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
В зависимости от
конструкции, класса (объемов измеряемого
газа) измерительный механизм может
состоять из двух или четырех
камер. Принципиальная схема
Рисунок- 1
Рисунок-2
Диафрагменный газовый счётчик:
1 — корпус;
2 — крышка;
3 — измерительный механизм;
4 — кривошипно-рычажной механизм;
5 – клапаны верхние
газораспределительного
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
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
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
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
— для полуавтоматических
измерений контролируемых
— для автоматических
измерений всех контролируемых
параметров с вычислительными
устройствами обработки
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.
Объем газа вытесненный за пол оборота одного ротора, равен объему ограниченному внутренней поверхностью корпуса и боковой поверхностью ротора, занимающего вертикальное положение. За полный оборот роторов вытесняются четыре объема.
При изготовлении ротационных счетчиков газа особое внимание обращается на легкость хода роторов и уменьшение не учитываемых утечек газа через счетчик. Легкость хода, являющаяся качественным показателем малого трения в механизме, следовательно, малой потери давления в счетчике. Это обеспечивается установкой валов роторов на шариковые подшипники, сведением до минимума трения в редукторе и счетном механизме, а также рациональным выбором конструктивных размеров и частоты вращения роторов. Уменьшение утечек газа достигается тщательной обработкой и взаимной подгонкой внутренней поверхности корпуса и трущихся поверхностей роторов. Зазор между корпусом и прямоугольными площадками, расположенными на концах наибольших диаметров роторов, колеблется от 0,04мм до 0,1 мм в зависимости от типа счетчика. При изготовлении счетчиков особое внимание уделяется статической балансировке и обработке роторов.
Ротационные счетчики газа RVG G16-G250
Рисунок-6
Счетчики RVG предназначены для коммерческого и технологического учета объемов потоков очищенных и осушенных газообразных сред: природного газа, пропана, водорода, воздуха, азота и инертных газов. Максимальное рабочее давление — 1,6 МПа. Диапазон температур окружающей среды — от –40 °С до +70 °С; рабочей среды — от –30 °С до +70 °С. Счетчик RVG измеряет прошедший через него объем газа при рабочих условиях, т. е. не приведенный к стандартным условиям. Счетчики RVG предусматривают возможность работы с электронным корректором объема ЕК-260 и температурным корректором объема ТС-215 (ТС-210).
Устройство и принцип работы вихревых расходомеров (газовых счётчиков).
Вихревыми называются газовые счётчики, основанные на зависимости от расхода частоты колебаний давления, возникающих в потоке в процессе вихреобразования или колебания струи либо после препятствия определенной формы, установленного в трубопроводе, либо специального закручивания потока.
Свое название вихревые расходомеры (счётчики газа) получили от явления срыва вихрей, возникающих при обтекании потоком жидкости или газа препятствия. Это препятствие обычно выполняется в виде усеченной трапецеидальной призмы (рис. 8.9). Позади тела обтекания располагается чувствительный элемент, воспринимающий вихревые колебания.
К достоинствам вихревых счётчиков газа следует отнести: отсутствие подвижных частей, независимость показаний от давления и температуры, большой диапазон измерений, частотный измерительный сигнал на выходе, возможность получения универсальной градуировки и сравнительно небольшая стоимость.
К недостаткам вихревых газовых счётчиков относятся значительные потери давления (до 30-50 кПа) и ограничения возможностей их применения: они не пригодны при малых скоростях потока газа, для измерения расхода в загрязненных и агрессивных средах.
Рисунок-7
Схема вихревого первичного преобразователя расхода (СИ — устройство счета импульсов в вихревом счётчике газа).
Рассмотрим
пример вихревого расходомера-
Вихревой расходомер-счетчик газа ИРВИС-РС4 (до 2006 г. название ВРСГ-1) представляет собой комплектный, законченный узел коммерческого (технологического) учета газа, аттестованный органами Госстандарта.
ИРВИС-РС4 предназначен для ведения коммерческих расчетов между поставщиком и потребителем газа.
ИРВИС-РС4 выпускается
в нескольких модификация,
ИРВИС-РС4-ППС – измерение природного газа, азота, углекислого газа и др. очищенных, осушенных газов.
ИРВИС-РС4-ДДП – измерение попутного нефтяного газа, воздуха и др. газов, имеющих высокое содержание влаги и твердых примесей.
ИРВИС-РС4-Пар - измерение водяного пара и др. газов с температурой до +250 °С.
Исполнение "Тяни-Толкай"
- измерение расхода газа на
входе в АГНКС, а также учет
прямых и обратных токов
Основные достоинства
-Высокая точность измерений
-Широкий диапазон измерений
-Стабильность метрологических характеристик
-Возможность работы на нестационарных потоках
-Нечувствительность к гидравлическим ударам
-Стойкость к загрязнениям
-Простота монтажа
-Простота и удобство в эксплуатации
-Отсутствие подвижных частей, подверженных износу
Принцип действия
Принцип действия расходомера-счетчика газа ИРВИС-РС4 основан на измерении частоты образования вихрей, возникающих в потоке газа при обтекании неподвижного тела (генератор вихрей). Детектирование вихрей в зависимости от модификации счетчика происходит двумя типами чувствительных элементов: термоанемометром и датчиком пульсаций давления. Благодаря тому, что чувствительные элементы детекторов вихрей вынесены из потока газа и размещены в канале перетока тела обтекания, расходомеры-счетчики ИРВИС-РС4 отличаются повышенной стойкостью к загрязнению газа. Для приведения измеренного объема газа к стандартным условиям по ГОСТ-2939 используются сигналы от встроенных датчиков давления и температуры.
Функциональные характеристики
Рабочий газ
Диаметры условного прохода 27, 50, 80, 100, 150, 200, 300 мм
Диапазон измеряемых расходов
газа при рабочих
условиях
Давление измеряемого газа (абс.) от 0,05 до 76 МПа
Температура измеряемого газа от -40 до +250°С
Температура окружающей среды от -40 до +45°С
Питание
Взрывозащита
Межповерочный интервал 2 года
Методика периодической поверки безпроливная (имитационная)
Отсутствие подвижных частей, подверженных износу, самоочищение генератора вихрей (тела обтекания) за счет срыва вихрей, вынос детекторов вихрей из потока газа в канал перетока обеспечивают высокую стабильность метрологических характеристик счетчика ИРВИС-РС4 во время эксплуатации. Использование частотного вихревого сигнала, математический фильтр разработки НПП "Ирвис" обеспечивают высокую точность измерений, отсутствие дрейфа нуля и явления "самоход". Благодаря тому, что НПП "Ирвис" имеет образцовую метрологическую базу, обеспечивающую возможность исследования и градуировки приборов во всем диапазоне расходов, температур и давлений, а также исследовать приборы при измерении пульсирующих потоков газа, приборы производства НПП "Ирвис" не имеют дополнительной погрешности связанными различиями условий градуировки и условий эксплуатации расходомеров-счетчиков газа "ИРВИС-РС4".
Первичный преобразователь.
Первичный преобразователь представляет собой отрезок трубопровода с фланцами в котором установлено тело обтекания, датчики температуры и давления, плата вычислителя. Тело обтекания представляет собой цилиндр специальной формы. В затененной части цилиндра, поперек потока газа выполнен канал перетока, в котором установлен чувствительный элемент детектора вихрей. Благодаря тому, что чувствительный элемент является детектором работающим в режиме "да", "нет" его замена возможна в процессе эксплуатации и не ведет к внеочередной периодической поверке прибора. Датчик давления представляет собой первичный преобразователь абсолютного давления, термокомпенсированый во всем диапазоне рабочих температур, с нормированным токовых выходом 4...20 мА. Датчик температуры представляет собой первичный преобразователь температуры термосопротивление платиновое с нормирующим усилителем 4...20мА. Плата вычислителя по трем измеренным сигналам определяет текущий объемный расход, приведенный к стандартным условиям и накапливает, в энергонезависимой памяти, нарастающим итогом значение прошедшего объема газа. По цифровой линии связи передает информацию об измеряемых параметрах и накопленном объеме газа на специализированный регистратор - "БИП" (блок интерфейса и питания).
Регистратор.
Регистратор ведет архивацию измеряемых параметров(глубина архива 100 суток), формирует отчетную ведомость, обеспечивает питание первичного преобразователя по искробезопасным электрическим цепям. Съем информации с регистратора возможен несколькими способами.
- Подключение принтера к стандартному LPT порту и распечатка на бумажный носитель.
- Передача на АСУ через
стандартный цифровой
- Перенос информации на
персональный компьютер при
-карты, входящей в базовый комплект поставки.
- Для оперативного контроля, регистратор укомплектован ЖКИ индикатором отображающим текущие измеряемые параметры, накопленный объем газа и др. параметры работы прибора.
Для исключения дополнительной погрешности, вызванной изменением состава рабочего газа, с клавиатуры, расположенной на лицевой панели регистратора, реализована возможность изменения состава газа внесенного в память прибора. От несанкционированного доступа данная функция защищается паролем надзорной организации. Для ведения достоверного учета все вмешательства в установочные величины отображаются в архиве "констант". При выходе прибора из строя учет газа ведется по условно-постоянным значениям вносимым в память прибора по взаимному согласованию поставщика и потребителя газа.
Монтаж и установка
Первичный преобразователь расходомера-счетчика газа ИРВИС-РС4 может быть установлен в горизонтальный, вертикальный или наклонный трубопровод. В связи с тем, что расходомер практически не загромождает проход трубопровода в месте установки первичного преобразователя не требуется организация обводного байпасного канала. Для удобства монтажа в базовый комплект поставки включен монтажный комплект включающий в себя ответные фланцы, габаритную катушку имитатора, уплотнительные кольца, крепеж, 10 м. соединительного кабеля . Для снижения требований к квалификации монтажной организации и повышения точности измерений в комплект поставки может быть включен прямолинейный измерительный участок, аттестованный заводом изготовителем ( вариант "врезки" "З" Приложение 10 Руководства по эксплуатации).
Рисунок-8
Жидкостные газовые счетчики.
Так же существуют жидкостные счётчики газа. Это одни из самых точных газовых счетчиков. Но из – за сложности их конструкции, и сложности в обслуживании подобные счетчики в основном применяют в лабораторных условиях. Работают жидкостные счётчики газа на принципе скорости выталкивания определенных газовых субстанций, в определенных порциях, из определенной жидкостной субстанции (в основном из дистиллированной воды). Порции выталкивания газовой субстанции из жидкостной задаются лопатообразным валом специальной формы.
Ультразвуковой жидкостный счетчик Daniel модели 3804
Ультразвуковой жидкостный счетчик Daniel модели 3804 предназначен для точного измерения расхода жидких веществ в условиях, где надежность имеет критическое значение. Он повышает рентабельность благодаря исключительной повторяемости и линейности измерений во всем диапазоне расхода, уменьшив объем потерь неучтенной жидкости. Ультразвуковой счетчик Daniel модели 3804 – первый в семействе жидкостных счетчиков Daniel серии 3800. Это четырехлучевой врезной ультразвуковой счетчик, измеряющий время прохождения ультразвуковых импульсов через жидкость в четырех параллельных плоскостях. В каждый из четырех каналов встроено два ультразвуковых датчика. Эти два датчика действуют поочередно в качестве передатчика и приемника. Разность времени прохождения импульсов в направлении по потоку и против него прямо пропорциональна измеренной скорости жидкости.
Особенности и преимущества оборудования:
-Уменьшение потерь неучтенной жидкости благодаря четырехлучевой хордовой конструкции, обеспечивающей линейность +/-0,15%
-Экономия энергозатрат благодаря снижению потерь давления, а следовательно сокращению затрат на энергоснабжение насосов
-Взрывозащищенное исполнение электроники и искробезопасность преобразователей
-Уменьшение измерительных участков и сокращение денежных затрат благодаря ширине диапазона > 20:1
-Сокращение затрат на обслуживание с возможностью замены преобразователей всего за 2 минуты
- Сокращение затрат на запасные части благодаря использованию одинаковых компонентов в приборах разных размеров
Рисунок-9
Бытовые и коммунально бытовые счетчики газа, выпускаемые промышленностью:
Счетчики газа СГМН-1 G4, G6 (УП «Минский механический завод им. С. И. Вавилова»)
Газовые счётчики СГМН-1 G6 (ООО «Новогрудский завод газовой арматуры»)
Счетчики газа СГД-2,5 (ООО «Новогрудский завод газовой арматуры»)
Газовые счетчики СГБ-G2,5, G4-1 (ЗАО «Сигнал-Прибор»)
Счотчики газа СГБ-G2,5, G4 Сигнал (ЗАО «Сигнал-Прибор»)
Газовые счотчики СГБ-G6 (ЗАО «Сигнал-Прибор»)
Газосчётчики СГК-1,6, -2,5, -4 ( ФГУП ВПО «Точмаш»)
Газосчетчики СГК-4-1 (ОАО «Электроприбор»)
Газосчотчики СГ-1 (ОАО «Релеро» (НПО им. Попова))
Расходомеры газа NPM-G1,6, G2,5, G4 (ЗАО «Газдевайс»)
Газовые расходомеры Gallus 2000 G1,6, G2,5, G4 («Actaris»)
Газовые счётчики G6-RF («Actaris»)
Счётчики газа G10, G16, G25, G40 («Actaris»)
Газовые счетчики BK-G1,6, G2,5, G4 (ООО «ЭЛЬСТЕР РусГазПрибор»)
Счетчики газа BK-G6, G10, G16, G25 (ООО «Krom Schroder»)
Счотчики газа РЛ-4, -6 (ОАО «Ивано-Франковский завод “Промприбор”»)
Газовые счотчики РГА G10, G16, G25 (ОАО «Ивано-Франковский завод “Промприбор”»)

- Счетчики ультразвуковые
- США
- США
- США в 20-30е годы XX века
- США в 20 веке
- США в годы экономического кризиса в 1929-1933 гг
- США в межвоенный период
- Счетная палата РФ — орган государственного финансового контроля
- Счетная палата Тюменской области
- Счетная палата Украины
- Счетный комитет РК
- Счет производства
- Счетчик Гейгера—Мюллера
- Счетчики