מהי זרימה סטנדרטית, זרימה בפועל, זרימה רגילה במדידת גז?

קיבלנו פניות רבות בנוגע ליישומי מדידת זרימת גז מתעשיות ברחבי העולם. מכיוון שמדידת זרימת גז כרוכה במשתנים דינמיים מרובים כגון טמפרטורה, לחץ ותכולת לחות בזרם הגז, בחירת מד זרימת גז מתאים נחשבת למאתגרת יותר מבחירת מד זרימת נוזל. ב-Silver Automation Instruments, לפני שהמהנדסים שלנו יכולים להציע את מד הגז בגודל המתאים לצרכים שלכם, עליהם לדעת את סוג הגז הנמדד, את טמפרטורת ההפעלה ואת לחץ ההפעלה.

חלק מהלקוחות מבולבלים לגבי היחידות השונות של קצב זרימת גז הנראות לעתים קרובות במפרטים ובגיליונות נתונים, כגון:

• ניוטון מטר מעוקב לשעה (Nm³/h)
• אמ³/שעה (מטר מעוקב בפועל לשעה)
• SCFM (רגל מעוקב סטנדרטית לדקה)
• SCCM (סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים לדקה)
• ACFM (רגל מעוקב בפועל לדקה)

לקידומות יש משמעויות ספציפיות:

• N = זרימה רגילה
• S = זרימה סטנדרטית
• A = זרימה בפועל

אבל מהם בדיוק ההבדלים הללו, ולמה הם חשובים?

בלבול זה נובע מכך שגזים ניתנים לדחיסה, מה שאומר שנפחם משתנה רבות עם הטמפרטורה והלחץ. בהתאם לאופן שבו מודדים אותה, אותה כמות של גז יכולה לתפוס כמויות שונות מאוד של שטח. תעשיית הגז משתמשת בשלוש מערכות מדידת זרימה (ממשית, סטנדרטית ונורמלית) כדי להתמודד עם בעיה זו. עליכם להכיר אותן כדי לבחור ציוד מתאים ולמדוד במדויק.

הגדרות מפורטות

- קצב זרימה סטנדרטי

קצב זרימה סטנדרטי (כגון Sm³/h, SCFM) מתאים את קריאת הזרימה בפועל לנקודת ייחוס משותפת, כמו המרת מטבע. זה מאפשר לך להשוות מדידות ממצבים שונים באופן שווה. ההתאמה משתמשת בחוק הגזים האידיאלי (PV = nRT), המקשר בין לחץ, נפח וטמפרטורה.

תנאי הסטנדרט הנפוצים ביותר:

• לחץ: אטמוספרה אחת (101.325 kPa או 14.696 psia) בגובה פני הים
• טמפרטורה: 15°C (59°F) או לפעמים 60°F (15.56°C)

קחו בחשבון: לאזורים ולתעשיות שונים יש תנאי תקן שונים במקצת, לכן יש לבדוק שוב איזה תקן חל על היישום שלכם.

- קצב זרימה רגיל

מד זרימת מסה תרמית עם קצבי זרימה רגילים

קצב זרימה רגיל (כגון Nm3/h ) פועל באותו אופן כמו זרימה רגילה, אלא שהוא משתמש בטמפרטורת ייחוס שונה:

תנאים רגילים:

• לחץ: אטמוספרה אחת (101.325 kPa או 14.696 psia)
• טמפרטורה: 0°C (32°F או 273.15 K)

תראו את זה בשימוש לעתים קרובות יותר בתקנים אירופאיים ובתעשיות הכימיות או הפטרוכימיות.

- קצב זרימה בפועל

תצוגת קצב זרימה בפועל על ידי מד זרימה

קצב הזרימה בפועל הוא מה שקורה באמת בצינור שלך כרגע: נפח הגז הזורם בזמן אמת בטמפרטורת ההפעלה והלחץ הנוכחיים שלך. אין צורך בהתאמות, אין צורך בתיקונים.

הנה מה שמשפיע על זה: כאשר הטמפרטורה עולה, הגז מתרחב והזרימה בפועל עולה; כאשר הלחץ עולה, הגז נדחס והנפח בפועל יורד.

מוצרים מומלצים למדידת זרימה בפועל:

סילבר אוטומציה אינסטרומנטס מציעה מספר פתרונות:

---

---

---

טבלת השוואה מהירה

Flow Type	Reference Pressure	Reference Temperature	Typical Use	Common Units
Standard	101.325 kPa (14.696 psia)	15°C (59°F) or 60°F	US markets, billing	SCFM, Sm³/h
Normal	101.325 kPa (14.696 psia)	0°C (32°F)	EU markets, chemical industry	Nm³/h, NLPM
Actual	Process pressure	Process temperature	Equipment sizing, control	ACFM, Am³/h

מדוע ההבדלים הללו חשובים

הבנת סוגי קצב הזרימה הללו משפיעה ישירות על הפעילות והעלויות שלך:

• גודל הציוד: יש להתאים את גודל חיישני זרימת הגז לתנאי הזרימה בפועל כדי להבטיח מהירות וטווח מדידה מתאימים.
• חיוב והעברת משמורת: מכירות גז משתמשות בתנאים סטנדרטיים או אופייניים כדי לשמור על מחירים זהים ללא קשר לתנאי התפעול.
• בקרת תהליכים: מערכות בקרה עשויות להזדקק לקצב זרימת גז או אוויר אמיתי כדי לבצע שינויים מיידיים ונכונים בתהליך כולו, אך ייתכן שהן גם יזדקקו לזרימה סטנדרטית כדי לברר כמה חומר מאוזן.
• השוואה וסטנדרטיזציה: זרימות סטנדרטיות ונורמליות מאפשרות לעובדי מכשור מתויג ולמנהלי מפעל להשוות מדידות במיקומים שונים, בזמנים ובתנאים שונים.

דוגמה מעשית:

נבחן גז הזורם ב:

• תנאים בפועל: 5 בר (500 kPa) ו-50°C
• קצב זרימה בפועל: 100 אמ³/שעה

לאחר תיקון לתנאים סטנדרטיים (101.325 kPa ו-15°C):

קצב הזרימה הסטנדרטי עשוי להיות כ-450 סמ"ק/שעה

זה מדגים מדוע ההבחנה חשובה - לאותה זרימת גז יש ערכים שונים באופן דרמטי בהתאם לתנאי הייחוס שבהם משתמשים.

המרה בין סוגי זרימה:

כדי להמיר בין זרימות בפועל, זרימות סטנדרטיות ונורמליות, תצטרכו להחיל תיקוני חוק גזים:

נוסחת המרה בסיסית:

Q₁/Q₂ = (P₁/P₂) × (T₂/T₁) × (Z₂/Z₁)

אֵיפֹה:

• Q = קצב זרימה נפחי
• P = לחץ מוחלט
• T = טמפרטורה מוחלטת (קלווין)
• Z = מקדם דחיסות

דוגמה להמרה שלב אחר שלב:

המרת 100 אמ"ק/שעה ב-5 בר ו-50°C לתנאים סטנדרטיים (1.01325 בר, 15°C):

1. המר טמפרטורות לקלווין:

• oT₁ (בפועל) = 50°C + 273.15 = 323.15 K
• oT₂ (סטנדרטי) = 15°C + 273.15 = 288.15 K

2. השתמשו בלחצים בערכים מוחלטים:

• oP₁ (בפועל) = 5 בר
• oP₂ (סטנדרטי) = 1.01325 בר

3. יש ליישם את הנוסחה (בהנחה ש-Z₁ ≈ Z₂ ≈ 1 עבור גז אידיאלי):

• oQ(סטנדרטי) = 100 × (5/1.01325) × (288.15/323.15)
• oQ(סטנדרטי) = 100 × 4.935 × 0.892
• oQ (סטנדרטי) ≈ 440 סמ"ק/שעה

טעויות נפוצות במדידת זרימת גז או אוויר

הימנעות מטעויות נפוצות אלו יכולה לחסוך לכם זמן וכסף, לעזור לכם לקבל מדידות מדויקות ולקבל החלטות נכונות.

1. בלבול בין קצב זרימה בפועל לקצב זרימה סטנדרטי.

מה קורה: אתם מזמינים מד זרימה בגודל של 100 סמ"ק/שעה, אבל המערכת שלכם פועלת בפועל ב-100 אמ"ק/שעה בלחץ מוגבר.

תוצאה: ייתכן שמד זרימת הגז אינו בגודלו מספיק גדול, דבר שעלול לגרום לירידת לחץ מוגזמת, קריאות לא יציבות או אפילו נזק אם זרימת הגז חורגת ממה שחיישן זרימת הגז יכול לזהות.

פתרון: יש להבהיר תמיד ל-silverinstruments.com האם קצב זרימת הגז הנדרש הוא בפועל, סטנדרטי או רגיל (או שאנחנו אומרים מבצע), ולספק תנאי הפעלה מלאים להנדסת המכירות של silverinstruments.com.

2. התעלמות מגורם הדחיסות

מה קורה: אתה מיישם את חוק הגז האידיאלי הפשוט כדי למדוד גז טבעי בלחץ גבוה מבלי להתחשב באופן שבו גזים אמיתיים מתנהגים בפועל.

תוצאה: שגיאות מדידה יכולות להגיע בקלות ל-5-15% או אף יותר ברגע שהלחץ עולה על 50 בר, וגם בדירוג לחץ כה גבוה, חיישן זרימת הגז עלול להישבר.

פתרון: יש לכלול תמיד תיקוני גורם Z ביישומים בלחץ גבוה או בכל פעם שהגז אינו מתנהג בצורה אידיאלית.

3. התעלמות מתכולת הלחות

מה קורה: מדידת גז רטוב כאילו היה גז יבש לחלוטין, תוך התעלמות מתכולת אדי המים.

תוצאה: נפח גז מוגזם, מאזן חומרים שגוי, דיוק מדידה לקוי או בעיות חיוב.

פתרון: ציינו האם הגז רטוב או יבש בעת חיפוש מד זרימת גז באתר silverinstruments.com. למעשה, לרוב טכנולוגיות מדי זרימת הגז יש ביצועים גרועים במדידת גז רטוב. השתמשו במפרידי לחות או במדים שתוכננו במיוחד לגז רטוב בעת הצורך.

4. הגדרת פיצוי טמפרטורה שגויה

מה קורה: התקנת חיישני טמפרטורה במקומות עם מגע תרמי גרוע או אוויר לכוד.

תוצאה: קריאות טמפרטורה לא מדויקות גורמות לשגיאות פיצוי.

פתרון: יש לפעול לפי נוהלי ההתקנה של היצרן ולהשתמש בתרמו-גובות בגודל מתאים עם טבילה מספקת וחומר תרמי.

5. תקני מדידה לערבוב

מה קורה: השוואה בין הצעות מחיר שבהן ספק אחד משתמש ב-Sm³/h (ב-15°C) ואחר משתמש ב-Nm³/h (ב-0°C), מבלי להמיר ביניהם.

תוצאה: אתם רואים מחירים שונים כי אתם משווים את הדברים הלא נכונים. זה מוביל לבחירות ציוד שגויות.

פתרון: תמיד יש להמיר את כל המפרטים לאותם תנאי ייחוס לפני ההשוואה.

יישומי תעשייה

לתעשיות שונות יש צרכים ספציפיים בכל הנוגע למדידת זרימה. כך יישומים שונים מתמודדים עם האתגרים הייחודיים שלהם:

1. גז טבעי: חיוב והעברת משמורת

מדידת זרימת גז טבעי

דרישה: מדידת זרימה סטנדרטית (בדרך כלל 15°C, 101.325 kPa) לצורך חיוב

אתגרים מרכזיים:

• לחץ גבוה שמשתנה הרבה (20-70 בר)
• הטמפרטורה משתנה עם עונות השנה
• חייב להיות דיוק של ±0.5% עבור עסקאות כספיות

פתרון: טורבינה עם חיישן לחץ אוטומטי ופיצוי חיישן טמפרטורה. לחלופין, ניתן להשתמש במדי זרימה מסוג קוריוליס שיכולים למדוד ישירות את זרימת המסה של גז טבעי (NG).

2. מערכות אוויר דחוס: ניהול אנרגיה

מדידת זרימת אוויר דחוס

דרישה: מדידת זרימת אוויר דחוס בפועל לצורך גילוי דליפות וניטור יעילות

אתגרים מרכזיים:

• דפוסי ביקוש משתנים מאוד (תנודות של 50-100%)
• יורד לחץ במהלך שימוש שיא
• דורש ניטור חסכוני עבור מיקומים רבים

פתרון: מד זרימת מסה תרמית או מד זרימת מערבולת (מחיר/ביצועים טובים)

יתרונות : ניתן להפחית בזבוז אנרגיה ב-20-30% על ידי איתור מוקדם של דליפות

3. מפעלים כימיים: בקרת תהליכים ואיזון חומרים

דרישה: מדידת זרימה רגילה (0°C, 101.325 kPa) הנפוצה במתקנים רבים לחישובים סטוכיומטריים.

אתגרים מרכזיים:

• זרמי הזנת גז מרובים הדורשים בקרת יחס מדויקת (±2-5%)
• זרמי גז קורוזיביים או מסוכנים
• דרישות סגירת מאזן חומרים

פתרון: מדי קוריוליס למסה, או מד זרימת מסה תרמית; מדי גיבוי לתהליכים קריטיים

4. ייצור מוליכים למחצה: בקרת גזים מיוחדים

בקרי זרימת מסה תרמית (MFC)

דרישה: בקרת זרימת מסה מדויקת במיוחד הנמדדת ב-SCCM (סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים לדקה)

אתגרים מרכזיים:

• קצבי זרימה נמוכים מאוד (0.1-1000 SCCM טיפוסי)
• דרישות טוהר גבוהות במיוחד (99.9999%+)
• גזים מיוחדים יקרים (סילאן, ארסין וכו')
• דרישות זמן תגובה מהיר (פחות משנייה אחת)

פתרון: בקרי זרימת מסה תרמיים (MFC) עם דיוק קריאה של ±1.0% וחזרתיות של ±0.2%

5. ניטור סביבתי: פליטות וגז התלקחות

דרישה עיקרית: זרימה נפחית סטנדרטית לדיווח על תאימות לתקנות

אתגרים מרכזיים:

• הרכב גז משתנה המשפיע על המדידה
• טמפרטורות גבוהות (עד 400 מעלות צלזיוס ביישומי התלקחות)
• תוצרי בעירה קורוזיביים
• תנאי התקנה חיצוניים

פתרון: מד זרימה אולטרסאונד (לא פולשני), מד זרימה DP או מדי מסה תרמיים; מערכות דגימה לבדיקת הרכב הגז

מַסְקָנָה

אנו מקווים שמדריך זה עזר לכם להבין את ההבדלים הקריטיים בין זרימת גז בפועל, סטנדרטית ונורמלית, כך שתוכלו:

✓ ציינו נכון את דרישות זרימת הגז
✓ בחר מדי זרימת גז בגודל מתאים
✓ הימנעו משגיאות מדידה יקרות
✓ להבטיח חיוב מדויק ובקרת תהליכים
✓ אופטימיזציה של ביצועי מערכת מדידת הגז שלך

עלינו להבין היטב את היסודות הללו אם אנו רוצים שפרויקטי מדידת זרימת הגז שלנו יצליחו. בין אם אתם מתכננים מערכת חדשה, פותרים בעיות או מייעלים ביצועים, ההבדל בין זרימות בפועל, זרימות סטנדרטיות ונורמליות משפיע על כל חלק במערכת המדידה שלכם.

צריכים עזרה עם הבקשה הספציפית שלכם?

המהנדסים המנוסים שלנו ב-Silver Automation Instruments כאן כדי לעזור לכם לבחור את הפתרון המתאים לצורכי מדידת זרימת הגז שלכם.

שלחו לנו דוא"ל: sales@silverinstruments.com

וואטסאפ: 86-18936759191+