Hoe en waarmee wordt het gasverbruik gemeten: meetmethoden + overzicht van alle soorten gasdebietmeters

Een flowmeter is een apparaat voor het meten van het volumetrische of massale debiet van een stof, inclusief aardgas, brandbare gassen, agressieve gassen, luchtseperatieproducten. Het berekenen van stroomvolumes in industriële bedrijven of in het huishouden kan ook worden uitgevoerd zonder inschakeling van specialisten.

Vervolgens vertellen we u hoe en waarmee gas wordt gemeten, geven we een beschrijving van de apparaten die voor dit doel worden gebruikt, en bekijken we de belangrijkste methoden voor het bepalen van het gasverbruik.

Directe meetmethode voor gasverbruik

Het gasvolume wordt berekend in kubieke meters, zelden worden andere massa-eenheden gebruikt, zoals tonnen of kilogrammen, meestal voor technische gassen.

De directe methode – is de enige methode die een directe meting van het passerende gasvolume mogelijk maakt.

Tot de zwakke punten van apparaten die het volumetrische of massale debiet van een stof berekenen, behoren:

1. Beperkte functionaliteit van flowmeters in omstandigheden met vervuild gas.
2. Er is een grote kans op defecten als gevolg van gedeeltelijke blokkering van de stroom of een pneumatische schok.
3. Hoge kosten van rotatie meters in vergelijking met andere apparaten.
4. Grote afmetingen van de apparaten.

De talrijke voordelen van deze methode wegen op tegen de genoemde nadelen, waardoor deze methode ook het meest verspreid is qua aantal geïnstalleerde meters.

Met behulp van een flowmeter kan het volume of de massa van een stof per tijdseenheid worden berekend. Installatie op een hellend deel van de pijpleiding kan de meetfout verminderen.

Hiertoe behoren – directe meting van het gasvolume, geen afhankelijkheid van vervormingen van het snelheidsprofiel van de stroming, zowel aan de inlaat als aan de uitlaat, waardoor het UUG kan worden verkleind. Het bereik bedraagt tot 1:100. Voor dit doel worden apparaten van het membraan- en rotatietype gebruikt. Ze kunnen worden gebruikt in ruimtes met geïnstalleerde ketels van het impulstype.

Indirecte meetmethoden

Deze methoden omvatten de berekening van bijvoorbeeld de stroomsnelheid van een stof door een bepaald dwarsdoorsnede-oppervlak. Om de meest nauwkeurige resultaten te verkrijgen, moet de gassnelheid worden geëgaliseerd.

Meting van gasdebiet via drukverschil

Een van de meest voorkomende en bestudeerde methoden voor gasdebiet, gebaseerd op het gebruik van een vernauwingsinrichting, heeft verschillende voordelen, waaronder de eenvoud van het debietomvormermechanisme, dat gericht is op het meten van het drukverschil van de stof die door een lokale vernauwing in de gasleiding stroomt. Voor het uitvoeren van berekeningen zijn geen debietmeter banken nodig.

Ondanks de aanwezigheid van een volledige wetenschappelijk-technische basis heeft deze meetmethode enkele belangrijke nadelen – een klein meetbereik dat, zelfs met meervoudige druktransmitters, niet hoger is dan 1:10.

Standaardvernauwingen worden vervaardigd volgens een speciale technologie, met hoge eisen aan ruwheid. Ze mogen uitsluitend op gladde leidingen worden gebruikt.

Hydraulische weerstanden in gasleidingen verhogen de gevoeligheid voor het profiel van de verandering van gemiddelde snelheden over de diepte of breedte van de stroming bij de inlaat van het diafragma. De lengte van rechte stukken voor vernauwingsinrichtingen moet ten minste 10 diameters DN van de buisconstructie bedragen.

Snelheidsmethode voor debietbepaling

Voor deze methode worden omvormers van het turbinetype gebruikt. Deze apparaten hebben verschillende voordelen, waaronder kleine afmetingen en gewicht, een betaalbare prijs in hun categorie.

Deze apparaten zijn niet gevoelig voor pneumatische schokken. Het meetbereik van het debiet bedraagt tot 1:30, wat aanzienlijk hoger is dan de vergelijkbare waarde voor vernauwingsinrichtingen.

De TPR turbine debietomvormer kan worden gebruikt in een omgeving bij temperaturen van min 200 tot +200 °C, indien het apparaat is geïnstalleerd voor niet-agressieve en eenfasige cryogene vloeistoffen. Voor agressieve vloeistoffen bedraagt het bereik van min 60 tot +50 °C

Tot de nadelen behoren de gevoeligheid, hoewel gering, voor stromingsvervormingen aan de in- en uitlaat van het apparaat, en de afwijking van meetresultaten bij pulserende gasstromen. Bij lage debieten, in het bereik van 8 tot 10 m³/h, zijn de stromingsmeters niet functioneel.

Ultrasone meetmethode

De populariteit van akoestische stromingsmeters, waarmee de hoeveelheid gas wordt gemeten, , vooral in de commerciële boekhouding, is toegenomen met de ontwikkeling van de micro-elektronica. Akoestische stromingsmeters hebben geen bewegende delen, noch onderdelen die in de stroming steken, wat hun betrouwbaarheid aanzienlijk verhoogt.

De meting wordt uitgevoerd over een breed bereik van waarden dankzij het vermogen van het apparaat om gedurende lange tijd te werken op een ingebouwde stroombron. Binnenlandse apparaten voldoen niet aan alle vereisten, omdat om invloed van gasstroomvervormingen op de berekeningsresultaten te voorkomen, uitsluitend meervoudige ultrasone stromingsmeters moeten worden gebruikt.

Classificatie van flowmeters naar werkingsprincipe

Stromingsmeters verschillen in verschillende parameters, waaronder druk, het type gebruikte gas en temperatuurbereik. Het apparaat moet worden gekozen afhankelijk van de gebruiksomstandigheden en de gestelde doelen.

Meetapparaten bestaan uit onderdelen zoals een omvormer die verantwoordelijk is voor het drukverschil, een verbindingselement en een manometer.

Type #1 – straal zelfgenererende stromingsmeters

Een stromingsmeter van dit type, ook bedoeld voor het meten van het debiet van aardgas, heeft verschillende onderscheidende kenmerken. Het apparaat is omgeven door negatieve terugkoppelingen, de frequentie van straalaansluitingen hangt af van het gasdebiet.

Meters die zijn ontwikkeld op basis van straalstromingsmeters, worden gebruikt voor commerciële meting zonder voorafgaande keuring.

1 – straalelement; 2 en 3 – omvormers; 4 – signaalopvanginrichting; 5 – voedingsmondstuk; 6 – werkkamer; 7 en 8 – wanden van de werkkamer; 9 – scheider; 10 en 11 – stuurmondstukken; 12 en 13 – ontvangstkanalen; 14 en 15 – afvoerkanalen; 16 en 17 – terugkoppelkanalen; 18 – verbreding van het voedingsmondstuk; 19 – trede op het voedingsmondstuk

Een debietmeter van het straal-autogeneratorische type is gevoelig voor verstopping, en tot zijn nadelen behoort ook de instabiliteit van de conversiefactor.

Deze apparaten hebben vergelijkbare nadelen als wervelapparaten:

• afhankelijkheid van vervormingen van het snelheidsprofiel, indien gebruikt in combinatie met vernauwende instrumenten;
• massa drukverliezen zijn onomkeerbaar;
• het hoofdbestanddeel van de stromingsmeter heeft enorme afmetingen;
• aanzienlijke instabiliteit van de omrekeningsfactor.

De voordelen van een autogeneratorische debietmeter verschillen niet van die van een vortexinstrument, behalve de mogelijkheid om met vervuilde gassen te werken. Deze debietmeters hebben geen brede praktische toepassing gevonden in de commerciële meting.

Type #2 – wervelstroommeters

Er worden verschillende sterke punten van de apparaten genoemd, waaronder de nauwkeurigheid van de metingen, ongevoeligheid voor vervuiling en pneumatische schokken, gebruiksgemak, en het apparaat heeft ook geen bewegende delen.

De apparaten weerstaan de moeilijkste externe omstandigheden, de nauwkeurigheid van de metingen is gegarandeerd bij een omgevingstemperatuur tot 500 graden Celsius, het maximale drukniveau is 30 MPa.

Er zijn ook aanzienlijke nadelen bekend van het gebruik van dit type debietmeters – verhoogde gevoeligheid voor mechanische trillingen, drukval. De diameter van de leidingen moet in het bereik van 15-30 cm liggen.

Type #3 – ultrasone flowmeters

Het apparaat, ook bekend als akoestisch, heeft een aantal onbetwistbare voordelen:

• afwezigheid van hydraulische weerstand;
• het apparaat heeft geen bewegende delen, wat de betrouwbaarheid vergroot;
• verhoogde sterkte van het mechanisme;
• snelle werking.

Een debietmeter van dit type is gebaseerd op het bepalen van het tijdsverschil van het signaal.

De werking van ultrasone debietmeters is onafhankelijk van temperatuur, omgevingsdruk, viscositeit en elektrische geleidbaarheid, wat de nauwkeurigheid van de verkregen gegevens garandeert.

Ultrasone sensoren, diagonaal ten opzichte van elkaar geplaatst, fungeren als ontvanger en zender. Het gebruik van meerdere kanalen compenseert de vervorming van het stroomprofiel.

Type #4 – trommelflowmeters

Deze categorie apparaten wordt meestal gebruikt voor laboratoriumonderzoek. De druk die ontstaat tijdens het draaien van de trommel leidt tot het vullen van de sectie met gas en het vervolgens legen ervan.

Voor de volledige werking van trommeltelmechanismen (zonder pulsgenerator) is geen constante stroombron nodig, wat een onbetwistbaar voordeel is.

Het aantal omwentelingen van de trommel is evenredig met de kubieke eenheden gas, het signaal wordt doorgegeven aan de wijzerplaat van de telconstructie. Trommeldebietmeters hebben een hoge meetnauwkeurigheid.

Type #5 – levitatie- apparaten

Het beweegbare deel van het tachometrische apparaat draait in lagers, de snelheid is gelijk aan het volumetrische gasdebiet. De omzetting van de rotatiesnelheid in een elektrisch signaal gebeurt met behulp van een secundaire omvormer, de resultaten worden weergegeven op een indicator.

Levitatiemeters functioneren bij temperaturen van -30 tot +50 graden Celsius, meetafwijking ligt in het bereik van ± 1,5%

Levitatie apparaten zijn gewild in de commerciële meting van aardgasverbruik, zowel voor huishoudelijke als voor openbare doeleinden.

Type #6 – membraanmeters

Het patent voor de fabricage van een van de meest verspreide meetapparaten voor gas werd in de tweede helft van de negentiende eeuw verleend in Engeland.

Het werkingsprincipe van een mechanische debietmeter is gebaseerd op de verandering van de positie van beweegbare kamer membranen op het moment dat gas binnenkomt. De opeenvolgende beweging vindt plaats tijdens het in- en uitlaten van het medium.

Een membraantype gasmeetapparaat kan bestaan uit 2 of 4 kamers, afhankelijk van de volumes van het gemeten medium en de constructie.

Het telwerk wordt aangedreven door een systeem van reductoren en hefbomen. De mechanismen hebben een breed meetbereik tot 1:100.

Type #7 – rotatieapparaten

In een mechanisch type apparaat bevinden zich in de meetkamer twee rotoren die beginnen te bewegen onder druk van het medium. De roterende onderdelen staan haaks op elkaar, hun beginpositie wordt vastgezet met behulp van synchronisatiewielen.

De hoeveelheid gas is evenredig met het aantal omwentelingen van de rotoren. Via een magnetische koppeling en een reductie wordt de rotatie van de rotor overgebracht naar het telwerk, dat verantwoordelijk is voor de accumulatie van het volume van het gepasseerde medium.

Een rotatiedebietmeter heeft een grote doorlaatcapaciteit en wordt gebruikt in nutsbedrijven, bedrijven met middelgroot en klein gasverbruik.

Tot de belangrijkste voordelen van rotatiedebietmeters behoren de hoge meetnauwkeurigheid, de compactheid van het apparaat en het brede meetbereik. Nadelen zijn het lawaai van het mechanisme, de hoge kosten, de gevoeligheid voor externe factoren, waaronder vervuiling.

Type #8 – turbineflowmeters

Een mechanisch type apparaat heeft de vorm van een buisgedeelte, in de debietmeter is een turbine met een as en bewegende lagers geplaatst. Het krachtapparaat beweegt door het medium dat door de meetkamer stroomt.

De snelheid van het mechanisme is gelijk aan de stroomsnelheid en het gasdebiet. Het geaccumuleerde volume wordt weergegeven op het telmechanisme, de overdracht ernaar gebeurt mechanisch via een reductie en een systeem van tandwielen.

Een turbine telwerk kan alleen worden gebruikt met schone bewegende media – gas, vloeistof of damp in suspensie, op voorwaarde dat ze geen vaste deeltjes bevatten.

Naast de genoemde zijn er nog andere apparaten, maar deze worden doorgaans gebruikt in wetenschappelijk onderzoek. In de commerciële sector worden ze vrijwel niet ingezet.

We raden u ook aan ons andere artikel te lezen, waarin we uitgebreid hebben uitgelegd hoe u een gasmeter voor thuis kunt kiezen. Meer informatie – ga naar de link.

Apparaten voor het meten van de hoeveelheid gas

Apparaten voor het meten van het gasdebiet worden op basis van de berekeningsmethode in verschillende categorieën verdeeld. Snelheidsmeters worden gebruikt voor het bepalen van het volumetrische getal van het onderzochte medium. In deze apparaten zijn geen meetkamers aanwezig. Het gevoelige onderdeel is een turbine (tangentiale of axiale), die door de stroming van de stof wordt rondgedraaid.

Volumemeters hebben minder afhankelijkheid van het type product. Tot hun nadelen behoren de complexiteit van de constructie, de hoge prijs en de indrukwekkende afmetingen. Het apparaat bestaat uit meerdere meetkamers en heeft een complexere constructie. Dit type apparaat wordt onderverdeeld in verschillende soorten – zuiger-, schoepen- en tandwielmeters.

Er is ook een andere classificatie van gasmeters bekend, die drie soorten apparaten omvat: rotatie-, trommel- en klepmeters.

Rotatiemeters hebben een grote doorvoercapaciteit. Hun werking is gebaseerd op het tellen van het aantal omwentelingen van de schoepen in het apparaat, de waarde komt overeen met het gasvolume. Tot hun belangrijkste voordelen behoren duurzaamheid, onafhankelijkheid van elektriciteit en verhoogde weerstand tegen kortstondige overbelasting.

Gasmeters van het trommeltype werken volgens het verplaatsingsprincipe. Correctiefactoren zoals temperatuur, gassamenstelling en vochtigheidsniveau worden niet meegenomen.

Trommelmeters bestaan uit een behuizing, een telmechanisme en een trommel met meetkamers. Het werkingsprincipe van het apparaat voor het meten van het gasverbruik is het bepalen van het aantal omwentelingen van de trommel, die draait als gevolg van het drukverschil. Ondanks de nauwkeurigheid van de berekeningen heeft dit type apparaat geen brede toepassing gevonden vanwege zijn omvangrijke afmetingen.

Het werkingsprincipe van het laatste type meter, bekend als de klepmeter, is gebaseerd op de verplaatsing van een beweegbare scheidingswand waarop het drukverschil van de stof inwerkt. Het apparaat bestaat uit verschillende onderdelen – een tel- en gasverdeelmechanisme, evenals een behuizing. Het heeft grote afmetingen, waardoor het voornamelijk in huishoudens wordt gebruikt.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Hoe wervelgasmeters werken, wordt besproken in de volgende video:

Het meten van het gasverbruik is een van de belangrijkste taken in de productie. Op de markt voor flowmeters is een groot aantal apparaten verkrijgbaar met verschillende constructies en werkingsprincipes, die ook geschikt zijn voor huishoudelijk gebruik. Hiermee kan vrijwel elke hoeveelheid vloeistof of gas worden bepaald, zonder dat er een speciale kalibratie-installatie nodig is.

U kunt ons materiaal aanvullen met interessante informatie over het onderwerp van het artikel, vragen stellen die u interesseert of deelnemen aan de discussie. Plaats uw opmerkingen in het onderstaande blok.