cabal de gas natural?
R: Les aplicacions de baix-caudal requereixen comprovar el rang inferior utilitzable a la densitat i pressió reals del gas. Els comptadors de desplaçament positiu poden ser forts a cabals més baixos i variables; També poden ser candidats comptadors de massa tèrmica i Coriolis de mida adequada. Comproveu les opcions de vòrtex i turbina amb condicions mínimes de funcionament, no amb la mida nominal de la canonada.
P: Els mesuradors de cabal de gas natural necessiten una compensació de pressió i temperatura?
R: Si el comptador informa del volum d'operació real, aquest valor representa el gas a les condicions de la línia. Si el resultat requerit és el volum estàndard o de referència, la pressió i la temperatura-i sovint la informació de la propietat-del gas-normalment formen part de la conversió. Els mesuradors de cabal de massa-directes solucionen un problema de mesurament diferent, tot i que encara es poden necessitar dades addicionals quan la sortida final és energia o volum estandarditzat.
P: Una pinça-en un mesurador d'ultrasons pot mesurar el gas natural?
R: Algunes pinces-en sistemes d'ultrasons estan dissenyades per al servei de gas, però el rendiment depèn de l'estat de la canonada, l'acoblament acústic, la pressió del gas, la qualitat del senyal i el disseny de l'instrument. Clamp-és una configuració d'instal·lació, no una garantia de rendiment-de nivell fiscal.
P: Quina informació he d'enviar a un proveïdor de mesuradors de cabal per a la mida?
R: Proporcioneu la composició del gas, el cabal mínim/normal/màxim, la pressió i la temperatura de funcionament, la mida i el calendari de la canonada, la base de mesurament requerida, la caiguda de pressió permesa, la disponibilitat de tirada recta, la classificació de zones perilloses-, la precisió o l'objectiu d'incertesa, les connexions de procés, els requisits d'alimentació i senyal i els estàndards de mesura aplicables.
P: Amb quina freqüència s'ha de calibrar un mesurador de cabal de gas natural?
R: No hi ha un interval únic que s'adapti a totes les aplicacions. L'interval hauria de reflectir el tipus de comptador, la gravetat del servei, els requisits reglamentaris o contractuals, la deriva històrica, l'estratègia de manteniment, la documentació del fabricant i el risc econòmic d'error de mesura.
Llista de verificació final de selecció del mesurador de cabal de gas natural
- Quina quantitat s'ha d'informar: volum real, volum estàndard, massa o energia?
- Quins són els cabals mínims, normals i màxims?
- Quina és la pressió i la temperatura de funcionament mínima i màxima?
- El gas és sec, humit, contaminat o de composició variable?
- Quanta pèrdua de pressió permanent és acceptable?
- Quines pertorbacions de canonades i limitacions{0}}de traçat recte existeixen?
- Es pot tancar la línia per instal·lació o manteniment?
- Quins requisits d'incertesa, repetibilitat, calibratge o{0}}metrologia legal s'apliquen?
- La mesura requereix compensació de pressió i temperatura?
- Quins són els costos de manteniment, diagnòstic, temps d'inactivitat i cicle de vida importants?
Menjar final
El mesurador de cabal de gas natural adequat normalment es troba eliminant els ajustos deficients en lloc de buscar una tecnologia que sigui universalment superior. Els mesuradors de turbina, d'ultrasons, de Coriolis, DP, de massa tèrmica, de vòrtex i de desplaçament positiu resolen diferents problemes de mesura.
Definiu primer la quantitat de mesura necessària. A continuació, establiu l'estat del gas, el rang de cabal de mínim-a-màxim, pressió i temperatura de funcionament, restriccions de canonades, límit de pèrdua de pressió-, requisits de calibratge i finalitat comercial. Una vegada que aquestes entrades són clares, la llista curta es fa molt més petita i la decisió final es converteix en un exercici de disseny del sistema-de dimensionament i mesurament adequat en lloc d'una comparació d'afirmacions de màrqueting.
