Aký je rozdiel medzi pracovnými a štandardnými prietokmi v plynomeroch?

Nie nevyhnutne. Kapacita kompresora môže byť vyjadrená pri referenčných podmienkach, zatiaľ čo merač udáva objem plynu prechádzajúceho cez natlakované potrubie. Obidve hodnoty môžu opísať rovnaké množstvo plynu.

Toto je rozdiel medziskutočné a štandardné prietoky plynu, niekedy nazývané pracovné a štandardné prietoky. Pochopenie je nevyhnutné pri prepočte spotreby plynu, výpočte rýchlosti potrubia alebo výbere priemyselného prietokomeru plynu.

Konverzia závisí od absolútneho tlaku, teploty, vlastností plynu a použitých referenčných podmienok. Pri dimenzovaní meračov musia technici brať do úvahy aj celý prevádzkový rozsah a nie jednu nominálnu hodnotu prietoku.

Skutočný vs štandardný prietok plynu: Aký je rozdiel?

Skutočný objemový prietok je objem plynu, ktorý sa pohybuje potrubím pri jeho prevádzkovom tlaku a teplote. Môže byť vyjadrená v skutočných m³/h, Am³/h alebo ACFM.

Štandardný objemový prietok vyjadruje ekvivalentný objem plynu pri špecifikovaných referenčných podmienkach. Bežné jednotky zahŕňajú Nm³/h, Sm³/h a SCFM.

Keď je plyn stlačený, jeho hustota sa vo všeobecnosti zvyšuje a rovnaká hmotnosť zaberá menší objem. V dôsledku toho môže byť skutočný objemový prietok oveľa nižší ako štandardný objemový prietok v tlakovom potrubí.

Tok hmoty sa líši od oboch. Predstavuje hmotnosť prejdenú meraným úsekom za jednotku času, bežne v kg/h. Vzťah je ďalej vysvetlený vo FlowT'sporovnanie hmotnostného prietoku s objemovým prietokom.

Aké sú štandardné referenčné podmienky plynu?

Neexistuje univerzálna referenčná teplota pre každú aplikáciu merania plynu. V závislosti od príslušnej normy alebo obchodnej dohody môžu referenčné teploty zahŕňať 0 stupňov, 15 stupňov, 20 stupňov alebo 60 stupňov F.

napr.ISO 13443stanovuje referenčné podmienky pre zemný plyn vrátane teploty, tlaku a vlhkosti. Iné priemyselné aplikácie môžu používať odlišné zmluvné referenčné podmienky.

Preto špecifikácia uvádzajúca iba „1 000 Nm³/h“ je neúplná, pokiaľ nie sú známe príslušné referenčné podmienky. Tlak musí byť identifikovaný ako absolútny a základ plynu musí byť konzistentný vrátane toho, či sa uvádzané množstvo vzťahuje na suchý alebo vlhký plyn.

Toto je dôležité pri porovnávaní zariadení od rôznych dodávateľov. Množstvo plynu vyjadrené pri 20 stupňoch zaberá približne o 7,3 % väčší objem ako pri 0 stupňoch, keď sa tlak nemení a predpokladá sa ideálne správanie plynu.

Vzorec na konverziu skutočného prietoku plynu na štandardný

Pre nezmenené zloženie plynu je vzťah medzi skutočným a referenčným objemovým prietokom:

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

Ak chcete vypočítať skutočný objemový prietok zo štandardného prietoku:

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

• Qstd: objemový prietok pri referenčných podmienkach
• Qactual: objemový prietok pri prevádzkových podmienkach
• Pstd a Pactual: absolútne tlaky
• Tstd a Tactual: teploty v kelvinoch
• Zstd a Zactual: faktory stlačiteľnosti plynu

Pred výpočtom preveďte meraný tlak

Jednou z najčastejších chýb je zaobchádzanie s tlakomerom ako s absolútnym tlakom.

Absolútny tlak=Pretlak + miestny atmosférický tlak

Pre potrubie pracujúce pri 7 baroch (g), za predpokladu atmosférického tlaku 1,01325 baru:

Pactual=7 + 1.01325=8.01325 pruh(a)

Použitie 7 bar(a) by v tomto príklade nadhodnotilo vypočítaný skutočný objem približne o 14,5 %, pričom ostatné premenné by sa nezmenili.

Ďalšie vysvetlenie nájdete vo vysvetlení FlowTPSI, PSIA a PSIG. Vhodnétlakový vysielačmôže poskytnúť informácie o tlaku kompenzačnému systému, ale jeho typ merania a rozsah kalibrácie musia byť overené.

Prečo na faktore stlačiteľnosti záleží

Faktor stlačiteľnosti Z zodpovedá za odchýlky od správania ideálneho plynu. Mení sa v závislosti od zloženia plynu, tlaku a teploty.

Na predbežný odhad ideálneho plynu inžinieri niekedy predpokladajú Zactual/Zstd=1. Tento predpoklad sa nesmie považovať za overenú vlastnosť stlačeného vzduchu alebo zemného plynu pri zvýšených tlakoch.

Zvážte výpočet ideálneho plynu s produkciou 100 m³/h. Ak je skutočný pomer Zactual/Zstd 0,97, korigovaný výsledok bude 97 m³/h. Ak je pomer 1,03, výsledkom bude 103 m³/h.

Tieto pomery sú ilustratívne hodnoty citlivosti, nie namerané vlastnosti plynu. Ukazujú, že nesprávny predpoklad stlačiteľnosti priamo ovplyvňuje výsledok konverzie.

Pre zemný plyn,ISO 15970rieši meranie vlastností používaných pri objemovej premene, vrátane tlaku, teploty, hustoty a kompresného faktora. Ak si to presnosť merania vyžaduje, mali by sa použiť vhodné metódy vlastností plynu a informácie o zložení.

Príklad 1: Premena 800 Nm³/h stlačeného vzduchu

Zvážte systém stlačeného vzduchu s nasledujúcimi predpokladanými podmienkami:

• Referenčný prietok: 800 Nm³/h
• Referenčná teplota: 0 stupňov (273,15 K)
• Referenčný tlak: 1,01325 bar(a)
• Prevádzkový tlak: 7 bar (g)
• Prevádzková teplota: 35 stupňov (308,15 K)
• Predpokladaný atmosférický tlak: 1,01325 bar
• Predpokladaný Zactual/Zstd: 1

Najprv preveďte prevádzkový tlak na 8,01325 bar(a).

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

Qactual ≈ 114,1 m³/h

Za týchto predpokladov rovnaké množstvo plynu predstavované 800 Nm³/h zaberá vo vnútri tlakového potrubia približne 114,1 m³ za hodinu.

Vypočítajte rýchlosť potrubia

Predpokladajme, že potrubie má skutočný vnútorný priemer 100 mm. Jeho prierezová plocha je približne 0,007854 m².

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

Ak by inžinier nesprávne použil 800 m³/h ako prevádzkový prietok, vypočítaná rýchlosť by bola približne 28,3 m/s.

Tento rozdiel by mohol podstatne ovplyvniť navrhovanú veľkosť merača a rozsah merania. Vždy používajte skutočný vnútorný priemer, nielen nominálne označenie potrubia.

Pre aplikácie, kde sa uprednostňuje priame meranie súvisiace s hmotnosťou, poskytuje FlowTmožnosti merania hmotnostného prietoku plynu. Ich vhodnosť sa musí kontrolovať vzhľadom na zloženie plynu a prevádzkové podmienky.

Príklad 2: Výpočet prevádzkového rozsahu zemného plynu

Systém zemného plynu zriedka funguje pri jednom stálom tlaku, teplote a prietoku. Výber merača by mal zohľadňovať minimálny a maximálny skutočný objemový prietok.

Predpokladajme nasledujúcu hypotetickú špecifikáciu:

• Referenčný prietok: 300–1 000 Sm³/h
• Referenčné podmienky: 15 stupňov a 1,01325 bar(a)
• Prevádzkový tlak: 3–8 bar (g)
• Prevádzková teplota: 10-50 stupňov
• Predpokladaný atmosférický tlak: 1,01325 bar
• Zactual/Zstd=1 pre predbežný výpočet

Najväčší skutočný objem nastáva v tomto zjednodušenom modeli, keď sú referenčný prietok a teplota najvyššie a prevádzkový tlak je najnižší.

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

Najmenší skutočný objem sa vyskytuje pri minimálnom referenčnom prietoku, maximálnom tlaku a minimálnej teplote.

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

Predbežná skutočná obálka prietoku je približne 33–283 m³/h.

Tieto hodnoty nie sú konečnými návrhmi zemného plynu. Predpokladajú nezávislé prevádzkové extrémy a správanie ideálneho plynu. V prevádzkovom zariadení môžu byť tlak, teplota a dopyt korelované a musí sa vyhodnotiť faktor stlačiteľnosti.

Pre potrubie so skutočným vnútorným priemerom 150 mm je zodpovedajúci rozsah rýchlosti približne 0,52–4,45 m/s.

Tento rozsah je východiskovým bodom pre výber meradla, nie dôkazom toho, že ho dokáže merať akýkoľvek konkrétny merací prístroj.

Ako určiť veľkosť plynomeru pomocou skutočného prietoku

Po výpočte skutočného prietoku je ďalším krokom porovnanie prevádzkovej obálky s publikovanými limitmi výkonu zvoleného merača.

Krok 1: Vytvorte skutočné prevádzkové podmienky

Zaznamenajte minimálny, normálny a maximálny prietok plynu spolu s príslušnými tlakmi a teplotami. Ak je to možné, používajte radšej simultánne prevádzkové údaje, než kombinovanie nesúvisiacich extrémov.

Identifikujte zloženie plynu, vlhkosť, rozsah tlaku a požadovaný účel merania. Monitorovanie procesu a regulované meranie prenosu do úschovy môže mať rôzne požiadavky na vybavenie.

Krok 2: Vypočítajte skutočný prietok a rýchlosť

Preveďte referenčný prietok na skutočný prietok v každom relevantnom prevádzkovom bode. Použite vhodnú korekciu stlačiteľnosti a skutočný vnútorný priemer potrubia.

Vypočítajte rýchlosť pomocou Qactual delenej vnútornou prietokovou plochou. To pomáha premietať objemové technológie, ale samotná rýchlosť nezaručuje vhodnosť.

Krok 3: Skontrolujte merací rozsah výrobcu

Porovnajte najnižší a najvyšší pracovný bod so špecifikovanými limitmi kandidáta.

Pre avírový prietokomerdolný limit merania závisí od konštrukcie prístroja a podmienok, ako je hustota plynu a Reynoldsovo číslo. Merač, ktorý funguje správne pri normálnom prietoku, nemusí poskytovať spoľahlivý signál pri minimálnom odbere.

Pre atepelný hmotnostný prietokomerpotvrďte kalibrovaný plyn, rozsah hmotnostného prietoku, tepelné vlastnosti, teplotné limity a požiadavky na inštaláciu.

Ak vypočítaný minimálny prietok klesne pod overený dolný limit prístroja, výber väčšieho merača len na prispôsobenie špičkového prietoku problém nevyrieši.

Krok 4: Overte presnosť a podmienky inštalácie

Pozorne si prečítajte špecifikáciu presnosti. Presnosť vyjadrená v percentách odčítania nie je ekvivalentná percentu plného rozsahu, najmä pri nízkom prietoku.

Skontrolujte požadované dĺžky priameho potrubia, poruchy prietoku, tlakové straty, vibrácie, elektrické pripojenia a požiadavky na nebezpečné oblasti.

Prevložný tepelný hmotnostný prietokomer, poloha inštalácie a rýchlostný profil sú dôležité. Pre inline vortexový prístroj musí byť splnené špecifikované prevádzkové Reynoldsovo číslo a hustota plynu.

Tepelná hmotnosť verzus Vortex: Ktorý merač vyhovuje aplikácii?

Meranie tepelnej hmotnosti môže byť atraktívne pre čisté monitorovanie spotreby stlačeného vzduchu, najmä ak je požadovaným výstupom hmotnostný prietok alebo ekvivalentný referenčný objem. FlowT tiež uvádzatepelné prístroje na meranie plynu.

Technológia Vortex môže byť vhodná pre stabilné podmienky procesného plynu, keď skutočná rýchlosť a hustota plynu zostávajú v rámci validovaného rozsahu. Pre zvolenú konfiguráciu je potrebné skontrolovať dostupnosť kompenzačných funkcií.

Ultrazvuková technológia je ďalšou možnou možnosťou pre určité plynové aplikácie. Jeho vhodnosť závisí od konštrukcie prístroja, akustických vlastností plynu, inštalácie a prevádzkových podmienok. FlowT'svysvetlenie ultrazvukového prietokomeru plynuposkytuje ďalšie zázemie.

Žiadna meracia technológia by sa nemala zvoliť len preto, že prevodník môže zobrazovať Nm³/h alebo Sm³/h.

Bežné chyby pri konverzii a dimenzovaní prietoku plynu

• Použitie pretlaku ako absolútneho tlaku:To spôsobuje nesprávny tlakový pomer a tým nesprávny objemový prevod.
• Zadanie Celzia do rovnice plynu:Teplotné pomery musia používať kelvin.
• Ignorovanie referenčných podmienok:Dve hodnoty štandardného objemu nemusia byť priamo porovnateľné, keď sa referenčná teplota, tlak alebo vlhkosť líšia.
• Za predpokladu, že Z=1 bez hodnotenia:To môže spôsobiť systematické chyby pri konverzii, najmä v náročných podmienkach skutočného plynu.
• Dimenzovanie zo samotného nominálneho štandardného prietoku:Skutočné minimálne a maximálne prietoky sa môžu veľmi líšiť od hodnôt referenčného objemu.
• Mätúce zobrazovacie jednotky s princípom merania:Merač vykazujúci štandardný objem môže odvodiť túto hodnotu z merania hmotnosti alebo kompenzovaného skutočného objemu.

Dôležité je aj zloženie plynu. Tepelný prístroj kalibrovaný na vzduch nemožno automaticky považovať za presný pre inú zmes plynov. Podobne aj objemový prístroj vyžaduje pri výpočte hmotnostného prietoku príslušné informácie o hustote.

Aké informácie by ste mali poslať dodávateľovi prietokomeru plynu?

Užitočná žiadosť o cenovú ponuku by mala obsahovať dostatok informácií, aby dodávateľ mohol posúdiť celý prevádzkový rozsah.

• Názov plynu, zloženie a očakávaná variácia
• Minimálny, normálny a maximálny prietok
• Skutočný, štandardný alebo hmotnostný prietok
• Referenčný tlak, teplota a základ suchého/mokrého plynu
• Rozsah prevádzkového tlaku a teploty
• Vnútorný priemer potrubia a detaily pripojenia
• Dostupná dĺžka priameho potrubia a podmienky inštalácie
• Požadovaná presnosť, súčet a výstupné signály
• Požiadavky na nebezpečnú oblasť alebo prípadne regulačné požiadavky

Ak je potrebná kompenzácia tlaku alebo teploty, potvrďte, či sa vykonáva vo vnútri prevodníka alebo externým riadiacim systémom. Pre inštalácie používajúce samostatné meranie tlaku sa vyberiepriemyselný snímač tlakuby sa mala skontrolovať kompatibilita médií a požadovaný rozsah tlaku, a nie výber podľa samotného výstupného signálu.

Často kladené otázky

Je pracovný prietok rovnaký ako skutočný prietok?

Pracovný prietok sa zvyčajne vzťahuje na skutočný objemový prietok pri prevádzkovom tlaku a teplote. Termín by však mal byť potvrdený v špecifikácii projektu.

Je možné Nm³/h previesť na m³/h pomocou pevného faktora?

Iba vtedy, keď sú prevádzkové a referenčné podmienky pevne stanovené a sú známe príslušné vlastnosti plynu. Zmena tlaku, teploty alebo stlačiteľnosti mení konverzný faktor.

Potrebuje tepelný hmotnostný prietokomer kompenzáciu tlaku?

Vo všeobecnosti nepotrebuje rovnakú korekciu objemového tlaku a teploty, ktorá sa používa na premenu merania skutočného objemu na hmotnostný prietok. Avšak tlak, teplota, zloženie plynu a podmienky kalibrácie môžu stále ovplyvňovať výkon merania.

Mal by byť prietokomer plynu dimenzovaný podľa skutočného alebo štandardného prietoku?

Pre objemové technológie sú podstatné skutočné prúdenie a rýchlosť. V prípade technológií založených na hmotnosti sa musí skontrolovať príslušný rozsah hmotnostného prietoku a kalibrované prevádzkové podmienky. Konečné rozhodnutie sa musí riadiť špecifikáciami výrobcu.

Prečo je plynomer pri nízkom prietoku nepresný?

Medzi možné príčiny patrí prevádzka pod overeným minimálnym prietokom, nevhodné vlastnosti plynu, poruchy inštalácie, kontaminácia snímača alebo nesprávne nastavenia kompenzácie. Príčina by sa mala vyšetriť pomocou diagnostických informácií merača a technickej dokumentácie.

Záverečné myšlienky

Skutočné a štandardné prietoky plynu predstavujú rovnaké množstvo plynu pri rôznych objemových podmienkach. Ich konverzia vyžaduje jasne definované referenčné podmienky, absolútny tlak, teplotu a vhodnú korekciu vlastností plynu.

Pri výbere prístroja je dôležitejšia otázka, či vypočítaný prevádzkový rozsah prietoku spadá do overených meracích limitov merača. Správna konverzia je len prvým krokom.

FlowT ponúka riešenia merania plynov založené na rôznych technológiách. Ak špecifikujete merač stlačeného vzduchu, dusíka alebo iného priemyselného plynu, uveďte prevádzkové podmienky, zloženie plynu, rozsah prietoku a požadované výstupné jednotky, aby bolo možné skontrolovať navrhovanú konfiguráciu.

Kontaktujte FlowT pre výber plynomeru a podporu cenovej ponuky