סוגי מדי זרימת גז וטכניקות מדידת זרימת גז

כל המכשירים המודדים את זרימת הנוזל מכונים מדי זרימה או מדי זרימה. המסה או הנפח של נוזל שזורם דרך חתך רוחב של צינור או מתקן ליחידת זמן נקרא קצב זרימה. מדי זרימת גז משקפים בדרך כלל את זרימת הגז על ידי מדידת נפח הגז.
כדי ליישם את פרויקט שירות חיסכון באנרגיה למדידה, עלינו לתת משחק מלא לתפקיד התמיכה הטכנית של מדידת מד זרימה. מדידת גז, במיוחד מדידה מדויקת של גז יקר, משמשת בהעברת משמורת, ניהול הולכה והפצה ברשת צינורות וניטור ציוד גז. זהו אמצעי הכרחי להפחתת צריכת האנרגיה, הפחתת עלויות התפעול וביטול סכסוכים בין צדדי ההסדר.
מכשירי מדידת זרימת הגז העיקריים מסווגים במונחים של עקרון העבודה:

① מד זרימה מהירות;
② מד זרימה בתזוזה חיובית;
③ מד זרימת לחץ דיפרנציאלי;
④ מדי זרימת המונים וקטגוריות אחרות.

מדי זרימת מהירות כוללים מדי זרימת גז טורבינה, מדי זרימת מערבולת, מדי זרימה מערבולת ומדדי זרימה על-קוליים שהתפתחו במהירות בשנים האחרונות. עם הפיתוח של מדי זרימה גדולים בצנרת, נעשה שימוש יותר ויותר במדדי זרימה קוליים בגלל התכונות שלהם ללא חלקים נעים וללא אובדן לחץ. מדי זרימה של טורבינות גז משמשים לעתים קרובות למדידת גז טבעי, CO2, אוויר וכו'. מד זרימת הלחץ ההפרש ומד זרימת המערבולת משמשים יותר למדידת זרימת קיטור או מדידת זרימת גז טבעי. מדי זרימת מהירות הם מדי זרימת גז דיגיטליים עם פלט נוכחי של 4-20mA או פלט דופק, תצוגה דיגיטלית להצגת זרימת גז מיידית וזרימה כוללת; הם אפשריים גם עם פרוטוקול Modbus או HART.
מכשירי מדידת זרימה נפחית כוללים מדי גז ממברנה מסורתיים, מדי זרימה של גלגלי מותניים, מדי זרימת גז רטוב וכו'.
מד זרימת הלחץ ההפרש עם מכשיר המצערת כחלק הזיהוי הוא מעין מד זרימה בעל היסטוריה ארוכה, נתונים תיאורטיים ומעשיים עשירים, ובשימוש נרחב ביישומים רבים. בגלל המבנה הפשוט שלו, ההתקנה הנוחה, הפעולה האמינה, עלות המחיר הנמוכה ודיוק מסוים. הוא נמצא בשימוש נרחב במדידת זרימה של צינורות בקוטר גדול ובינוני.
מדי זרימת מסה יכולים להשיג ישירות זרימת מסת גז; הם משמשים יותר במדידה, איתור ובקרה של פרמטרים של תהליך הייצור.
מד זרימה שטח משתנה או מד זרימה רוטור בעל מבנה פשוט; דרישה נמוכה לקטע צינור ישר, אובדן לחץ קבוע וכו', מד הזרימה הרוטור משמש בעיקר למדידת זרימה נמוכה של גז.
ניתן להשתמש בסוגים שונים של מדי זרימה למדידת קצב זרימת גז, כל מד זרימה מתאים לתנאים ולאירועים מוגבלים מסוימים, ויש לו את היתרונות שלו.
ישנם סוגים רבים של מדי זרימה, וישנם סיווגים רבים. על פי עקרונות העבודה השונים שלהם, ניתן לחלק אותם לקטגוריות הבאות:

1. מד זרימת לחץ דיפרנציאלי

מד זרימת לחץ דיפרנציאלי מצויד במכשיר מיוחד (כגון צלחת פתח, גרון וכו') בצינור זרימת הנוזל. כאשר הנוזל זורם, נוצר לחץ דיפרנציאלי בין החלקים הקדמיים והאחוריים של המכשיר, וללחץ ההפרש יש קשר תפקודי מסוים עם קצב הזרימה. כלומר, הלחץ ההפרש גדול, הזרימה גדולה; הלחץ ההפרש קטן, הזרימה קטנה. ניתן לחשב את קצב הזרימה על ידי מדידת הלחץ ההפרש.
מדי זרימת לחץ דיפרנציאלי מתחלקים לשני סוגים: סוג לחץ דיפרנציאלי קבוע וסוג מצערת (או סוג לחץ דיפרנציאלי משתנה). מד הזרימה הרוטור שייך למד זרימת הלחץ ההפרש הקבוע; מד הזרימה המורכב ממכשיר המצערת ומשדר הלחץ ההפרש שייך למד הזרימה DP. מדי זרימה DP רגילים בשימוש כוללים מד זרימה של לוחית פתחים, מד זרימה V-cone, מד זרימה טריז, מד זרימה של חרירי רדיוס ארוך וכו'.
מד זרימת לחץ דיפרנציאלי יכול לשמש למדידת גז טבעי, גז דחוס, ביוגז, גז פליטה, קיטור וכו'.

2. מד זרימה נפחי

מדי זרימה בעלי תזוזה חיובית הם מדי הזרימה המדויקים ביותר. בתוך חיישן מד הזרימה בעל תזוזה חיובית, יש חלל המהווה נפח סטנדרטי מסוים, הנקרא בדרך כלל "מרחב המדידה" או "תא המדידה". חלל זה נוצר על ידי הדופן הפנימית של בית המד והחלקים המסתובבים של מד הזרימה. כאשר הנוזל עובר דרך מד הזרימה, הנוזל ממלא ברציפות את תא המדידה בנפח מסוים. מכיוון שיש הפרש לחץ מסוים בין הכניסה והיציאה של מד הזרימה, החלקים המסתובבים של מד הזרימה יסתובבו תחת פעולת הפרש הלחץ הזה, והנוזל יועבר על ידי קצב הזרימה. במהלך תהליך זה, הנוזל ממלא את "חלל המדידה" של מד הזרימה שוב ושוב, ולאחר מכן נשלח ברציפות לשקע. בתנאים של מד זרימה נתון, נפח חלל המדידה נקבע, ודוחף את הבוכנה (או התוף, גלגל השיניים, הסרעפת וכו') כדי להתנדנד (או להסתובב) קדימה ואחורה. כל עוד נמדד מספר הסיבובים של החלק המסתובב, כלומר, מספר הפעמים שהנוזל ממלא את תא המדידה נצבר על ידי המונה, ניתן לקבל את ערך הזרימה הכולל של נפח הנוזל העובר במד הזרימה. .
מד זרימה PD משמש בדרך כלל למדידת זרימת גז בלחץ נמוך, זהו מד צריכת גז.
מד גז דיאפרגמה, מד בוכנה, מד הילוכים, מד גלגל מותניים, מד רטוב וכו' שייכים למד זרימה חיובי. למד הזרימה החיובי יש את היתרונות של חוסר רגישות למצב הזרימה במעלה הזרם (אין צורך להתקין קטעי צינור ישרים מלפנים ומאחור), דיוק מדידה גבוה וביצועי עלות גבוהים, והוא משמש בעיקר להעברת משמורת כגון גז ונפט.

3. מד זרימה מהירות

הפלט של חיישן זרימת גז מהירות הוא פרופורציונלי לקצב הזרימה, ומשתמשים בזרם מהירות הגז דרך הצינור כדי להניע את האימפלר או הטורבינה של מד הזרימה, ולגרום להם להסתובב. כאשר מהירות הגז מהירה, מספר סיבובי האימפלר או הטורבינה ליחידת זמן גדול יותר; כאשר המהירות איטית, מספר סיבובי האימפלר או הטורבינה קטן יותר. למספר הסיבובים של האימפלר או הטורבינה יש קשר תפקודי יציב יחסית עם הזרימה. ניתן לקבל את קצב זרימת הנוזל על ידי מדידת מספר הסיבובים של האימפלר או הרוטור ליחידת זמן. מדי זרימה מסוג זה הם בדרך כלל מדי זרימת גז דיגיטליים.

4. מד זרימת מסה

מדי זרימת מסה משמשים למדידת זרימת מסת הגז של נוזלים הזורמים בצינורות. מדי זרימת מסה כוללים בעיקר:
(1) מד זרימת מסה קוריוליס
מד זרימה מסוג זה משתמש בכוח הקוריוליס שנוצר על ידי הנוזל בצינור הרוטט, ומאמץ את השיטה של מדידה ישירה של כוח הקוריוליס כדי להשיג את זרימת המסה של הנוזל. מד זרימת המסה של קוריוליס משמש בדרך כלל למדידת גז עם צפיפות גדולה, לחץ גבוה או קצב זרימה גבוה. חיישן מד זרימת המסה Coriolis יכול להיות 1/2", 3/4",1", 2", 3", 4 אינץ', 6 אינץ', DN200. וכו'
(2) מד זרימת מסה תרמית
מד זרימה תרמי מגדיר מקור חום מחוץ לדופן צינור הנוזל, משתמש ביחס בין החום למסה של הגז הזורם, ומודד את שינוי הטמפרטורה במעלה הזרם ובמורד הזרם שלו כדי להשיג את זרימת המסה של הגז. זה יכול לשמש למדידת חנקן (N2), גז חמצן (O2), אוויר דחוס, גז טבעי וכו '. זה יכול להיות מד זרימת מסה מסוג מוטבע או מד זרימת מסה מסוג החדרה למדידת זרימת גז בצנרת או תעלות גדולות, יחידת הזרימה היא Nm3/h או SCFH.
(3) מד זרימת מסה אימפולס
מד זרימה מסוג זה משתמש בכוח הנוצר מהדחף של נוזל החומר הנופל בגובה מסוים, ומאמץ את שיטת מדידת הכוח הישירה כדי להשיג את זרימת מסת הנוזל.
מדי זרימת מסה יכולים להשיג ישירות זרימת מסה, והם משמשים בעיקר במדידת פרמטרים של תהליך ייצור, איתור ובקרת תהליך. באופן כללי, מדי זרימת מסת גז מבוססים בעיקר על מדי זרימת מסה קלומטריים.

יש לנו אפשרויות רבות עבור מכשירי מדידת זרימת גז, לכל סוג של מד זרימת גז יש יתרונות וחסרונות משלו. למד הזרימה מסוג מהירות יש מבנה פשוט, גודל קטן ועלות נמוכה, אך הדיוק נמוך בעת מדידת זרימה קטנה, גם אם האימפלר (או הטורבינה) לא מסתובב, קל לגרום ל"מד מת". מד זרימה DP מתאים יותר למדידת נוזלים בלחץ גבוה. יש לו ביצועים חזקים וקל לייצור בכמויות גדולות, אבל קשה להשתמש בו לנוזלים בעלי קוטר קטן וזרימה קטנה, והדיוק אינו טוב במיוחד. מדי זרימה חיוביים בעלי דיוק גבוה, אך הם גדולים בגודלם, דורשים דרישות טכניות גבוהות לבדיקת הרכבה, דרישות קפדניות על תנאי סביבת הבדיקה.