7 naturgassstrømmålertyper: Hvordan velge for industrielle applikasjoner

For industriell naturgassmåling er syv teknologier vanligvis verdt å evaluere: turbin, ultralyd, Coriolis, differensialtrykk (DP), termisk masse, virvel og positiv forskyvning. Denne guiden forklarer hvor hver passer og hva som kan utelukke det før detaljert dimensjonering. For et bredere syn utover gassservice, se detteveiledning for valg av industriell strømningsmåler.

Sammenligning av naturgassstrømmåler

1. Bestem deg for hva du må måle før du velger en måler

Gassmåling blir forvirrende når faktisk volum, standardvolum og massestrøm behandles som utskiftbare. Det er de ikke.

Faktisk volumetrisk strømninger volumet som passerer måleren ved ledningens driftstrykk og temperatur. Fordi naturgass er komprimerbar, opptar samme mengde gass et annet volum når trykk eller temperatur endres.

Standard eller referansevolumuttrykker gassmengden ved avtalte referansebetingelser. Hvis en måler måler driftsvolum, men det kommersielle eller rapporteringskravet er standardvolum, trenger målesystemet vanligvis også data om trykk, temperatur, gass-egenskap og en passende konverteringsmetode.

Rapporteringsgrunnlaget må derfor fremgå tydelig. Nm³/h, Sm³/h, SCFH, ACFH, kg/h og andre enheter beskriver ikke samme mengde. Dettestrømningsmåler enheter guidegir ekstra bakgrunn om vanlige strømningsenheter.

Masseflytbeskriver mengden gass etter masse per tidsenhet. Coriolis-målere måler massestrøm direkte gjennom responsen til vibrerende rør, mens termiske målere bestemmer massestrøm fra varme-overføring. For en mer detaljert sammenligning, semassestrøm vs volumstrøm.

Det første utvalgsspørsmålet er derfor ikke "Hvilken måler er mest nøyaktig?" Det er "Hvilken mengde må denne målingen representere?"

2. Turbingassstrømmålere

En turbinmåler plasserer en rotor i gasstrømmen. Rotorhastighet er relatert til gasshastighet og konverteres til volumetrisk strømning.

Turbinmålere kan være et sterkt valg for ren, tørr naturgass når strømmen holder seg innenfor et definert driftsområde og installasjonen gir en akseptabel hastighetsprofil.

Avveiningen- er mekanisk kontakt med gassen. Lagre kan slites, mens skitt, væsker eller avleiringer kan endre ytelsen. Albuer, regulatorer og ventiler kan også forvrenge den innkommende hastighetsprofilen, så rett rør eller en strømningskondisjonering kan være nødvendig.

Dette er grunnen til at flytprofil er viktig. En måler kan være riktig dimensjonert for maksimal kapasitet og fortsatt yte dårlig hvis en regulator eller albue umiddelbart oppstrøms skaper virvler eller en asymmetrisk hastighetsfordeling. Ytterligere bakgrunn er tilgjengelig i denne artikkelen omturbinstrømningsmålers egenskaper og fordeler.

Velg turbinteknologi fordi gasstilstanden, strømningsområdet og rørene passer til det-ikke fordi et generisk nøyaktighetstall ser attraktivt ut.

3. Ultrasoniske gassstrømmålere

Transittid-ultralydmålere sender akustiske signaler oppstrøms og nedstrøms gjennom den strømmende gassen. Forskjellen i reisetid er relatert til gasshastighet. Detteultrasonisk gassstrømmålerguideforklarer det grunnleggende måleprinsippet mer detaljert.

Et kritisk skille er detultralyd betyr ikke klem-på. In-flerveis ultralydmålere og eksternt montert klemme-på systemer løser forskjellige måleproblemer. Nettstedetsclamp-on vs. inline ultralyd sammenligningdekker det skillet ytterligere.

In-Line ultralydmålere

In- flerveismålere er attraktive for store rørledninger fordi de ikke har noe roterende måleelement og kan tilby svært lavt permanent trykktap. Flere akustiske baner og diagnostikk kan også bidra til å identifisere forstyrrede hastighetsprofiler, forurensning eller endrede akustiske forhold.

ISO 17089-1:2019tar spesifikt for seg ultrasoniske gassmålere for transitt-tid brukt for lagring-overføring og tildelingsmåling, inkludert ytelse, kalibrering, diagnostikk og installasjonskrav. :contentReference[oaicite:3]{indeks=3}

Klemme-På ultralydmålere

Klem-på meter plasser transdusere utenfor røret. Deres største fordel er installasjon uten en konvensjonell-linjemålerkropp, noe som kan være nyttig for midlertidige kontroller, ettermonteringsprosjekter og situasjoner der det er vanskelig å åpne linjen.

De skal ikke automatisk behandles som likeverdige med en-inline skattemåler. Ytelsen avhenger av måleplikt, rørmateriale og tilstand, akustisk bane, gasstrykk, signalkvalitet og instrumentdesign.

4. Coriolis strømningsmålere

Coriolis-målere bruker vibrerende målerør. Flytende masse endrer rørbevegelsen, og sensorer måler en faseforskjell relatert direkte til massestrøm. Mange design kan også gi informasjon om tetthet og temperatur. For ytterligere tekniske detaljer, se nettstedetsCoriolis strømningsmåler arbeidsprinsipp.

Den største fordelen er målegrunnlaget. Hvis den nødvendige prosessmengden er masse, unngår Coriolis først å måle driftsvolum og deretter beregne masse ut fra tetthet. Det underliggende prinsippet er også beskrevet i Endress+Hausers tjenestemannCoriolis målereferanse. :contentReference[oaicite:4]{indeks=4}

For gasstjeneste betyr imidlertid ikke «direkte masse» «automatisk best». Gasstetthet, driftstrykk, rørgeometri, nødvendig strømningsområde, målerstørrelse, installeringskostnad og trykktap kan påvirke gjennomførbarheten. Applikasjoner med stor-linje eller veldig-flyt fortjener derfor nøye størrelse snarere enn en teknologi-første avgjørelse.

Den separate veiledningen tilCoriolis strømningsmåler fordeler og begrensningergir et nyttig neste trinn når Coriolis når shortlisten.

5. Differensialtrykkstrømmålere

Differensialtrykkstrømmåling skaper en begrensning i røret-som en åpningsplate, dyse eller Venturi-og måler trykkforskjellen over den. Strømning beregnes deretter ut fra differensialtrykket sammen med geometri og væskeegenskaper.

For en idealisert begrensning endres strømningen omtrent med kvadratroten av differensialtrykket etter at de relevante korreksjonsfaktorene er tatt med. Dette forholdet er en grunn til at lav-avstandsavstand fortjener oppmerksomhet: en betydelig reduksjon i flyt produserer et mye mindre differensial-trykksignal.

DP forblir nyttig fordi den er moden og støttet av etablerte standarder.ISO 5167-1:2022dekker differensialtrykkenheter, inkludert åpningsplater, dyser, venturi-rør, kjeglemålere og kilemålere, samt generelle krav til måling, installasjon og usikkerhet. :contentReference[oaicite:5]{indeks=5}

For en praktisk introduksjon til den komplette tilnærmingen, se dennedifferensialtrykk flowmåler guide.

Ikke evaluer bare det primære elementet. Et naturgass-DP-system kan også avhenge av trykk- og temperaturmåling, senderytelse, gass-egenskapsdata, strømningsberegning, impuls-linjedesign og installasjonskvalitet. Permanent trykktap er en annen livssyklusbetraktning, spesielt der kompresjonsenergi er verdifull.

6. Termiske massestrømmålere

Termiske massemålere bestemmer gasstrømmen fra varmeoverføring mellom et oppvarmet følerelement og den strømmende gassen. De er ofte verdt å vurdere for overvåking av natur-gassforbruk, brenner- eller kjelebrensel-gassmåling, undermåling og lavere-strømningsapplikasjoner.

Hovedattraksjonen deres er direkte gassmasse-strømmåling uten en roterende målemekanisme. Innføringsdesign kan også være praktisk på større rør når prosessen og installasjonen tillater det. Relaterte produkter og konfigurasjoner finner du itermisk massestrømmålerseksjon.

Den viktigste tekniske forsiktigheten er gasssammensetning. Termisk respons avhenger av egenskaper som termisk ledningsevne og spesifikk varme. Endress+Hausers offisielle forklaring påtermisk massemålingsprinsippbemerker at gass-blandingssammensetning og installasjonsforhold kan påvirke den målte verdien. :contentReference[oaicite:6]{indeks=6}

Hvis naturgassblandingen kan endres vesentlig, må du bekrefte hvordan måleren er kalibrert og hvordan sammensetningsvariasjonen håndteres. Sensorforurensning er også viktig: avleiringer på et sensorelement endrer varmeoverføringen, noe som gjør våt eller skitten gass mer krevende enn en ren, stabil drivstoffgasstrøm.-

7. Vortex-strømningsmålere

En virvelmåler plasserer et bløfflegeme i strømmen. Vekslende virvler dannes nedstrøms, og deres avgivelsesfrekvens er relatert til strømningshastighet. Devirvelstrømningsmåler arbeidsprinsippgir en dypere forklaring.

Vortex-målere har ingen roterende målemekanisme og kan være praktiske for ren gass, damp og verktøy. De kan passe til anlegg som ønsker en relativt enkel-linjeteknologi uten turbinlager.

Den lave enden av driftsområdet fortjener spesiell oppmerksomhet. Stabil vortexdannelse krever tilstrekkelige strømningsforhold, så en måler valgt kun etter nominell rørstørrelse kan overdimensjoneres for normal drift. Gasstetthet, rørforstyrrelser og mekanisk vibrasjon har også betydning.

En virvelmåler bør derfor dimensjoneres rundt minimum, normal og maksimal strømning i stedet for bare å tilpasses den eksisterende rørdiameteren.

8. Gassmålere med positiv forskyvning

Positive forskyvningsmålere fanger gjentatte ganger og slipper kjente gassvolumer. Roterende og diafragmamålere er vanlige eksempler.

Deres praktiske styrke er lav-strømning og variabel-etterspørselsmåling, som holder positiv forskyvningsteknologi relevant i kommersielle, distribusjons- og enkelte industrielle gassapplikasjoner.

Avveiningen- er mekanisk kompleksitet. Bevegelige komponenter introduserer hensyn til slitasje, trykk-, kapasitet og vedlikehold. Hvis det nødvendige resultatet er standardvolum i stedet for driftsvolum, kan trykk- og temperaturkorreksjon fortsatt være nødvendig.

For mer bakgrunn, se denne oversikten overpositiv forskyvning strømningsmåler drift.

Hvordan velge en strømningsmåler for naturgass

En nyttig utvelgelsesprosess fjerner uegnede teknologier før man sammenligner merker og modellnummer.

Trinn 1: Definer målemålet

Separat prosessovervåking, drivstoffallokering, undermåling, fakturering og varetektsoverføring. Den nødvendige usikkerheten, sporbarheten, godkjenningene og redundansen kan variere betydelig.

Trinn 2: Definer rapporteringsgrunnlaget

Oppgi om det nødvendige resultatet er faktisk volum, standard/referansevolum, massestrøm, totalisert mengde eller energi. Hvis standardvolum er nødvendig, spesifiser referansetrykket og temperaturen.

Trinn 3: Beskriv gassen, ikke bare "naturgassen"

Oppgi forventet sammensetning, sannsynlig sammensetningsvariasjon, tørr eller våt tilstand, mulig kondensat, partikler, korrosive komponenter og tetthet eller relativ tetthet der tilgjengelig.

Denne informasjonen kan endre shortlisten. Komposisjonsvariasjon fortjener ekstra oppmerksomhet med termisk måling; væsker og forurensning kan påvirke turbinkomponenter og ultralyddiagnostikk; våt eller skitten service kan endre vedlikeholdsforventningene for flere teknologier.

Trinn 4: Gi minimum, normal og maksimal strømning

Normal strømning er viktig fordi en måler kan være stor nok for maksimalt design, men dårlig tilpasset daglig drift. Et stort minimum-til-maksimumsområde kan favorisere teknologier med sterkere brukbare rekkevidde.

Ikke velg en gassstrømmåler fra rørdiameteren alene.En måler bør evalueres mot hastigheten, tettheten, trykket og strømningsområdet den faktisk vil oppleve.

Trinn 5: Definer trykk, temperatur og rørforhold

Oppgi driftstrykk og temperaturområder, rørstørrelse og tidsplan, tilgjengelig rett løp, oppstrøms albuer eller regulatorer, tillatt trykktap, krav til farlige-områder og om avstengning er mulig.

Trinn 6: Identifiser den dominerende begrensningen

Det er her utvelgelsesprosessen blir mer nyttig enn en generisk liste over fordeler-og-ulemper.

• Hvispermanent trykktaper den dominerende bekymringen, kan full-ultralydteknologi flytte seg høyere på shortlisten.
• Hvisdirekte massestrømer nødvendig, fortjener Coriolis eller termisk masse tidlig evaluering.
• Hvisgasssammensetningen varierer, termisk måling trenger ytterligere gransking.
• Hvissvært lav flyter viktig, kan positiv forskyvning eller massestrømningsteknologi med riktig størrelse- fortjene mer oppmerksomhet.
• Hvisingen nedleggelse er tilgjengelig, kan en passende klemme-på ultralydløsning være verdt å undersøke.
• Hvis et eksisterende anlegg allerede har en modenDP målearkitektur, kan oppgradering av systemet være mer praktisk enn å endre måleprinsippet.

Trinn 7: Evaluer det komplette målesystemet

Sammenlign kalibrering, trykk- og temperaturkompensasjon, diagnostikk, vedlikehold, strømningskondisjonering, nedetid, reservedeler og energitap-ikke bare målerens kjøpspris.

Dette brederestrømningsmåling, dimensjonering og valgguidekan bidra til å strukturere den endelige spesifikasjonen.

Illustrativt utvalgseksempel: Anleggsdrivstoff-gassovervåking

Vurder en industridrivstoff-gassledning der formålet er intern energiallokering i stedet for overføring av forvaring. Gassen er normalt tørr, driftsområdet er bredt, trykktapet bør holdes lavt, og vedlikeholdsteamet ønsker å minimere rutinemessig mekanisk service.

Disse kravene endrer kortlisten umiddelbart. Et DP-system blir mindre attraktivt hvis permanent trykktap er en stor økonomisk bekymring. En turbinmåler er fortsatt mulig, men introduserer lagre og andre bevegelige komponenter. Termisk masse blir interessant hvis gasssammensetningen er tilstrekkelig stabil og det nødvendige området passer til måleren. In-ultralyd blir mer attraktivt når rørstørrelse og prosjektøkonomi rettferdiggjør det. Coriolis forblir en kandidat når direkte massemåling er verdifull og detaljert dimensjonering bekrefter akseptabelt trykktap.

Dette er et illustrerende utvalgseksempel, ikke en påstått feltsak. Den viktige delen er sekvensen: definer plikten, eliminer teknologier som er i konflikt med de dominerende begrensningene, og først deretter størrelse og sammenlign de gjenværende alternativene. For en annen utvalgssjekkliste, sehvordan velge en passende strømningsmåler.

Kalibrering, standarder og overføring av forvaring

For høy-gassmåling er målerteknologi bare én del av målekvaliteten. Kalibreringsområde, sporbarhet, installasjon, gassegenskaper, trykk- og temperaturinnganger og gjeldende juridiske eller kontraktsmessige krav kan ha like stor betydning som sensingsprinsippet.

DeNIST kalibreringstjeneste for naturgassstrømillustrerer hvorfor kalibrering utføres på tvers av flere strømningspunkter og hvorfor repeterbarhet, hjelpemålinger og sporbarhet behandles som deler av hele målekjeden. :contentReference[oaicite:7]{indeks=7}

NIST er bredereProgram for standarder for gassstrømdokumenterer også rollen til primær- og arbeidsstandarder i sporbar gass-strømkalibrering. :contentReference[oaicite:8]{indeks=8}

For en innføring i praktisk kalibreringsarbeid, se denne interne veiledningen vedrhvordan kalibrere en strømningsmåler.

For søknader om varetektsoverføring-bekreft standarden og det juridiske rammeverket som gjelder på prosjektstedet. ISO 17089-1 tar for seg ultralydgassmålere som brukes til varetektsoverføring og tildeling, mens International Organization of Legal Metrology publisererOIML R 137 for gassmålere. OIML lister for tiden R 137:2012 som sin anbefaling for gassmålere, mens et revisjonsprosjekt er aktivt. :contentReference[oaicite:9]{indeks=9}

En måler skal derfor aldri betegnes som egnet for varetektsoverføring kun på grunn av måleprinsippet. Målermodellen, kalibreringen, installasjonen, det komplette målesystemet, kontraktskravene og lokale juridiske-metrologiske regler må alle stemme overens.

Endelig sjekkliste for valg av naturgassstrømmåler

• Hvilken mengde må rapporteres: faktisk volum, standardvolum, masse eller energi?
• Hva er minimum, normal og maksimum strømningshastighet?
• Hva er minimum og maksimum driftstrykk og temperatur?
• Er gassen tørr, våt, forurenset eller variabel sammensetning?
• Hvor mye permanent trykktap er akseptabelt?
• Hvilke rørforstyrrelser og begrensninger-for rett kjøring finnes?
• Kan linjen stenges for installasjon eller vedlikehold?
• Hvilke usikkerhets-, repeterbarhets-, kalibrerings- eller juridiske-metrologiske krav gjelder?
• Krever målingen trykk- og temperaturkompensering?
• Hva betyr vedlikehold, diagnostikk, nedetid og livssykluskostnader?

Siste takeaway

Den rette strømningsmåleren for naturgass finner man vanligvis ved å eliminere dårlige tilpasninger i stedet for å søke etter én teknologi som er universelt overlegen. Turbin-, ultralyd-, Coriolis-, DP-, termisk masse-, virvel- og positiv forskyvningsmålere løser forskjellige måleproblemer.

Definer den nødvendige målemengden først. Deretter etablerer gasstilstanden, minimum-til-maksimalt strømningsområde, driftstrykk og temperatur, rørbegrensninger, trykk-tapgrense, kalibreringskrav og kommersielle formål. Når disse inputene er klare, blir shortlisten mye mindre og den endelige avgjørelsen blir en riktig dimensjonering og måling-systemdesignøvelse i stedet for en sammenligning av markedsføringspåstander.