Como e de que forma o fluxo de gás é medido: métodos de medição + visão geral de todos os tipos de medidores de vazão de gás

O medidor de vazão é um dispositivo para medir o volume ou fluxo de massa de uma substância, incluindo gás natural, gases inflamáveis, corrosivos e produtos de separação de ar. O cálculo dos volumes de vazão em empreendimentos industriais ou na vida cotidiana pode ser realizado sem o envolvimento de especialistas.

A seguir, explicaremos como e em que quantidades o gás é medido, descreveremos os instrumentos utilizados para esse fim e também consideraremos os principais métodos de determinação do fluxo de gás.

Método direto para medir o consumo de gás

O volume de gás é calculado em metros cúbicos; outras unidades de massa, como toneladas ou quilogramas, são menos utilizadas, geralmente para gases de processo.

O método direto é o único método que fornece uma medição direta do volume de gás que passa.

Os pontos fracos dos instrumentos que calculam o fluxo volumétrico ou de massa de uma substância incluem:

1. Desempenho limitado de medidores de vazão em condições de gás contaminado.
2. Existe uma alta probabilidade de falha devido à obstrução parcial do fluxo ou choque pneumático.
3. Alto custo dos contadores rotativos em comparação com outros dispositivos.
4. Grandes dimensões de dispositivos.

As inúmeras vantagens deste método superam as desvantagens listadas, razão pela qual se tornou mais difundido em termos de número de medidores instalados.

Usando um medidor de vazão, você pode calcular o volume ou massa de uma substância por unidade de tempo. A instalação em uma seção inclinada da tubulação reduzirá o erro de medição

Isso inclui medição direta do volume de gás, ausência de dependência de distorções no gráfico de vazão, tanto na entrada quanto na saída, o que permite reduzir UUG. A largura do intervalo é de até 1:100. Para tanto, são utilizados dispositivos do tipo membrana e rotativo. Podem ser utilizados em salas com caldeiras tipo pulso instaladas.

Métodos de medição indireta

Esses métodos envolvem o cálculo, por exemplo, da velocidade do fluxo de uma substância através de uma determinada área de seção transversal. Para obter resultados mais precisos, é necessário equalizar a velocidade do gás.

Medição do fluxo de gás por pressão diferencial

Um dos métodos de fluxo de gás mais comuns e estudados, baseado na utilização de um dispositivo de restrição, apresenta diversas vantagens, incluindo a simplicidade do mecanismo transdutor de fluxo, cuja ação visa medir a queda de pressão da substância que flui através de um restrição local no gasoduto. Não são necessários cálculos medidor de vazão fica.

Apesar da presença de uma base científica e técnica completa, este método de medição apresenta várias desvantagens significativas - uma pequena faixa de medição, que, mesmo levando em consideração sensores de pressão multifaixa, não excede o valor de 1:10.

Dispositivos cônicos padrão são produzidos usando tecnologia especial com altos requisitos de rugosidade. Eles só podem ser usados ​​em tubulações suaves

Resistência hidráulica em gasodutos aumentar a sensibilidade ao cronograma de mudanças emmédia velocidades ao longo da profundidade ou largura do fluxo na entrada do diafragma.O comprimento das seções retas na frente dos dispositivos de estreitamento deve ser de pelo menos 10 diâmetros DN da estrutura do tubo.

Método rápido para determinação de custos

Conversores do tipo turbina são usados ​​para este método. Esses dispositivos apresentam diversas vantagens, incluindo tamanho e peso reduzidos e um preço acessível em sua categoria.

Estes dispositivos não são sensíveis a choques pneumáticos. A faixa de valores de medição de vazão é de até 1:30, o que supera significativamente o mesmo indicador para dispositivos de restrição.

O conversor de fluxo de turbina TPR pode ser usado em um ambiente com temperaturas de -200 a +200 °C, se o dispositivo for instalado para líquidos criogênicos monofásicos e não agressivos. Para líquidos agressivos o indicador será de -60 a +50 °C

As desvantagens incluem sensibilidade, embora insignificante, a distorções de fluxo na entrada e saída do dispositivo, desvio dos resultados de medição de fluxos de gás pulsantes. Em baixas vazões, na faixa de 8 a 10 m³/h, os medidores de vazão estão inoperantes.

Método de medição ultrassônica

A popularidade dos medidores de vazão acústicos, que medem a quantidade de gás, especialmente na contabilidade comercial, aumentou com o desenvolvimento da microeletrônica. Os medidores de vazão acústicos não possuem partes móveis ou partes salientes no fluxo, o que aumenta significativamente sua confiabilidade.

A medição é realizada em uma ampla faixa de valores devido à capacidade do dispositivo de operar por um longo período com a fonte de alimentação integrada. Os dispositivos domésticos não atendem a todos os requisitos necessários, pois para evitar a influência das distorções do fluxo de gás nos resultados dos cálculos, é necessário utilizar exclusivamente medidores de vazão ultrassônicos multifeixe.

Classificação de medidores de vazão por princípio de operação

Os medidores de vazão diferem em vários parâmetros, incluindo pressão, tipo de gás usado e condições de temperatura. O dispositivo deve ser selecionado em função das condições de uso, bem como das tarefas atribuídas.

Os instrumentos de medição são compostos por peças como um transdutor responsável pela pressão diferencial, um elemento de conexão e um manômetro.

Tipo #1 – jato de tinta autogerador medidores de vazão

Este tipo de medidor de vazão, também projetado para medir a vazão de gás natural, possui diversas características distintivas. O dispositivo é coberto por feedback negativo; a frequência das conexões do jato depende do fluxo de gás.

Os medidores produzidos com base em medidores de vazão a jato são usados ​​​​para contabilidade comercial sem exame preliminar.

1 — elemento jato; 2 e 3 - conversores; 4 - dispositivo de isolamento de sinal; 5 — bocal motorizado; 6 - câmara de trabalho; 7 e 8 — paredes da câmara de trabalho; 9 - separador; 10 e 11 — bicos de controle; 12 e 13 — canais de recepção; 14 e 15 - canais de drenagem; 16 e 17 — canais de feedback; 18 — expansão do bocal de potência; 19 — saliência no bocal motorizado

Medidor de fluxo de jato autogerador tipo é suscetível a entupimento; suas desvantagens também incluem instabilidade da taxa de conversão.

Esses dispositivos têm desvantagens semelhantes aos dispositivos Vortex:

• dependência de distorção do gráfico de velocidade, desde que utilizado em conjunto com dispositivos estreitadores;
• perdas massivas de pressão são irreversíveis;
• a parte principal do medidor de vazão tem dimensões enormes;
• instabilidade significativa da taxa de conversão.

Vantagens autogerador os medidores de vazão não são diferentes de um dispositivo de vórtice, exceto pela capacidade de trabalhar com gases contaminados.Esses medidores de vazão não encontraram uso prático generalizado na contabilidade comercial.

Tipo #2 - contadores-medidores de vazão vórtice

Os dispositivos têm vários pontos fortes, incluindo a precisão das medições, falta de sensibilidade a sujeira e choques pneumáticos, facilidade de operação e o dispositivo também não possui partes móveis.

Os dispositivos suportam as condições externas mais difíceis, a precisão dos indicadores é garantida em temperaturas ambientes de até 500 graus Celsius, o nível máximo de pressão é de 30 MPa

Também são conhecidas desvantagens significativas no uso deste tipo de medidores de vazão - maior sensibilidade a vibrações mecânicas, perda de pressão. Diâmetro do tubo deve estar na faixa de 15 a 30 cm.

Tipo #3 - medidores de vazão ultrassônicos

O aparelho, também conhecido como dispositivo acústico, apresenta diversas vantagens inegáveis:

• falta de resistência hidráulica;
• o dispositivo não possui partes móveis, o que aumenta sua confiabilidade;
• maior resistência do mecanismo;
• ação rapida.

Este tipo de medidor de vazão baseia-se na determinação da diferença no tempo de percurso do sinal.

A operação dos medidores de vazão ultrassônicos é independente da temperatura, pressão ambiente, viscosidade e condutividade elétrica, o que garante a precisão dos dados obtidos

Sensores ultrassônicos, localizados diagonalmente entre si, desempenham as funções de receptor e emissor. O uso de múltiplos canais compensa a deformação do perfil de fluxo.

Tipo #4 - medidores de vazão de tambor

Esta categoria de dispositivos é utilizada, via de regra, para pesquisas laboratoriais. A pressão gerada durante a rotação do tambor faz com que as seções sejam preenchidas com gás e posteriormente esvaziadas.

Para o pleno funcionamento dos mecanismos de contagem de tambores (sem gerador de pulsos), não é necessária uma fonte de alimentação constante, o que é sua vantagem inegável.

O número de rotações do tambor é proporcional às unidades cúbicas de gás, o indicador é transmitido ao mostrador da estrutura de contagem. Os medidores de vazão de tambor possuem alta precisão de medição.

Tipo #5 - levitação dispositivos

A parte móvel do tacômetro gira em rolamentos, a velocidade é igual ao fluxo volumétrico de gás. A velocidade do movimento circular é convertida em um sinal elétrico por meio de um conversor secundário, os resultados são refletidos no indicador.

Dispositivos de medição de levitação operam em condições de -30 a +50 graus Celsius, o erro dos valores está na faixa de ± 1,5%

Levitação Os dispositivos são muito procurados para medição comercial do consumo de gás natural, tanto para fins domésticos como utilitários.

Tipo #6 – medidores de membrana

Uma patente para a fabricação de um dos dispositivos de medição de gás mais comuns foi emitida na segunda metade do século XIX na Inglaterra.

O princípio de funcionamento de um medidor de vazão mecânico baseia-se na mudança da posição das membranas móveis da câmara no momento da entrada do gás. O movimento alternativo ocorre durante a entrada e saída da substância.

Um medidor de vazão de gás tipo membrana pode consistir em 2 ou 4 câmaras, dependendo do volume da substância que está sendo medida e do projeto

O dispositivo de contagem é acionado por um sistema de caixas de engrenagens e alavancas. Os mecanismos possuem uma ampla faixa de valores de medição - até 1:100.

Tipo #7 – dispositivos rotativos

Em um dispositivo do tipo mecânico, dois rotores estão localizados na câmara de medição, que começam a se mover sob a pressão da substância.As peças rotativas estão localizadas perpendicularmente entre si, sua localização inicial é fixada por meio de rodas sincronizadoras.

A quantidade de gás é proporcional ao número de rotações dos rotores. Com o auxílio de um acoplamento magnético e caixa de engrenagens, a rotação do rotor é transmitida a um contador, responsável por acumular o volume da substância passada.

O medidor de vazão rotativo tem alta capacidade de rendimento e é usado em concessionárias, empresas de consumo de gás de médio e pequeno volume

As principais vantagens dos medidores de vazão rotativos incluem alta precisão de medição, dispositivo compacto e uma ampla gama de medições de vazão. Entre as desvantagens estão o ruído do mecanismo, seu alto custo e a sensibilidade a fatores externos, inclusive a poluição.

Tipo #8 - medidores de vazão de turbina

O dispositivo do tipo mecânico tem o formato de um pedaço de tubo, dentro do medidor de vazão há uma turbina com eixo e suportes móveis. O dispositivo de energia se move devido à passagem da substância pela câmara de medição.

A velocidade de movimento do mecanismo é igual à velocidade do fluxo e ao consumo de gás. O volume acumulado é refletido no mecanismo de contagem, a transmissão para ele é feita mecanicamente por meio de uma caixa de câmbio ou sistema de engrenagens.

O medidor turbina só pode ser utilizado com substâncias propulsoras limpas – gás, líquido ou vapor em suspensão, desde que não contenham partículas sólidas

Além dos listados, existem outros dispositivos, mas são utilizados, via de regra, em pesquisas científicas. Praticamente não estão envolvidos na esfera comercial.

Recomendamos também a leitura de nosso outro artigo, onde falamos detalhadamente sobre como escolher um medidor de gás para sua casa. Mais detalhes - acesse link.

Instrumentos para medir quantidades de gases

Os dispositivos para medir o fluxo de gás são divididos em várias categorias com base no método de cálculo. Os de velocidade são usados ​​para determinar o número volumétrico do meio em estudo. Esses dispositivos não possuem câmaras de medição. A parte sensível é impulsor (tangencial ou axial), que é colocado em rotação pelo fluxo de matéria.

Os medidores volumétricos são menos dependentes do tipo de produto. Suas desvantagens incluem a complexidade do design, alto preço e dimensões impressionantes. O dispositivo consiste em várias câmaras de medição e possui um design mais complexo. Este tipo de dispositivos é dividido em vários tipos - pistão, lâmina, engrenagem.

É conhecida outra classificação de medidores de quantidade de gás, que inclui três tipos de dispositivos: rotativo, tambor e válvula.

Os medidores rotativos têm alto rendimento. Sua ação se baseia no cálculo do número de rotações das pás no interior do aparelho, o indicador corresponde ao volume de gás. Suas principais vantagens incluem durabilidade, independência da eletricidade e maior resistência a sobrecargas de curto prazo.

Os medidores de gás tipo tambor operam com base no princípio do deslocamento. Indicadores de correção como temperatura, composição de gases e níveis de umidade não são levados em consideração

Os contadores de tambor consistem em uma caixa, um mecanismo de contagem e um tambor com câmaras de medição. O princípio de funcionamento do dispositivo de medição do consumo de gás é determinar o número de rotações do tambor, que gira devido à diferença de pressão. Apesar da precisão dos cálculos, este tipo de instrumento não tem ampla utilização devido ao seu tamanho volumoso.

O princípio de funcionamento do último tipo de medidor, conhecido como medidor valvulado, baseia-se no movimento de uma divisória móvel, que é influenciada por uma diferença de pressão de uma substância. O dispositivo consiste em várias partes - um mecanismo de contagem e distribuição de gás, bem como um corpo. Possui grandes dimensões, por isso é utilizado principalmente no dia a dia.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O funcionamento dos medidores de vazão de gás vórtice será discutido no vídeo a seguir:

Medir o fluxo de gás é uma das principais tarefas na produção. O mercado de medidores de vazão oferece um grande número de dispositivos com diferentes designs e princípios de operação que também são adequados para necessidades domésticas. Com a ajuda deles, você pode determinar quase qualquer quantidade de líquido ou gás, sem a necessidade de instalar um padrão de calibração especial.

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