כיצד ובאיזה אופן מדידת זרימת גז: שיטות מדידה + סקירה של כל סוגי מדי זרימת הגז
מד זרימה הוא מכשיר למדידת נפח או זרימת מסה של חומר, לרבות גז טבעי, גזים דליקים, קורוזיביים, מוצרי הפרדת אוויר. חישוב נפחי זרימה במפעלים תעשייתיים או בחיי היומיום יכול להתבצע ללא מעורבות של מומחים.
לאחר מכן, נספר כיצד ובאילו כמויות מודדים גז, נפרט את המכשירים המשמשים למטרה זו, וכן נשקול את השיטות העיקריות לקביעת זרימת הגז.
תוכן המאמר:
שיטה ישירה למדידת צריכת גז
נפח הגז מחושב במטר מעוקב; יחידות מסה אחרות, כגון טונות או קילוגרמים, נמצאות פחות בשימוש, בדרך כלל עבור גזי תהליך.
השיטה הישירה היא השיטה היחידה המספקת מדידה ישירה של נפח הגז העובר דרכו.
החולשות של מכשירים המחשבים את זרימת הנפח או המסה של חומר כוללות:
- ביצועים מוגבלים של מדי זרימה בתנאי גז מזוהם.
- קיימת סבירות גבוהה לכשל עקב חסימת זרימה חלקית או הלם פנאומטי.
- עלות גבוהה של מונים סיבוביים בהשוואה למכשירים אחרים.
- מימדים גדולים של מכשירים.
היתרונות הרבים של שיטה זו עולים על החסרונות המפורטים, וזו הסיבה שהיא הפכה לנפוצה ביותר מבחינת מספר המונים המותקנים.
אלה כוללים מדידה ישירה של נפח הגז, היעדר תלות בעיוותים בגרף קצב הזרימה, הן בכניסה והן ביציאה, מה שמאפשר להפחית UUG. רוחב הטווח הוא עד 1:100. למטרה זו, נעשה שימוש במכשירים מסוג קרום וסיבוב. ניתן להשתמש בהם בחדרים עם דוודים מסוג דופק מותקנים.
שיטות מדידה עקיפות
שיטות אלו כוללות חישוב, למשל, את מהירות הזרימה של חומר דרך שטח חתך נתון. כדי להשיג את התוצאות המדויקות ביותר, יש צורך להשוות את מהירות הגז.
מדידת זרימת גז לפי לחץ דיפרנציאלי
לאחת משיטות זרימת הגז הנפוצות והנחקרות ביותר, המבוססת על שימוש במכשיר הגבלה, יש מספר יתרונות, ביניהם פשטות מנגנון מתמר הזרימה, אשר פעולתו מכוונת למדידת ירידת הלחץ של החומר הזורם דרך הגבלה מקומית בצינור הגז. אין צורך בחישובים מד זרימה עומד.
למרות הנוכחות של בסיס מדעי וטכני שלם, לשיטת מדידה זו יש כמה חסרונות משמעותיים - טווח מדידה קטן, שגם אם לוקחים בחשבון חיישני לחץ רב-טווח, אינו עולה על ערך של 1:10.
התנגדות הידראולית ב צינורות גז להגביר את הרגישות ללוח הזמנים של השינויים במְמוּצָע מהירויות לאורך עומק או רוחב הזרימה בכניסה לדאפרגמה.אורך הקטעים הישרים מול התקני ההיצרות חייב להיות לפחות 10 קוטרים DN של מבנה הצינור.
שיטה מהירה לקביעת עלויות
עבור שיטה זו משתמשים בממירים מסוג טורבינה. למכשירים אלו מספר יתרונות, כולל גודל ומשקל קטן, ומחיר נוח בקטגוריה שלהם.
מכשירים אלו אינם רגישים לזעזועים פנאומטיים. טווח ערכי מדידת הזרימה הוא עד 1:30, אשר חורג משמעותית מאותו מחוון עבור התקני הגבלה.
החסרונות כוללים רגישות, אם כי לא משמעותית, לעיוותים בזרימה בכניסה וביציאה של המכשיר, סטייה בתוצאות המדידה של זרימות גז פועם. בקצבי זרימה נמוכים, בטווח שבין 8 ל-10 מ'3/h, מדי זרימה אינם פועלים.
שיטת מדידה אולטרסאונד
הפופולריות של מדי זרימה אקוסטיים, המודדים את כמות הגז, במיוחד בחשבונאות מסחרית, גדל עם התפתחות המיקרו-אלקטרוניקה. במדדי זרימה אקוסטיים אין חלקים נעים או חלקים הבולטים לתוך הזרימה, מה שמעלה משמעותית את אמינותם.
המדידה מתבצעת על פני מגוון רחב של ערכים הודות ליכולת של המכשיר לפעול לאורך זמן ממקור הכוח המובנה. מכשירים ביתיים אינם עומדים בכל הדרישות הדרושות, שכן על מנת להימנע מהשפעת עיוותים של זרימת הגז על תוצאות החישוב, יש צורך להשתמש אך ורק במדדי זרימה קוליים מרובי אלומה.
סיווג מדי זרימה לפי עקרון הפעולה
מדי זרימה שונים בכמה פרמטרים, כולל לחץ, סוג הגז בשימוש ותנאי הטמפרטורה. יש לבחור את המכשיר בהתאם לתנאי השימוש, כמו גם למשימות שהוקצו.
מכשירי המדידה מורכבים מחלקים כמו מתמר האחראי על הלחץ ההפרש, אלמנט מקשר ומד לחץ.
סוג מס' 1 - הזרקת דיו מחולל עצמי מדי זרימה
מד זרימה מסוג זה, המיועד גם למדידת זרימת גז טבעי, הוא בעל מספר מאפיינים בולטים. המכשיר מכוסה במשוב שלילי; תדירות חיבורי הסילון תלויה בזרימת הגז.
מונים המיוצרים על בסיס מדי זרימת סילון משמשים לחשבונאות מסחרית ללא בדיקה מקדימה.
מד זרימת סילון מחולל עצמי סוג רגיש לסתימה; החסרונות שלו כוללים גם חוסר יציבות של שיעור ההמרה.
להתקנים אלה יש חסרונות דומים למכשירי מערבולת:
- תלות בעיוות של גרף המהירות, בתנאי שהוא משמש בשילוב עם התקני הצרה;
- הפסדי לחץ מסיביים הם בלתי הפיכים;
- לחלק העיקרי של מד הזרימה יש ממדים עצומים;
- חוסר יציבות משמעותית של שיעור ההמרה.
יתרונות מחולל עצמי מדי זרימה אינם שונים ממכשיר מערבולת, למעט היכולת לעבוד עם גזים מזוהמים.מדי זרימה אלה לא מצאו שימוש מעשי נרחב בחשבונאות מסחרית.
סוג מס' 2 - מדדי זרימת מערבולת-מונים
ישנם מספר חוזקות של המכשירים, ביניהם דיוק המדידות, חוסר רגישות ללכלוך וזעזועים פניאומטיים, קלות תפעול, וגם למכשיר אין חלקים נעים.
ידועים גם חסרונות משמעותיים בשימוש במדדי זרימה מסוג זה - רגישות מוגברת לרעידות מכניות, אובדן לחץ. קוטר צינור צריך להיות בטווח של 15-30 ס"מ.
סוג #3 - מדי זרימה קוליים
למכשיר, הידוע גם כמכשיר אקוסטי, יש כמה יתרונות שאין להכחישה:
- חוסר התנגדות הידראולית;
- למכשיר אין חלקים נעים, מה שמשפר את אמינותו;
- כוח מוגבר של המנגנון;
- פעולה מהירה.
סוג זה של מד זרימה מבוסס על קביעת ההבדל בזמן נסיעת האות.
חיישנים אולטראסוניים, הממוקמים באלכסון זה ביחס לזה, מבצעים את הפונקציות של מקלט ופולט. השימוש במספר ערוצים מפצה על העיוות של פרופיל הזרימה.
סוג #4 - מדי זרימת תוף
קטגוריה זו של מכשירים משמשת, ככלל, למחקר מעבדה. הלחץ שנוצר במהלך סיבוב התוף גורם לחלקים להתמלא בגז ולאחר מכן להתרוקן.
מספר הסיבובים של התוף הוא פרופורציונלי ליחידות המעוקבות של הגז, המחוון מועבר לחוגה של מבנה הספירה. מדי זרימת תוף הם בעלי דיוק מדידה גבוה.
סוג מס' 5 - ריחוף מכשירים
החלק הנע של מכשיר הטכומטר מסתובב במיסבים, המהירות שווה לזרימת הגז הנפחית. מהירות התנועה המעגלית מומרת לאות חשמלי באמצעות ממיר משני, התוצאות משתקפות על המחוון.
ריחוף המכשירים מבוקשים למדידה מסחרית של צריכת גז טבעי, הן למטרות ביתיות והן למטרות שירות.
סוג #6 - מדי ממברנה
פטנט לייצור אחד ממכשירי מדידת הגז הנפוצים ביותר הונפק במחצית השנייה של המאה התשע-עשרה באנגליה.
עקרון הפעולה של מד זרימה מכני מבוסס על שינוי המיקום של ממברנות התאים הנעים ברגע כניסת הגז. תנועה חלופית מתרחשת במהלך הכניסה והיציאה של החומר.
מכשיר הספירה מונע על ידי מערכת של תיבות הילוכים ומנופים. למנגנונים מגוון רחב של ערכי מדידה - עד 1:100.
סוג #7 - מכשירים סיבוביים
במכשיר מסוג מכני, שני רוטורים ממוקמים בתא המדידה, אשר מתחילים לנוע תחת לחץ החומר.החלקים המסתובבים ממוקמים בזווית ישרה זה לזה, מיקומם הראשוני קבוע באמצעות גלגלי סינכרון.
כמות הגז היא פרופורציונלית למספר הסיבובים של הרוטורים. בעזרת צימוד ותיבת הילוכים מגנטיים, סיבוב הרוטור מועבר למכשיר ספירה, האחראי על צבירת נפח החומר שעבר.
היתרונות העיקריים של מדי זרימה סיבוביים כוללים דיוק מדידה גבוה, קומפקטיות של המכשיר ומגוון רחב של מדידות זרימה. בין החסרונות ניתן למנות את רעש המנגנון, עלותו הגבוהה ורגישות לגורמים חיצוניים לרבות זיהום.
סוג #8 - מדי זרימת טורבינה
למכשיר מסוג מכני יש צורה של פיסת צינור; בתוך מד הזרימה יש טורבינה עם פיר ותומכים נעים. מכשיר הכוח זז בגלל החומר שעובר דרך תא המדידה.
מהירות התנועה של המנגנון שווה למהירות הזרימה וצריכת הגז. הנפח המצטבר משתקף על מנגנון הספירה; ההעברה אליו מתבצעת באופן מכאני באמצעות תיבת הילוכים או מערכת הילוכים.
בנוסף לאלו המפורטים, ישנם מכשירים אחרים, אך הם משמשים, ככלל, במחקר מדעי. הם כמעט אינם מעורבים בתחום המסחרי.
אנו ממליצים לקרוא גם את המאמר השני שלנו, שבו דיברנו בפירוט על איך לבחור מד גז לבית שלך. פרטים נוספים - עבור אל קישור.
מכשירים למדידת כמויות גז
מכשירים למדידת זרימת גז מחולקים למספר קטגוריות על בסיס שיטת החישוב. מהירות אלה משמשים לקביעת המספר הנפחי של המדיום הנחקר. למכשירים אלו אין תאי מדידה. החלק הרגיש הוא גַלגַל מְנִיעַ (טנגנציאלי או צירי), אשר מונע לסיבוב על ידי זרימת החומר.
מדי נפח פחות תלויים בסוג המוצר. החסרונות שלהם כוללים את מורכבות העיצוב, המחיר הגבוה והממדים המרשימים. המכשיר מורכב ממספר תאי מדידה ובעל עיצוב מורכב יותר. סוג זה של מכשירים מחולק למספר סוגים - בוכנה, להב, ציוד.
ידוע סיווג נוסף של מדי כמות גז הכולל שלושה סוגי מכשירים: סיבובי, תוף ושסתום.
למטרים סיבוביים יש תפוקה גבוהה. הפעולה שלהם מבוססת על חישוב מספר הסיבובים של הלהבים בתוך המכשיר, המחוון מתאים לנפח הגז. היתרונות העיקריים שלהם כוללים עמידות, עצמאות בחשמל ועמידות מוגברת לעומסי יתר לטווח קצר.
מוני תוף מורכבים מבית, מנגנון ספירה ותוף עם תאי מדידה. עקרון הפעולה של המכשיר למדידת צריכת הגז הוא קביעת מספר הסיבובים של התוף, המסתובב עקב הפרש הלחץ. למרות הדיוק של החישובים, מכשיר מסוג זה לא מצא שימוש נרחב בשל גודלו המגושם.
עקרון הפעולה של סוג המונים האחרון, המכונה מדי שסתומים, מבוסס על תנועה של מחיצה ניתנת להזזה, המופעלת על ידי הפרש לחצים של חומר. המכשיר מורכב ממספר חלקים - מנגנון ספירה וחלוקת גז, כמו גם דיור. יש לו ממדים גדולים, ולכן הוא משמש בעיקר בחיי היומיום.
מסקנות וסרטון שימושי בנושא
כיצד פועלים מדי זרימת גז מערבולת נדון בסרטון הבא:
מדידת זרימת גז היא אחת המשימות המרכזיות בייצור. שוק מדי הזרימה מציע מספר עצום של מכשירים בעלי עיצובים ועקרונות הפעלה שונים המתאימים גם לצרכים ביתיים. בעזרתם, אתה יכול לקבוע כמעט כל כמות של נוזל או גז, ללא צורך בהתקנה סטנדרטית כיול מיוחד.
אתה יכול להשלים את החומר שלנו עם מידע מעניין על נושא המאמר, לשאול שאלות או להשתתף בדיון. השאר את הערותיך בבלוק למטה.
