Wie und auf welche Weise wird der Gasdurchfluss gemessen: Messmethoden + Übersicht über alle Arten von Gasdurchflussmessern
Durchflussmesser ist ein Gerät zur Messung des Volumens oder Massendurchflusses eines Stoffes, einschließlich Erdgas, brennbaren, korrosiven Gasen und Luftzerlegungsprodukten. Die Berechnung von Durchflussmengen in Industriebetrieben oder im Alltag kann ohne Einschaltung von Spezialisten durchgeführt werden.
Als nächstes erklären wir Ihnen, wie und in welchen Mengen Gas gemessen wird, beschreiben die Instrumente, die zu diesem Zweck verwendet werden, und betrachten auch die wichtigsten Methoden zur Bestimmung des Gasdurchflusses.
Der Inhalt des Artikels:
Direkte Methode zur Messung des Gasverbrauchs
Das Gasvolumen wird in Kubikmetern berechnet; andere Masseneinheiten wie Tonnen oder Kilogramm werden seltener verwendet, meist für Prozessgase.
Die direkte Methode ist die einzige Methode, die eine direkte Messung des durchströmenden Gasvolumens ermöglicht.
Zu den Schwächen von Instrumenten, die den Volumen- oder Massenstrom eines Stoffes berechnen, gehören:
- Begrenzte Leistung von Durchflussmessern unter kontaminierten Gasbedingungen.
- Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls aufgrund einer Teilströmungsbehinderung oder eines pneumatischen Schocks.
- Hohe Kosten für Drehzähler im Vergleich zu anderen Geräten.
- Große Geräteabmessungen.
Die zahlreichen Vorteile dieser Methode überwiegen die aufgeführten Nachteile, weshalb sie gemessen an der Anzahl der installierten Zähler am weitesten verbreitet ist.
Dazu gehören die direkte Messung des Gasvolumens und die Unabhängigkeit von Verzerrungen im Durchflussdiagramm sowohl am Einlass als auch am Auslass, was eine Reduzierung ermöglicht UUG. Die Bereichsbreite beträgt bis zu 1:100. Zu diesem Zweck werden Membran- und Rotationsgeräte verwendet. Sie können in Räumen mit installierten Impulskesseln eingesetzt werden.
Indirekte Messmethoden
Bei diesen Methoden wird beispielsweise die Fließgeschwindigkeit eines Stoffes durch eine gegebene Querschnittsfläche berechnet. Um möglichst genaue Ergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, die Gasgeschwindigkeit anzugleichen.
Messung des Gasdurchflusses durch Differenzdruck
Eine der gebräuchlichsten und am häufigsten untersuchten Gasströmungsmethoden, die auf der Verwendung einer Drosselvorrichtung basiert, bietet mehrere Vorteile, darunter die Einfachheit des Strömungswandlermechanismus, dessen Wirkung auf die Messung des Druckabfalls der durchströmenden Substanz abzielt lokale Einschränkung in der Gasleitung. Keine Berechnungen erforderlich Durchflussmesser steht.
Trotz vollständiger wissenschaftlicher und technischer Grundlage weist diese Messmethode mehrere wesentliche Nachteile auf – einen kleinen Messbereich, der selbst unter Berücksichtigung von Mehrbereichs-Drucksensoren einen Wert von 1:10 nicht überschreitet.
Hydraulischer Widerstand in Gasleitungen Erhöhen Sie die Sensibilität für den Zeitplan der Änderungen inDurchschnitt Geschwindigkeiten entlang der Tiefe oder Breite der Strömung am Eingang der Membran.Die Länge der geraden Abschnitte vor den Verengungseinrichtungen muss mindestens 10 Durchmesser DN der Rohrkonstruktion betragen.
Hochgeschwindigkeitsmethode zur Kostenermittlung
Für dieses Verfahren werden Turbinenwandler verwendet. Diese Geräte haben mehrere Vorteile, darunter geringe Größe und Gewicht sowie einen in ihrer Kategorie erschwinglichen Preis.
Diese Geräte sind unempfindlich gegenüber pneumatischen Stößen. Der Bereich der Durchflussmesswerte beträgt bis zu 1:30, was den gleichen Indikator für Drosselgeräte deutlich übertrifft.
Zu den Nachteilen zählen eine, wenn auch unbedeutende, Empfindlichkeit gegenüber Strömungsstörungen am Ein- und Auslass des Geräts sowie Abweichungen der Messergebnisse von pulsierenden Gasströmen. Bei geringen Durchflussraten im Bereich von 8 bis 10 m3/h, Durchflussmesser sind außer Betrieb.
Ultraschall-Messverfahren
Akustische Durchflussmesser, die die Gasmenge messen, erfreuen sich großer Beliebtheit, insbesondere im kaufmännischen Rechnungswesen, hat mit der Entwicklung der Mikroelektronik zugenommen. Akustische Durchflussmesser haben keine beweglichen oder in die Strömung hineinragenden Teile, was ihre Zuverlässigkeit deutlich erhöht.
Die Messung erfolgt über einen weiten Wertebereich, da das Gerät über einen langen Zeitraum mit der eingebauten Stromquelle betrieben werden kann. Haushaltsgeräte erfüllen nicht alle notwendigen Anforderungen, da zur Vermeidung des Einflusses von Gasströmungsverzerrungen auf die Berechnungsergebnisse ausschließlich Mehrstrahl-Ultraschall-Durchflussmesser eingesetzt werden müssen.
Klassifizierung von Durchflussmessern nach Funktionsprinzip
Durchflussmesser unterscheiden sich in mehreren Parametern, darunter Druck, Art des verwendeten Gases und Temperaturbedingungen. Das Gerät sollte abhängig von den Einsatzbedingungen sowie den zugewiesenen Aufgaben ausgewählt werden.
Messgeräte bestehen aus Teilen wie einem für den Differenzdruck verantwortlichen Aufnehmer, einem Verbindungselement und einem Manometer.
Typ Nr. 1 – Tintenstrahl Selbstgenerator Durchflussmesser
Diese Art von Durchflussmesser, der auch zur Messung des Erdgasdurchflusses konzipiert ist, weist mehrere charakteristische Merkmale auf. Das Gerät unterliegt einer negativen Rückkopplung; die Häufigkeit der Düsenverbindungen hängt vom Gasfluss ab.
Auf der Basis von Strahldurchflussmessern hergestellte Messgeräte werden ohne Vorprüfung für die kaufmännische Abrechnung verwendet.
Strahldurchflussmesser Selbstgenerator Typ ist anfällig für Verstopfungen; zu seinen Nachteilen gehört auch die Instabilität der Umwandlungsrate.
Diese Geräte haben ähnliche Nachteile wie Vortex-Geräte:
- Abhängigkeit von der Verzerrung des Geschwindigkeitsdiagramms, sofern es in Verbindung mit Verengungsgeräten verwendet wird;
- massive Druckverluste sind irreversibel;
- der Hauptteil des Durchflussmessers hat riesige Abmessungen;
- erhebliche Instabilität des Umrechnungskurses.
Vorteile Selbstgenerator Durchflussmesser unterscheiden sich nicht von einem Wirbelgerät, abgesehen von der Fähigkeit, mit kontaminierten Gasen zu arbeiten.Diese Durchflussmesser haben in der kaufmännischen Buchhaltung keine weit verbreitete praktische Anwendung gefunden.
Typ Nr. 2 – Wirbeldurchflussmesser-Zähler
Zu den Stärken der Geräte zählen die Genauigkeit der Messungen, die Unempfindlichkeit gegenüber Schmutz und Luftstößen, die einfache Bedienung und das Fehlen beweglicher Teile.
Es sind auch erhebliche Nachteile bei der Verwendung dieser Art von Durchflussmessern bekannt – erhöhte Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Vibrationen, Druckverlust. Rohrdurchmesser sollte im Bereich von 15-30 cm liegen.
Typ Nr. 3 – Ultraschall-Durchflussmesser
Das Gerät, auch Akustikgerät genannt, hat mehrere unbestreitbare Vorteile:
- Mangel an hydraulischem Widerstand;
- Das Gerät verfügt über keine beweglichen Teile, was seine Zuverlässigkeit erhöht.
- erhöhte Festigkeit des Mechanismus;
- schnelle Aktion.
Diese Art von Durchflussmesser basiert auf der Bestimmung der Differenz der Signallaufzeit.
Diagonal zueinander angeordnete Ultraschallsensoren übernehmen die Funktion eines Empfängers und eines Senders. Durch die Verwendung mehrerer Kanäle wird die Verformung des Strömungsprofils ausgeglichen.
Typ Nr. 4 – Trommeldurchflussmesser
Diese Gerätekategorie wird in der Regel für die Laborforschung verwendet. Durch den bei der Trommelrotation entstehenden Druck werden die Abschnitte mit Gas gefüllt und anschließend entleert.
Die Anzahl der Umdrehungen der Trommel ist proportional zu den Kubikeinheiten des Gases, der Indikator wird auf das Zifferblatt der Zählstruktur übertragen. Trommeldurchflussmesser verfügen über eine hohe Messgenauigkeit.
Typ Nr. 5 – Levitation Geräte
Der bewegliche Teil des Drehzahlmessers dreht sich in Lagern, die Geschwindigkeit entspricht dem Gasvolumenstrom. Die Geschwindigkeit der Kreisbewegung wird über einen Sekundärwandler in ein elektrisches Signal umgewandelt, die Ergebnisse werden auf der Anzeige angezeigt.
Levitation Die Geräte sind für die kommerzielle Messung des Erdgasverbrauchs sowohl im Haushalt als auch für Versorgungszwecke gefragt.
Typ Nr. 6 – Membranzähler
In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde in England ein Patent für die Herstellung eines der gebräuchlichsten Gasmessgeräte erteilt.
Das Funktionsprinzip eines mechanischen Durchflussmessers basiert auf der Änderung der Position beweglicher Kammermembranen im Moment des Gaseintritts. Beim Ein- und Austritt der Substanz kommt es zu einer abwechselnden Bewegung.
Der Antrieb der Zählvorrichtung erfolgt über ein System aus Getrieben und Hebeln. Die Mechanismen verfügen über einen großen Messwertbereich – bis zu 1:100.
Typ Nr. 7 – Rotationsgeräte
Bei einem mechanischen Gerät befinden sich in der Messkammer zwei Rotoren, die sich unter dem Druck der Substanz zu bewegen beginnen.Die rotierenden Teile stehen im rechten Winkel zueinander, ihre Ausgangsposition wird durch Synchronräder fixiert.
Die Gasmenge ist proportional zur Drehzahl der Rotoren. Mit Hilfe einer Magnetkupplung und eines Getriebes wird die Drehung des Rotors auf ein Zählgerät übertragen, das für die Akkumulation des Volumens der durchgelassenen Substanz verantwortlich ist.
Zu den Hauptvorteilen von Rotationsdurchflussmessern gehören die hohe Messgenauigkeit, die Kompaktheit des Geräts und ein breites Spektrum an Durchflussmessungen. Zu den Nachteilen zählen der Lärm des Mechanismus, seine hohen Kosten und die Empfindlichkeit gegenüber äußeren Faktoren, einschließlich Umweltverschmutzung.
Typ Nr. 8 – Turbinen-Durchflussmesser
Das mechanische Gerät hat die Form eines Rohrstücks; im Inneren des Durchflussmessers befindet sich eine Turbine mit einer Welle und beweglichen Stützen. Das Kraftgerät bewegt sich aufgrund der Substanz, die durch die Messkammer strömt.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Mechanismus entspricht der Strömungsgeschwindigkeit und dem Gasverbrauch. Das angesammelte Volumen spiegelt sich im Zählwerk wider, die Übertragung auf dieses erfolgt mechanisch über ein Getriebe oder Zahnradsystem.
Zusätzlich zu den aufgeführten Geräten gibt es noch weitere Geräte, die jedoch in der Regel in der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt werden. Sie sind praktisch nicht im kommerziellen Bereich tätig.
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Instrumente zur Messung von Gasmengen
Geräte zur Messung des Gasdurchflusses werden je nach Berechnungsmethode in mehrere Kategorien eingeteilt. Geschwindigkeitswerte werden verwendet, um die Volumenzahl des untersuchten Mediums zu bestimmen. Diese Geräte verfügen über keine Messkammern. Der sensible Teil ist Laufrad (tangential oder axial), der durch den Stofffluss in Rotation versetzt wird.
Volumenzähler sind weniger abhängig von der Art des Produkts. Zu ihren Nachteilen zählen die Komplexität des Designs, der hohe Preis und die beeindruckenden Abmessungen. Das Gerät besteht aus mehreren Messkammern und ist komplexer aufgebaut. Diese Art von Geräten ist in verschiedene Typen unterteilt: Kolben, Klinge, Zahnrad.
Es ist eine weitere Klassifizierung von Gasmengenzählern bekannt, die drei Gerätetypen umfasst: Dreh-, Trommel- und Ventilgeräte.
Rotorzähler haben einen hohen Durchsatz. Ihre Wirkung basiert auf der Berechnung der Anzahl der Umdrehungen der Schaufeln im Inneren des Geräts, der Indikator entspricht dem Gasvolumen. Zu ihren Hauptvorteilen zählen Langlebigkeit, Unabhängigkeit vom Strom und erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber kurzfristigen Überlastungen.
Trommelzähler bestehen aus einem Gehäuse, einem Zählwerk und einer Trommel mit Messkammern. Das Funktionsprinzip des Geräts zur Messung des Gasverbrauchs besteht darin, die Anzahl der Umdrehungen der Trommel zu bestimmen, die sich aufgrund der Druckdifferenz dreht. Trotz der Genauigkeit der Berechnungen hat dieser Instrumententyp aufgrund seiner sperrigen Größe keine breite Anwendung gefunden.
Das Funktionsprinzip der letzten Art von Zählern, sogenannten Ventilzählern, basiert auf der Bewegung einer beweglichen Trennwand, auf die eine Druckdifferenz eines Stoffes einwirkt. Das Gerät besteht aus mehreren Teilen – einem Zähl- und Gasverteilungsmechanismus sowie einem Gehäuse. Es hat große Abmessungen und wird daher hauptsächlich im Alltag verwendet.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Wie Wirbel-Gasdurchflussmesser funktionieren, wird im folgenden Video erläutert:
Die Messung des Gasdurchflusses ist eine der Schlüsselaufgaben in der Produktion. Der Markt für Durchflussmesser bietet eine Vielzahl von Geräten mit unterschiedlichen Designs und Funktionsprinzipien, die auch für den häuslichen Bedarf geeignet sind. Mit ihrer Hilfe können Sie nahezu jede Flüssigkeits- oder Gasmenge bestimmen, ohne dass eine spezielle Kalibriernormalinstallation erforderlich ist.
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