Счётчик газа

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Бытовой газосчётчик
Gas meter.jpg

Счётчик газа (газовый счётчик) — прибор учёта, предназначенный для измерения количества (объёма), реже — массы прошедшего по газопроводу газа. Соответственно, количество газа, как правило, измеряют в кубических метрах (м³), редко — в единицах массы, килограммах или тоннах (в основном — технологических газов).
Приборы, позволяющие измерять или вычислять проходящее количество газа за единицу времени (расход газа), называются расходомерами или расходомерами-счетчиками. Чаще всего расход газа измеряют в кубических метрах в час (м³/ч).
Счетчики газа с несколько худшими точностными характеристиками, предназначенные для технологического или внутрихозяйственного учёта и не применяемые для коммерческого учёта, часто называют квантометрами (калька с англ. Quantometers).

Технические характеристики бытовых счетчиков газа[править | править вики-текст]

Характеристики диафрагменных счётчиков газа типоразмеров G 1,6; G 2,5; G 4

  • Диапазон рабочих расходов:
 0,016 м3/ч до 2,5 м3/ч (G1,6);
 0,025 м3/ч до 4,0 м3/ч (G2,5);
 0,04 м3/ч до 6,0 м3/ч (G4).
 рабочей среды минус 30 0С плюс 50 0С
 окружающей среды минус 40 0С плюс 50 0С
  • Потеря давления < 200 Па.
  • Межповерочный интервал — 10 лет.
  • Погрешность измерения:
 ±3 % в диапазоне расходов от Qмин. до 0,1 Qном.
 ±1,5% в диапазоне расходов от 0,1 Qном. до Qмакс. включительно
  • Порог чувствительности счётчика газа: 0,0032 м3/ч.
  • Габаритные размеры прибора — 212 мм х 195 мм х 155 мм.
  • Масса счётчика — 1.9 кг.
  • Срок службы не менее 24 лет

Методы измерения объема и расхода газа[1][2][3][править | править вики-текст]

Прямой метод измерения объема[править | править вики-текст]

В этом случае одна или чаще несколько измерительных камер известного объема попеременно заполняются проходящим потоком газа со стороны входа и опорожняются на выход. Прошедший через устройство объем газа пропорционален количеству циклов наполнения-опорожнения. Данный метод используется в барабанных, мембранных (камерных), ротационных счетчиках газа.
Расход газа вычисляется дифференцированием объема по времени.

Косвенный метод измерения объема[править | править вики-текст]

В этом случае измеряется расход газа через прибор, путем измерения, например, скорости потока газа через известную площадь сечении. Для измерения скорости потока применяются как механические устройства (различные крыльчатки, турбинки и т. п.), так и иные способы. Например, измерение скорости потока с помощью ультразвука, термоанемометра, детектирования вихрей на теле обтекания, измерения перепада давления на сужающем устройстве, измерения скоростного напора потока газа и т. д.[1][3]
Для корректного применения данного метода необходимо в зоне измерения выравнять скорость потока газа по его сечению и направлению, для чего применяются различные устройства подготовки потока (струевыпрямители, конденсаторы потока, турбулизаторы), как в виде отдельных устройств, так и как составная часть самих приборов.
Для снижения погрешности различие скоростей потока газа по сечению (эпюра скоростей), например, из-за торможения слоев газа у стенок, может учитываться прибором при вычислении расхода газа по скорости его потока.
Объем прошедшего через сечение прибора газа вычисляется интегрированием расхода по времени.

Классификация счётчиков газа по принципу действия[править | править вики-текст]

Барабанный[править | править вики-текст]

Используется в основном в лабораторных целях в качестве образцовых средств измерения. При вращении барабана под воздействием давления секции барабана поочередно заполняются газом и, дойдя до выхода, опорожняются (по принципу вроде револьверного). Объем газа, прошедшего через счетчик, пропорционален числу оборотов барабана. Вращение барабана через механическую передачу передается на счётное устройство (циферблат). Диапазоны измерения, в зависимости от типоразмеров, от единиц л/ч до 10…20 м³/ч. Характеризуются высокой точностью измерения, основная погрешность до 0,15…0,2 %.

Вихревой[2][3][править | править вики-текст]

Используется подсчёт периодичности возникновения вихрей вокруг обтекаемого потоком газа тела (см. Вихревой расходомер), частота которых пропорциональна скорости потока. Для детектирования вихрей используются пьезоэлектрические или термоанемометрические датчики-детекторы.
Применяются приборы с диаметрами проточной части от 15…27 до 300 мм, максимальным расходом Qмакс от 50…70 до 12 000 м3/ч и диапазоном измерения от 1:10 до 1:60 (при давлении среды, близком к атмосферному)[3]. С увеличением давления среды максимальный расход и диапазон измерения увеличиваются практически прямо пропорционально давлению.
Объем газа вычисляется интегрированием объемного расхода по времени.

Достоинства:[2][3]

  • высокие (относительно диаметра) максимальные расходы;
  • широкий диапазон измерения, особенно на больших давлениях;
  • отсутствие механических подвижных частей и, как следствие, пониженная чувствительность к загрязнению измеряемой среды

Недостатки:[2][3]

  • недостаточно низкие минимальные измеряемые расходы Qмин;
  • потребность во внешнем электрическом питании и, как следствие, сложность автономного применения;
  • необходимость подготовки потока — требования к участкам трубопровода до и после счётчика (измерительным участкам ИУ)

Левитационный[править | править вики-текст]

Используется принцип тахометра на газовых подшипниках.

Мембранный (камерный, диафрагменный)[править | править вики-текст]

Самый распространённый тип счетчика газа. Первый патент на прибор такого типа был получен в Англии в 1844 году. Счетчик механического типа. Принцип действия основан на перемещении подвижных мембран камер при поступлении газа в прибор. Впуск и выпуск газа вызывает попеременное перемещение мембран и через комплекс рычагов и редуктор приводит в действие счётный механизм.
Счётчики этого типа применяются для максимальных расходов Qмакс от 2,5 до 100 м3/ч. Эти счётчики отличаются широким диапазоном измерения до 1:100.

Достоинства:

  • широкий диапазон измерения;
  • большой межповерочный интервал (МПИ) — до 10 лет;
  • возможность автономной работы

Недостатки:

  • крупные габариты, особенно для счётчиков на большие расходы;
  • невысокое максимальное давление измеряемого газа — до 0,5 бар;
  • чувствительность к механическому загрязнению измеряемой среды

Основанный на методе перепада давления на сужающем устройстве[2][править | править вики-текст]

Типы сужающих устройств: диафрагмы, трубы и сопла Вентури, осредняющие трубки Аннубар и Торбар и т. д. При протекании потока через сужающее устройства образуется перепад давления между участками трубопровода до и после сужающего устройства. Перепад давления пропорционален квадрату расхода. Измеряется одним (или несколькими, для расширения диапазона измерения) дифференциальными манометрами. Объем прошедшего через прибор газа вычисляется интегрированием расхода газа по времени.

Термоанемометрический расходомер[править | править вики-текст]

Принцип измерения основан на зависимости теплоотдачи нагретого элемента, помещённого в поток, от скорости течения потока.

Ротационный[2][править | править вики-текст]

Счетчик механического типа. Два ротора располагаются в измерительной камере поперек потока газа. При поступлении газа на вход счетчика оба ротора под его напором приходят во вращение. Форма роторов (в сечении напоминающая цифру 8) и сечение измерительной камеры рассчитывается таким образом, чтобы при вращении ротор одним концом описывал профиль поверхности стенки измерительной камеры, а другим концом описывал профиль поверхности второго, вращающегося навстречу ротора. В начальном положении ротора располагаются под углом 90° друг к другу, это взаимное положение фиксируется двумя колесами-синхронизаторами, установленными на осях роторов. Эти же колеса обеспечивают строго синхронное вращение роторов. При вращении оба ротора попеременно отсекают определенный объем газа (порцию), заключенный между ротором и стенкой измерительной камеры и перепускают его на выход счетчика. Объем прошедшего через счетчик газа пропорционален количеству порций и, соответственно, пропорционален числу оборотов роторов. Вращение ротора с его оси через механическую передачу (редуктор, магнитная муфта, система шестерен) передается на счетный механизм, в котором происходит накопление количества прошедшего газа.
Применяются для максимальных расходов Qмакс от 10…16 до 650…1000 м3/ч (реже — в бытовом секторе для Qмакс 4…10 м3/ч), с шириной диапазона расходов от 1:20 до 1:250.

Достоинства:[2]

  • широкий диапазон расходов;
  • более высокая точность при резко изменяющихся расходах;
  • высокая точность;
  • компактность монтажа

Недостатки:[2]

  • более высокая цена, по сравнению с турбинным;
  • меньшие возможные диаметры и меньшие возможные типоразмеры;
  • шумность;
  • чувствительность к механическим загрязнениям среды;
  • чувствительность к пневмоударам

Струйный[править | править вики-текст]

В электронном преобразователе вычисляется количество прошедшего газа через струйный генератор.

Турбинный[2][править | править вики-текст]

Счетчик механического типа. Конструктивно представляет собой отрезок трубы, в проточной части которого последовательно по потоку расположена турбина с валом и подшипниковыми опорами вращения. Газ, проходящий через измерительную камеру счетчика, вращает турбину, скорость вращения которой пропорциональна скорости потока и, соответственно, расходу газа. Вращение турбины через механическую передачу (червяк, редуктор, магнитная муфта, система шестерен) передается на счетный механизм, на котором механически интегрируется по времени и накапливается объём прошедшего газа[2]. Применяются для максимальных расходов Qмакс от 100 до 10000 м3/ч, с шириной диапазона расходов от 1:10 до 1:50. Достоинства:[2]

Недостатки:[2]

Ультразвуковой[2][править | править вики-текст]

Ультразвук, пускаемый по ходу движения газа, и ультразвук, пускаемый против хода потока газа, имеют разницу скорости движения, которая пропорциональна скорости движения газа. Сравнивая их, получают скорость потока и, соответственно, расход и объём прошедшего газа.
Самые простые и недорогие приборы такого типа небольших диаметров имеют одну пару ультразвуковых излучателей, расположенных друг напротив друга по оси прибора или на противоположных стенках под углом к потоку. Или, как вариант, на одной стенке. В этом случае ультразвуковая волна от одного излучателя отражается от противоположной стенки и попадает на второй, парный. И наоборот, от второго к первому. Также в прибор встраивается температурный датчик для приведения измеряемой среды к стандартным условиям по ГОСТ 2939-63. Некоторые приборы могут содержать энергонезависимую память и позволяют хранить данные о расходе за несколько месяцев.
Более сложные и дорогие приборы больших диаметров имеют несколько пар излучателей, расположенных радиально на стенках прибора под углом к потоку, что позволяет более точно определять среднюю скорость потока по сечению[2].

Достоинства:[2]

  • компактные размеры
  • точность
  • простата монтажа
  • надежность
  • широкий диапазон измерения
  • высокое максимальное давление измеряемого газа до 100 кПа

Недостатки:[2]

  • относительно высокая стоимость для типоразмеров G1,6 и G2,5

Прочие[править | править вики-текст]

Применяются значительно реже вышеперечисленных и используются чаще всего в научных изысканиях.

Классификация счётчиков газа по их пропускной способности[править | править вики-текст]

Пропускная способность — диапазон расходов, в котором обеспечивается заявленная производителем погрешность измерения счетчика.
Максимальный расход (Qмакс) большинством производителей выбирается из ряда 1; 1,6; 2,5; 4; 6(6,5) с множителем 10n, м3/ч.
Значением минимального расхода(Qмин) характеризуется ширина диапазона измерений счетчика. Принято определять ширину диапазона измерений как соотношение Qмин/Qмакс. У выпускаемых в настоящее время счетчиков ширина диапазона составляет от 1:10 до 1:250 и шире.
От Qмин следует отличать чувствительность (характеристика, как правило, механических приборов) — такой самый минимальный расход, при котором счетный механизм еще находится в движении и происходит изменение его показаний, но погрешность такого измерения не соответствует нормативной.
По максимальной пропускной способности счетчики газа условно разделяются на бытовые, коммунально-бытовые и промышленные.

Бытовые[править | править вики-текст]

С максимальной пропускной способностью от 1 до 6 м³/ч. Чаще всего используют в квартирах, домах, офисах, небольших топочных для локального учёта потребления газа.
Это, как правило, небольшие мембранные (камерные, диафрагменные), реже ультразвуковые, струйные, небольшие ротационные счетчики газа (см. раздел Классификация счётчиков газа по принципу действия)

Коммунально-бытовые[править | править вики-текст]

С максимальной пропускной способностью от 10 до 40 м³/ч. Применяются для учёта потребления газа небольшими котельными, технологическими установками и т. п.
Это, как правило, более крупные мембранные (камерные, диафрагменные), ротационные, ультразвуковые, струйные счетчики газа.

Промышленные[править | править вики-текст]

С максимальной пропускной способностью свыше 40 м³/ч.
В основном используются на узлах учёта крупных потребителей — газовых котельных, промышленных и сельхозпредприятий, узлах учёта газораспределительных сетей (ротационные, турбинные, вихревые, ультразвуковые, струйные счетчики газа), на магистральных сетях (сужающие устройства, турбинные, вихревые, ультразвуковые счетчики газа)

См. также[править | править вики-текст]


Примечания[править | править вики-текст]