Koja je razlika između radnih i standardnih brzina protoka u mjeračima protoka plina?

Nije nužno. Kapacitet kompresora se može izraziti u referentnim uslovima, dok merač izveštava o zapremini gasa koji prolazi kroz cev pod pritiskom. Oba očitavanja mogu opisati istu količinu plina.

Ovo je razlika izmeđustvarne i standardne brzine protoka gasa, koji se ponekad naziva radni i standardni protok. Razumijevanje je bitno kada se pretvara potrošnja plina, izračunava brzina cjevovoda ili bira industrijski mjerač protoka gasa.

Konverzija zavisi od apsolutnog pritiska, temperature, svojstava gasa i referentnih uslova koji se koriste. Za dimenzioniranje brojila, inženjeri također moraju uzeti u obzir kompletan radni opseg, a ne jednu nominalnu vrijednost protoka.

Stvarni u odnosu na standardni protok gasa: u čemu je razlika?

Stvarni volumetrijski protok je zapremina gasa koji se kreće kroz cevovod pri njegovom radnom pritisku i temperaturi. Može se izraziti u stvarnim m³/h, Am³/h ili ACFM.

Standardni volumetrijski protok izražava ekvivalentnu zapreminu gasa pri specificiranim referentnim uslovima. Uobičajene jedinice uključuju Nm³/h, Sm³/h i SCFM.

Kada je plin komprimiran, njegova gustina se općenito povećava i ista masa zauzima manji volumen. Posljedično, stvarni volumetrijski protok može biti mnogo manji od standardnog volumetrijskog protoka u cjevovodu pod pritiskom.

Maseni protok se razlikuje od oba. Predstavlja masu koja prolazi kroz mjerni dio u jedinici vremena, obično u kg/h. Odnos je dalje objašnjen u FlowT-upoređenje masenog protoka u odnosu na zapreminski protok.

Šta su standardni referentni uslovi za gas?

Ne postoji univerzalna referentna temperatura za svaku primjenu mjerenja plina. U zavisnosti od važećeg standarda ili komercijalnog sporazuma, referentne temperature mogu uključivati ​​0 stepeni, 15 stepeni, 20 stepeni ili 60 stepeni F.

na primjer,ISO 13443uspostavlja referentne uslove za prirodni gas, uključujući temperaturu, pritisak i vlažnost. Druge industrijske primjene mogu koristiti različite ugovorne referentne uslove.

Stoga je specifikacija koja navodi samo "1.000 Nm³/h" nepotpuna osim ako nisu poznati primjenjivi referentni uslovi. Pritisak mora biti identifikovan kao apsolutni, a osnova gasa mora biti konzistentna, uključujući i da li se prijavljena količina odnosi na suvi ili mokri gas.

Ovo je važno kada se poredi oprema različitih dobavljača. Količina gasa izražena na 20 stepeni zauzima približno 7,3% više zapremine nego na 0 stepeni kada je pritisak nepromenjen i pretpostavljeno je ponašanje idealnog gasa.

Formula konverzije stvarnog toka gasa u standardni

Za nepromijenjen sastav plina, odnos između stvarnog i referentnog volumetrijskog protoka je:

Qstd=Qactual × (Pactual / Pstd) × (Tstd / Tactual) × (Zstd / Zactual)

Za izračunavanje stvarnog zapreminskog protoka iz standardnog protoka:

Qactual=Qstd × (Pstd / Pactual) × (Tactual / Tstd) × (Zactual / Zstd)

• Qstd: volumetrijski protok u referentnim uslovima
• Qactual: volumetrijski protok u radnim uslovima
• Pstd i Pactual: apsolutni pritisci
• Tstd i Tactual: temperature u kelvinima
• Zstd i Zactual: faktori kompresije plina

Preračunajte mjerni tlak prije izračunavanja

Jedna od najčešćih grešaka je tretiranje manometarskog tlaka kao apsolutnog tlaka.

Apsolutni pritisak=Manometar + lokalni atmosferski pritisak

Za cjevovod koji radi na 7 bara(g), uz pretpostavku atmosferskog tlaka od 1,01325 bara:

Pactual=7 + 1.01325=8.01325 bar(a)

Korištenje 7 bara(a) umjesto toga bi precijenilo izračunatu stvarnu zapreminu za otprilike 14,5% u ovom primjeru, uz ostale varijable nepromijenjene.

Za dalje pojašnjenje, pogledajte FlowT objašnjenjePSI, PSIA i PSIG. Pogodantransmiter pritiskamože pružiti informacije o pritisku kompenzacijskom sistemu, ali njegov tip mjerenja i raspon kalibracije moraju biti verifikovani.

Zašto je faktor kompresibilnosti bitan

Faktor kompresibilnosti Z uzima u obzir odstupanja od ponašanja idealnog gasa. Ona varira u zavisnosti od sastava gasa, pritiska i temperature.

Za preliminarnu procjenu idealnog plina, inženjeri ponekad pretpostavljaju Zactual/Zstd=1. Ova pretpostavka se ne smije tretirati kao potvrđeno svojstvo komprimovanog zraka ili prirodnog plina pri povišenim pritiscima.

Razmislite o proračunu idealnog plina koji proizvodi 100 m³/h. Ako je stvarni omjer Zactual/Zstd 0,97, korigirani rezultat postaje 97 m³/h. Ako je omjer 1,03, rezultat postaje 103 m³/h.

Ovi omjeri su ilustrativne vrijednosti osjetljivosti, a ne mjerena svojstva plina. Oni pokazuju da netočna pretpostavka kompresibilnosti direktno utiče na rezultat konverzije.

Za prirodni gas,ISO 15970bavi se mjerenjem svojstava koja se koriste u konverziji zapremine, uključujući pritisak, temperaturu, gustinu i faktor kompresije. Odgovarajuće metode svojstava gasa i informacije o sastavu treba koristiti tamo gdje to zahtijeva preciznost mjerenja.

Primer 1: Pretvorite 800 Nm³/h komprimovanog vazduha

Razmotrimo sistem komprimovanog vazduha sa sledećim pretpostavljenim uslovima:

• Referentni protok: 800 Nm³/h
• Referentna temperatura: 0 stepeni (273,15 K)
• Referentni pritisak: 1,01325 bar(a)
• Radni pritisak: 7 bar(g)
• Radna temperatura: 35 stepeni (308,15 K)
• Pretpostavljeni atmosferski pritisak: 1,01325 bara
• Pretpostavljeno Zactual/Zstd: 1

Prvo, pretvorite radni pritisak na 8,01325 bara(a).

Qactual=800 × (1,01325 / 8,01325) × (308,15 / 273,15)

Qactual ≈ 114,1 m³/h

Pod ovim pretpostavkama, ista količina gasa predstavljena sa 800 Nm³/h zauzima približno 114,1 m³ na sat unutar cevovoda pod pritiskom.

Izračunajte brzinu cjevovoda

Pretpostavimo da cevovod ima stvarni unutrašnji prečnik od 100 mm. Njegova površina poprečnog presjeka je približno 0,007854 m².

Brzina=(114,1 / 3600) / 0,007854 ≈ 4,04 m/s

Ako je inženjer pogrešno koristio 800 m³/h kao radni protok, izračunata brzina bi bila približno 28,3 m/s.

Ta razlika bi mogla materijalno uticati na predloženu veličinu mjerača i opseg mjerenja. Uvijek koristite stvarni unutrašnji promjer, a ne samo nazivnu oznaku cijevi.

Za aplikacije u kojima se preferira direktno mjerenje mase, FlowT nudiopcije merenja masenog protoka gasa. Njihova prikladnost se mora provjeriti u odnosu na sastav plina i radne uvjete.

Primjer 2: Izračunajte radni raspon prirodnog plina

Sistem prirodnog gasa retko radi na jednom fiksnom pritisku, temperaturi i protoku. Izbor mjerača treba uzeti u obzir minimalni i maksimalni stvarni zapreminski protok.

Pretpostavite sljedeću hipotetičku specifikaciju:

• Referentni protok: 300–1000 Sm³/h
• Referentni uslovi: 15 stepeni i 1,01325 bar(a)
• Radni pritisak: 3-8 bar(g)
• Radna temperatura: 10–50 stepeni
• Pretpostavljeni atmosferski pritisak: 1,01325 bara
• Zactual/Zstd=1 za preliminarni izračun

Najveća stvarna zapremina se javlja u ovom pojednostavljenom modelu kada su referentni protok i temperatura najveći, a radni pritisak najniži.

Qactual,max=1000 × (1,01325 / 4,01325) × (323,15 / 288,15) ≈ 283,1 m³/h

Najmanja stvarna zapremina se javlja pri minimalnom referentnom protoku, maksimalnom pritisku i minimalnoj temperaturi.

Qactual,min=300 × (1,01325 / 9,01325) × (283,15 / 288,15) ≈ 33,1 m³/h

Preliminarni stvarni okvir protoka je približno 33–283 m³/h.

Ove vrijednosti nisu konačne projektne brojke za prirodni plin. Oni pretpostavljaju nezavisne radne ekstreme i ponašanje idealnog gasa. U pogonu koji radi, pritisak, temperatura i potražnja mogu biti u korelaciji, a faktor kompresije se mora procijeniti.

Za cijev sa stvarnim unutrašnjim prečnikom od 150 mm, odgovarajući raspon brzine je približno 0,52-4,45 m/s.

Ovaj raspon je početna tačka za odabir mjerača, a ne dokaz da ga bilo koji određeni mjerač može mjeriti.

Kako odrediti veličinu mjerača protoka plina koristeći stvarni protok

Nakon što je stvarni protok izračunat, sljedeći korak je upoređivanje radnog okvira sa objavljenim granicama performansi odabranog mjerača.

Korak 1: Uspostavite stvarne radne uslove

Zabilježite minimalni, normalni i maksimalni protok plina uz odgovarajuće pritiske i temperature. Gdje je moguće, koristite simultane podatke o radu umjesto kombiniranja nepovezanih ekstrema.

Identifikujte sastav gasa, stanje vlage, opseg pritiska i potrebnu svrhu merenja. Praćenje procesa i regulisano merenje skladištenja-transfera mogu imati različite zahteve za opremom.

Korak 2: Izračunajte stvarni protok i brzinu

Pretvorite referentni protok u stvarni protok na svakoj relevantnoj radnoj tački. Koristite odgovarajuću korekciju kompresije i pravi unutrašnji prečnik cevi.

Izračunajte brzinu koristeći Qactual podijeljenu s površinom unutrašnjeg protoka. Ovo pomaže pri ekranizaciji volumetrijskih tehnologija, ali sama brzina ne utvrđuje prikladnost.

Korak 3: Provjerite mjerni opseg proizvođača

Uporedite najnižu i najvišu radnu tačku sa specificiranim granicama merača kandidata.

Za avrtložni merač protoka, donja granica mjerenja zavisi od dizajna instrumenta i uslova kao što su gustina gasa i Reynoldsov broj. Mjerač koji radi ispravno pri normalnom protoku možda neće pružiti pouzdan signal pri minimalnoj potražnji.

Za atermalni mjerač masenog protoka, potvrdite kalibrirani plin, raspon masenog protoka, termička svojstva, ograničenja temperature i zahtjeve za instalaciju.

Ako izračunati minimalni protok padne ispod validirane donje granice instrumenta, odabir većeg mjerača samo da bi se prilagodio vršnom protoku neće riješiti problem.

Korak 4: Provjerite tačnost i uvjete instalacije

Pažljivo pročitajte specifikaciju tačnosti. Preciznost izražena kao procenat očitanja nije ekvivalentna procentu pune skale, posebno pri malom protoku.

Provjerite potrebne dužine ravnih cijevi, smetnje protoka, gubitak tlaka, vibracije, električne veze i zahtjeve za opasna područja.

Za anumetanje termalnog mjerača masenog protoka, položaj ugradnje i profil brzine su važni. Za inline vortex instrument, specificirani operativni Reynoldsov broj i gustina gasa moraju biti zadovoljeni.

Termalna masa u odnosu na Vortex: Koji mjerač odgovara aplikaciji?

Mjerenje toplinske mase može biti atraktivno za praćenje potrošnje čistog komprimovanog zraka, posebno kada je traženi izlaz maseni protok ili ekvivalentna referentna zapremina. FlowT takođe navoditermalni instrumenti mase za mjerenje plina.

Vortex tehnologija može biti prikladna za stabilne uslove procesnog gasa kada stvarna brzina i gustina gasa ostaju unutar validiranog opsega. Za odabranu konfiguraciju mora se provjeriti dostupnost funkcija kompenzacije.

Ultrazvučna tehnologija je još jedna moguća opcija za određene primjene plina. Njegova prikladnost zavisi od dizajna instrumenta, akustičkih svojstava gasa, ugradnje i radnih uslova. FlowT'sobjašnjenje ultrazvučnog mjerača protoka plinapruža dodatnu pozadinu.

Ne treba birati mjernu tehnologiju samo zato što predajnik može prikazati Nm³/h ili Sm³/h.

Uobičajene greške pri konverziji protoka plina i dimenzioniranju

• Korištenje manometarskog tlaka kao apsolutnog tlaka:Ovo proizvodi netačan omjer tlaka i stoga pogrešnu volumetrijsku konverziju.
• Unošenje Celzijusa u gasnu jednačinu:Omjeri temperature moraju koristiti kelvine.
• Zanemarivanje referentnih uslova:Dva očitanja standardne zapremine možda neće biti direktno uporediva kada se referentna temperatura, pritisak ili vlažnost razlikuju.
• Uz pretpostavku Z=1 bez evaluacije:Ovo može dovesti do sistematskih grešaka konverzije, posebno pod zahtjevnim uvjetima stvarnog plina.
• Dimenzioniranje samo od nominalnog standardnog protoka:Stvarni minimalni i maksimalni protoci mogu biti veoma različiti od brojki referentne zapremine.
• Zbunjujuće jedinice prikaza s principom mjerenja:Merač koji izveštava o standardnoj zapremini može da izvede tu vrednost iz merenja mase ili kompenzovane stvarne zapremine.

Bitan je i sastav gasa. Termalni instrument kalibriran za zrak ne može se automatski pretpostaviti tačnim za drugu mješavinu plinova. Slično, volumetrijski instrument zahtijeva odgovarajuću informaciju o gustoći kada izračunava maseni protok.

Koje informacije trebate poslati dobavljaču mjerača protoka plina?

Koristan zahtev za ponudu treba da sadrži dovoljno informacija za dobavljača da proceni kompletan radni opseg.

• Naziv plina, sastav i očekivana varijacija
• Minimalni, normalni i maksimalni protok
• Stvarni, standardni ili maseni protok
• Referentni pritisak, temperatura i osnova suvog/mokrog gasa
• Radni pritisak i temperaturni opseg
• Unutrašnji promjer cjevovoda i detalji priključka
• Dostupna dužina ravne cijevi i uvjeti ugradnje
• Potrebna tačnost, totalizacija i izlazni signali
• Zahtjevi za opasna područja ili regulatorni zahtjevi, gdje je primjenjivo

Ako je potrebna kompenzacija pritiska ili temperature, potvrdite da li se ona izvodi unutar transmitera ili pomoću eksternog upravljačkog sistema. Za instalacije koje koriste odvojeno mjerenje tlaka, odabranoindustrijski transmiter pritiskatreba pregledati radi kompatibilnosti medija i potrebnog opsega pritiska, a ne birati samo izlaznim signalom.

Često postavljana pitanja

Da li je radni protok isti kao i stvarni protok?

Obično se radni protok odnosi na stvarni zapreminski protok pri radnom pritisku i temperaturi. Međutim, termin bi trebao biti potvrđen u specifikaciji projekta.

Može li se Nm³/h pretvoriti u m³/h korištenjem fiksnog faktora?

Samo kada su radni i referentni uslovi fiksni i relevantna svojstva gasa su poznata. Promjena tlaka, temperature ili kompresibilnosti mijenja faktor konverzije.

Da li je termalnom mjeraču masenog protoka potrebna kompenzacija pritiska?

Generalno, nije potrebna ista volumetrijska korekcija pritiska i temperature koja se koristi za pretvaranje mjerenja stvarne zapremine u maseni protok. Međutim, pritisak, temperatura, sastav gasa i uslovi kalibracije i dalje mogu uticati na performanse merenja.

Da li mjerač protoka plina treba biti dimenzioniran koristeći stvarni ili standardni protok?

Za volumetrijske tehnologije, stvarni protok i brzina su bitni. Za tehnologije zasnovane na masi moraju se provjeriti relevantni raspon masenog protoka i kalibrirani radni uvjeti. Konačna odluka mora slijediti specifikacije proizvođača.

Zašto plinomjer nije precizan pri malom protoku?

Mogući uzroci uključuju rad ispod validiranog minimalnog protoka, neprikladna svojstva plina, smetnje u instalaciji, kontaminaciju senzora ili netačne postavke kompenzacije. Uzrok treba istražiti korištenjem dijagnostičkih informacija mjerača i tehničke dokumentacije.

Final Thoughts

Stvarni i standardni protok gasa predstavljaju istu količinu gasa pod različitim zapreminskim uslovima. Njihova konverzija zahteva jasno definisane referentne uslove, apsolutni pritisak, temperaturu i odgovarajuću korekciju svojstava gasa.

Za odabir instrumenta, važnije je pitanje da li izračunati opseg radnog protoka spada u validirane granice mjerenja mjerača. Ispravna konverzija je samo prvi korak.

FlowT nudi rješenja za mjerenje plina zasnovana na različitim tehnologijama. Ako specificirate mjerač za komprimirani zrak, dušik ili drugi industrijski plin, navedite radne uvjete, sastav plina, opseg protoka i potrebne izlazne jedinice kako bi se predložena konfiguracija mogla pregledati.

Kontaktirajte FlowT za izbor mjerača protoka plina i podršku za ponudu