Счётчики газа

     В настоящее время природный газ является неотъемлемой частью жизни человека. Без газа невозможно представить цивилизованную жизнь. Газ используется для обогрева жилья, приготовления пищи, в промышленности.

    Целью учета расхода газа является определение объема природного газа, проходящего через каждого участника сети газораспределения для проведения взаимных расчетов. Поскольку проходящие объемы газов измеряются при различных температурах, давлении, плотности, то измеренные объемы газа необходимо привести к единым, постоянным параметрам. Центральными вопросами учета природного газа являются достоверность учета и обеспечение совпадения результатов измерения на узлах учета поставщика и потребителей: приведенный к стандартным условиям объем газа, отпущенный поставщиком, должен быть равен сумме приведенных к стандартным условиям объемов газа, полученных всеми потребителями. Последняя задача называется сведением балансов в пределах устойчивой структуры газораспределения. Следует отметить различие, существующее между измерением расхода и количества, и их учетом. В отличие от результатов измерений, всегда содержащих погрешность, учет осуществляется между поставщиком и потребителем по взаимосогласованным правилам, обеспечивающим формирование значения объема природного газа в условиях, не содержащих никакой неопределенности.

      Различают следующие виды контроля и учета:

     1. Коммерческий контроль и учет, являющийся наиболее ответственным видом учета. Производится по правилам и документам, имеющим статус юридических норм, регулирующих взаимоотношения между поставщиком и покупателем.

     2. Хозрасчетный контроль и учет, где учет осуществляется в рамках одного предприятия. Этот вид учета используется для разнесения затрат между подразделениями предприятия при определении себестоимости продукции.

     3. Оперативный контроль, связанный с получением информации о величине расхода и количества, который используется в системах регулирования и управления технологическим процессом.

     Важной особенностью учета расхода является понимание того, что смеси газов (в частности, природный газ) используются промышленностью в двух различных направлениях: сжигая природный газ, мы получаем тепло, а разлагая его на органическую и неорганическую составляющие — полупродукт, например аммиак, необходимый для производства удобрений или других полезных продуктов. В первом случае газ выступает как источник энергии, и нам необходимо использовать его энергосодержание, которое определяется через теплотворную способность газа, а остальные компоненты являются балластом, например азот, водяной пар. Во втором случае полезным свойством природного газа является масса органических компонентов, так как именно эта часть природного газа используется для получения полезной продукции. Поэтому в понятии «расход» необходимо указывать на расход и количество определенных компонентов. Без указания этих свойств сред, состоящих из некоторого количества компонентов (природный газ, нефть и продукты его переработки, нефтяные и газовые конденсаты и др.), говорить о расходе бессмысленно.

     Классификация

      Существующие устройства учета расхода газа по пропускной способности можно классифицировать на следующие группы:

                    -бытовые — с пропускной способностью до 10 м³/ч;

                   -коммунально-бытовые — с пропускной способностью от 10 до 40 м³/ч;

                   -промышленные — с пропускной способностью свыше 40 м³/ч.

     По методу измерения можно классифицировать на следующие группы:

 

                   -основанные на гидродинамических методах:

                  -переменного перепада давления (расходомеры переменного перепада давления с суживающими устройствами);

                  -обтекания (ротаметры, поплавковые, поршневые, поплавково-пружинные и с поворотной осью);

                  -вихревые (струйные, вихревые).

        С непрерывно движущимся телом:

                  -тахометрические (турбинные, камерные, барабанные, ротационные, мембранные объемные счетчики и др.);

                 -силовые (массомеры газа, в работе которых используется Кориолисов эффект).

         Основанные на различных физических явлениях:

                -тепловые (калориметрические, с внешним нагревом, термоанемометрические);

                -акустические (ультразвуковые);

               -электромагнитные;

               -оптические (лазерно-доплеровские анемометры).

         Основанные на особых методах:

              -меточные;

             - концентрационные.   

 

          Рассмотрим некоторые из счётчиков.

          Мембранные (диафрагменные, камерные) газовые счётчики.

         Мембранный счетчик газа (ещё их называют: диафрагменный или камерный) – это газовый счетчик, принцип действия которого основан на том, что при помощи различных подвижных преобразовательных элементов газ разделяют на доли объема, а затем производят их циклическое суммирование.

       Диафрагменный газовый счетчик (рис. 1) состоит из: корпуса 1, крышки 2, измерительного механизма 3, кривошипно-рычажного механизма 4, связывающего подвижные части диафрагм (мембран) с верхними клапанами 5 газораспределительного устройства, сёдел клапана (нижняя часть распределительного устройства) и счетного механизма.  Корпус и крышка счетчика могут быть:

- стальными, штампованными с покрытием против искрообразования и коррозии. Соединение стального штампованного корпуса и крышки осуществляется посредством герметизирующего материала и стяжной пластины 6, они обеспечивают плотное прилегание двух частей друг к другу;

- алюминиевыми, литыми.

 Корпус и крышка  счетчика в таком исполнении  герметично закрываются при помощи  специальных прокладок и комплекта  винтов, один из винтов выполняет роль пломбы. Детали и узлы измерительного механизма для мембранных счетчиков обычно изготавливают из пластмасс. Применение пластмассовых измерительных механизмов значительно снижает себестоимость продукции, увеличивает стойкость к воздействию химических компонентов находящихся в газе, значительно уменьшает коэффициент трения в движущихся частях счётного механизма, и препятствует обману или остановке счётчика при помощи различных магнитов.

 В зависимости от  конструкции, класса (объемов измеряемого  газа) измерительный механизм может  состоять из двух или четырех  камер. Принципиальная схема работы  диафрагменного счетчика показана на рисунке 2.

 

Рисунок- 1

Рисунок-2

 Диафрагменный газовый  счётчик:

1 — корпус;

2 — крышка;

3 — измерительный механизм;

4 — кривошипно-рычажной механизм;

5 – клапаны верхние  газораспределительного устройства;

6 — стяжная полоса.

Принцип работы счетчика газа:

  а) измеряемый поток  газа, через входной патрубок, поступает  в верхнюю полость корпуса  и далее через открытый клапан  в камеру номер 2. Увеличение  объема газа в камере 2 вызывает  перемещение диафрагмы и вытеснение  газа из камеры номер 1 на  выход из щели седла клапана  и далее в выходной патрубок  газового счетчика. После приближения  рычага диафрагмы к стенке  камеры номер 1 диафрагма останавливается  в результате переключения клапанных групп. Подвижная часть клапана камер номер 1 и 2 полностью перекрывает сёдла клапанов этих камер, отключая этот камерный блок.

  б) Клапан камер  3 и 4 открывает вход газа из верхней полости корпуса счётчика в камеру номер 3, наполняет ее, что вызывает перемещение диафрагмы и вытеснение газа из камеры 4 в выходной патрубок через щели в седле клапана. После приближения рычага диафрагмы к стенке камеры номер 4 диафрагма останавливается в результате отключения клапанного блока камер 3 и 4.

  в) Клапан камер  1 и 2 открывает вход газа из  верхней полости корпуса счетчика  в камеру 7. При подаче газа  в камеру 1 диафрагма 1 и 2 перемещается, вытесняя газ из камеры номер 2 в выходной парубок через щели в седле клапана. После приближения рычага диафрагмы к стенке камеры 2 диафрагма останавливается в результате отключения клапанного блока камер номер 1 и 2.

  г) Клапан камер  3 и 4 открывает вход газа из верхней полости корпуса счётчика в камеру 4. При подаче газа в камеру 4 диафрагма 3 и 4 перемешается и

  вытесняет газ из  камеры 3 в выходной патрубок через  щели в седле клапана. После  приближения рычага диафрагмы  к стенке камеры номер 3 диафрагма  останавливается в результате  отключения клапанного блока  3 и 4.

 Этот процесс повторяется  периодически. Счетный механизм  считает число ходов диафрагм (число циклов работы измерительного  механизма - n). За каждый цикл  вытесняется объем газа Vц равный сумме объемов камер 1, 2, 3, 4. Один полный оборот выходной оси (измерительного механизма) соответствует 16-ти циклам.

 

 

        Устройство и принцип действия турбинного счетчика газа.

        В турбинном газовом счётчике (рис. 2) колесо турбины приводится во вращение под воздействием потока газа, число оборотов колеса прямо пропорционально протекающему объему газа. Число оборотов турбины через понижающий редуктор и газонепроницаемую магнитную муфту передается на счетный механизм находящийся вне газовой полости. Счётный механизм показывает (по нарастающей) суммарный объем газа прошедший через прибор при рабочих условиях.

Рисунок-3

    Устройство турбинного счетчика газа СП:

1,10 — измеряемое поперечное  сечение; 2 — включение давления; 3 — магнитная муфта; 4 — счётный механизм; 5 — термо-измерительный зонд PT-100; 6 — контрольный термометр; 7 — канал выхода; 8 — датчики импульсов; 9 — колесо турбины; 11 — вытесняющее тело.

     На крайнем зубчатом колесе редуктора закреплен постоянный магнит, а вблизи колеса - два геркона, частота замыкания контактов первого пропорциональна скорости вращения ротора турбины, то есть скорости потока газа. При появлении мощного внешнего магнитного поля контакты второго геркона замыкаются, что используется для сигнализации о несанкционированном вмешательстве.

     Конструктивно турбинные счетчики газа, представляют собой отрезок трубы с фланцами, в проточной части которого последовательно по потоку расположен входной струйный выпрямитель, узел турбины с валом и опорами вращения. На корпусе счетчика установлен узел масляного насоса, с помощью которого в зону подшипников по трубкам подается жидкое масло. На корпусе турбины предусмотрены места для установки датчиков для измерения давления, температуры, импульсов.

    По степени автоматизации процесса измерений, а также обработки результатов измерений турбинные счетчики газа выпускаются в следующих вариантах комплектации:

  — для раздельных  измерений контролируемых параметров  с произвольно выбранными средствами  обработки результатов измерений  (счетными устройствами ручного  действия, микрокалькуляторами и  т.д.);

  — для полуавтоматических  измерений контролируемых параметров  с вычислительными устройствами  обработки результатов измерений  и устройствами с ручным вводом  значений условно-постоянных параметров, или ручной коррекцией результатов  измерений и вычислений;

  — для автоматических  измерений всех контролируемых  параметров с вычислительными  устройствами обработки измерительных  результатов.

Рисунок-4 Вид  турбинного счётчика

Турбинные счетчики газа СТГ 100-1600

Рисунок-5

          Турбинные счетчики газа СТГ предназначены для измерения объема природного газа и других неагрессивных сухих газов на газораспределительных станциях, газораспределительных пунктах, котельных и других узлах учета газа с целью его коммерческого учета.   Вид климатического исполнения счетчиков УХЛ, категория размещения 3 по ГОСТ 15150-69. Счетчики предназначены для эксплуатации при температуре измеряемой среды и окружающего воздуха от –30 до +60 °С.   Счетчики имеют магнитный датчик импульсов с электропитанием по «искробезопасной цепи», обеспечивающий дистанционную передачу сигналов на регистрирующие электронные устройства, количество сигналов пропорционально прошедшему объему газа, и могут использоваться совместно с электронными корректорами и другими взрывозащищенными устройствами.

        Технические характеристики

Рабочая среда — природный газ по ГОСТ 5542-87.

 Рабочее давление —  1,2 МПа.

 Максимальное давление  — 1,6 МПа.

 Температура измеряемой  среды и окружающего воздуха  — от –30 °С до +60 °С.

 Пределы относительной  погрешности: 

от Qmin до 0,2 Qmax — ±2 %;

 от 0,2 Qmax до Qmax — ±1 %.

 Порог чувствительности:

для СТГ–50–100, м³/ч — 0,033 Qmax;

для остальных счетчиков, м³/ч — 0,02 Qmax.

Межповерочный интервал — 6 лет.

       Устройство и принцип работы ротационных газовых счётчиков.

       В связи с увеличением различных видов газового оборудования возникла необходимость в измерительных приборах, которые обладали бы сравнительно большой пропускной способностью и значительным диапазоном измерений. И имели сравнительно небольшие габаритные размеры. Этим условиям удовлетворяют ротационные счётчики газа, которые дополнительно обладают следующими достоинствами: отсутствие потребности в электроэнергии, долговечность, возможность контроля исправности работы по перепаду давления на счетчике (во время его работы), не чувствительность к кратковременным перегрузкам. Ротационные счетчики газа широко применяют в коммунальном хозяйстве, особенно в отопительных котельных, а также на небольших и средних предприятиях.

      Ротационный (роторный) счетчик газа - камерный счетчик, в котором в качестве преобразовательного элемента применяются восьмиобразные роторы.

      Ротационный счетчик газа типа РГ состоит из:

     Корпуса , внутри которого вращаются два одинаковых восьмёркообразных ротора передаточного и счетного механизмов, связанных с одним из роторов. Под действием разности давлений газа эти роторы приводятся во вращение. Газ поступает через верхний входной патрубок и выходит через нижний выходной патрубок. При вращении роторы обкатываются своими боковыми поверхностями. Синхронизация вращения роторов достигается с помощью двух пар одинаковых зубчатых колес, укрепленных на обоих концах роторов в торцевых коробках вне пределов измерительной камеры. Для уменьшения трения и износа роторы постоянно смазываются маслом, залитым в торцевые коробки.