Как выбрать расходомер (счетчик) газа?

Расходомеры сжатого воздуха (счетчики газа) — это устройства, которые показывают, сколько воздуха прошло через трубу за определенное время. Они нужны для промышленности, чтобы контролировать работу компрессоров и учет энергоресурсов предприятия. Обычно такие приборы ставят на трубы для учета сухого и влажного сжатого воздуха, углекислого газа (СО2), азота(N2), аргона и других газов (неагрессивных).

Счетчик газа

Расходомеры сжатого воздуха промышленные бывают разных типов. Они отличаются диаметром трубы, способом измерения, видом выходного сигнала, наличием встроенного регистратора и другими параметрами. Например, есть приборы, которые измеряют по колебаниям давления — это вихревые расходомеры. Их можно использовать для разных задач.

Также популярны приборы, которые не зависят от температуры окружающей среды. Это термоанемометрические расходомеры. Они характеризуются точностью, быстротой и надежностью. Термоанемометрический расходомер сжатого воздуха ставят на предприятиях для контроля расхода разных газов.

Расходомер газа характеристики

Среди общих характеристик расходомеров газа можно выделить:

• Способ учета (часто используются термально-массовый, вихревой, по перепаду давления);
• Цифровой или аналоговый выходной сигнал; подходящий диаметр трубопровода;
• Диапазон газов, с которыми может работать счетчик газа (обычно сжатый воздух, кислород, азот, гелий, аргон, СО2 и пр.);
• Каналы измерения расходомера (некоторое оборудование может измерять не только количество пропускаемого сжатого воздуха, но и давление, а также температуру потока);
• Допустимый диаметр трубопровода.
• Возможность работы в два направления.

К дополнительным характеристикам современного измерительного оборудования расхода газов следует отнести наличие удобного дисплея и USB-интерфейса, возможность подключения к сети с целью сравнения показателей, формирования отчетов и выявления возможных утечек газа

Выбор счетчика газа

Выбор расходомера газа зависит от условий использования и от стоящих перед прибором задач.

• Тип газа
• Давление
• Температура
• Ориентировочный расход
• Способ монтажа
• Диаметр трубопровода
• Снятие данных. Наличие дисплея и тип выходного сигнала

Первое, что нужно учесть при подборе счетчика расхода – это характеристики измеряемой среды:

• тип газа,
• давление,
• температура.

Затем определиться со способом монтажа прибора и учесть связанные с этим параметры, такие как диаметр трубопровода. Наконец, следует задуматься о том, как будет производиться снятие данных с прибора. Рассмотрим все эти этапы подробнее.

Тип газа

При выборе расходомера сразу же нужно отобрать те приборы, которые способны проводить измерение конкретного, необходимого вам газа*. Некоторые расходомеры, такие как VA 400, могут проводить измерения различных газов (воздуха, азота, природного газа и т. д.), однако для измерения газов, значительно отличающихся по физическим свойствам от воздуха, приборы должны быть откалиброваны в соответствующей среде.

* в случае агрессивных или взрывоопасных газовых сред следует выбрать расходомеры с дополнительной защитой.

Давление

Далее следует уточнить давление измеряемой среды. Обычно для измерений сжатого воздуха (например, в компрессорных) и для измерения расхода воздуха при давлении близком к атмосферному (например, в вентиляционых системах) используются разные типы расходомеров. Расходомеры для вентиляции (например, SS 20.260 LED) существенно дешевле, чем расходомеры сжатого воздуха (например, SS 20.261), так как рассчитаны на менее жёсткий режим работы.

Верхний допустимый предел давления у различных расходомеров отличается, поэтому в случае, если необходимо измерять расход газа под давлением, следует уточнить значение рабочего давления среды. Так, например, расходомер SS 20.261 можно использовать при давлении до 10 бар, SS 20.600 – до 16 бар (опционально – до 40), VA 400 – до 50 бар.

Температура

Большинство расходомеров рассчитаны на не слишком высокие и не слишком низкие температуры измеряемой среды (например, от -30 до +120° у SS 20.600). Поэтому, если температура среды превышает 100°С, следует удостовериться, что выбранный расходомер может работать в подобных условиях или выбрать специальный прибор, рассчитанный на работу в высокотемпературных средах (к примеру, SS 20.650).

Следует также обратить внимание на температуру окружающей среды. Температурные диапазоны для электронных компонентов (находящихся вне трубопровода) обычно уже, чем для чувствительного элемента. Поэтому если датчик предполагается эксплуатировать, например, зимой на открытом воздухе, необходимо удостовериться, что нижний предел допустимого температурного диапазона позволит прибору перенести сильный мороз.

Ориентировочный расход

Все расходомеры сжатого воздуха имеют тот или иной диапазон измеряемого расхода. При превышении пределов этого диапазона приборы перестают выдавать достоверные показания, поэтому при выборе прибора следует учитывать максимально возможный расход на заданном участке.

В случае тепловых расходомеров ограничения измерительных диапазонов проводятся не по объему проходящего воздуха (так как для одного и того же расходомера максимально допустимые значения объёмного расхода будут различаться в зависимости от диаметра трубопровода), а по скорости потока, приведенной к нормальным условиям.

Так максимальная допустимая скорость для расходомера SS 20.260 LED– 50 м/с, для SS 20.261 – 90 м/с, для VA 400– 220 м/с. При этом вовсе не обязательно использовать расходомер с наибольшим скоростным диапазоном, так как чем больше диапазон, тем больше погрешность измерения (а часто – и цена). Поэтому очень важно знать максимально возможную скорость потока в конкретном случае.

Скорость потока зависит, во-первых, от объемов проходящего газа, то есть, собственно, от расхода и, во-вторых, от внутреннего диаметра трубопровода. Чем больше расход и чем меньше диаметр – тем выше скорость. О том, почему для выбора расходомера необходимо знать диаметр участка, на котором его будут использовать, мы подробнее расскажем далее.

Ориентировочный же расход, в случае, если речь идет о сжатом воздухе, можно узнать из технической документации компрессора. Методы расчета скорости на основе диаметра и расхода обычно приводятся в руководстве по использованию расходомера. К примеру, в данной таблице приведены максимальные значения расхода для различных версий расходомера VA 400:

Способ монтажа счетчиков газа

Приняв во внимание характеристики измеряемой среды, нужно также обратить внимание на условия монтажа расходомера. Можно выделить 3 основных способа монтажа.

• Врезные расходомеры. Подобные приборы представляют собой уже готовую небольшую секцию трубопровода с установленным на ней расходомером. Для установки подобного прибора необходимо либо удалить участок трубы и установить расходомер на это место, либо производить монтаж на байпасном трубопроводе. Плюсом врезных расходомеров является их относительно невысокая стоимость (однако только если речь идет о небольших диаметрах трубопровода). Минусом же является неудобство монтажа – врезка требует определенных усилий, отнимает много времени и, разумеется, требует остановки производства. Кроме этого врезные расходомеры не подходят для использования на трубопроводах больших диаметров. К данному типу расходомеров относится, например, прибор VA 420.
• Погружные расходомеры. Для установки данных приборов не нужно вырезать целую секцию трубопровода или устанавливать байпасное соединение. Установка производится путем сверления небольшого отверстия в стенке трубопровода, помещения в него штанги расходомера и закрепления прибора в таком положении. Подробнее об установке погружного расходомера можно прочесть в соответствующей статье. Плюсами данного типа приборов является простота установки и относительно невысокая стоимость. Кроме этого данные приборы легко можно использовать на трубопроводах больших диаметров. К примеру, длина штанги у некоторых исполнений расходомера SS 20.600 позволяет использовать его в трубопроводах диаметром до 2 метров. Недостатком же является то, что данные приборы не очень удобно использовать на крайне малых трубопроводах – при значении диаметра 1/2'' и менее предпочтительнее использовать врезные расходомеры.

• Накладные расходомеры. Принцип работы данных расходомеров не требует прямого доступа к измеряемой среде – измерение производится через стенку трубопровода обычно ультразвуковым методом. Монтаж данных расходомеров является наиболее удобным и простым, но их стоимость обычно в несколько раз выше, чем у погружных и врезных приборов, поэтому использовать их имеет смысл только в случае, если нет никакой возможности нарушать целостность трубопровода.

Диаметр трубопровода

Независимо от того, врезной, погружной или накладной расходомер будет использоваться, следует уточнить диаметр трубопровода на участке, где требуется установить расходомер.

При выборе врезного расходомера диаметр трубопровода является одним из основных параметров, так как данные приборы отличаются диаметром встроенной измерительной секции. Что касается погружных расходомеров, то может показаться, что при ни использовании диаметр не имеет значения, так как зонд расходомера можно погрузить в поток при любом диаметре, однако из-за того, что чувствительный элемент прибора (находящийся на конце зонда) должен быть помещен точно в центре трубопровода, следует удостовериться, что длины зонда хватит для монтажа на конкретном участке. Также рассчитывая минимальную необходимую длину зонда следует помнить, о том, что его часть придется на монтажные детали: полусгон и шаровой кран.

Допустим, внешний диаметр трубопровода составляет 200 мм. Значит погрузить зонд нужно будет на 100 мм. Еще 100-120 мм потребуется на осуществление монтажа. Таким образом, минимальная длина зонда при данном диаметре должна составлять 220 мм. Большинство расходомеров доступны в различных исполнениях, отличающихся длиной зонда. Так для расходомера VA 400 существуют исполнения с длиной 120, 220, 300 и 400 мм.

Снятие данных. Наличие дисплея и тип выходного сигнала

Наконец, следует определиться с тем, каким образом вы хотите получать результаты измерений. Большинство расходомеров используют аналоговый или цифровой выходной сигнал для передачи информации о результатах измерений. Если на предприятии имеется собственная автоматическая система управления технологическим процессом (АСУ ТП), в которую можно завести данные выходные сигналы, то аналогового или цифрового сигнала, скорее всего, будет достаточно. Однако, если готовой системы управления нет, может возникнуть необходимость снимать данные с дисплея. В некоторых расходомерах (например, у VA400) дисплей может быть уже встроен или доступен в качестве опции. Для других приборов нужно приобретать отдельный индикатор и подавать на него выходной сигнал датчика.

Данные, выводимые на дисплей, обычно ограничиваются текущим и накопленным расходом. В некоторых случаях может стоять задача регистрировать данные за разные промежутки времени и обрабатывать их, формируя отчеты и представляя информацию в табличном или графическом виде. Если на предприятии нет готовой системы управления, которая могла бы выполнять эти функции, то имеет смысл приобрести прибор с встроенным регистратором данных и идущим в комплекте программным обеспечением, позволяющим быстро и удобно проводить обработку полученных данных. Примером такого прибора может служить DS 400.

В случае, если расходомер не имеет встроенного дисплея и для получения данных требуется выходной сигнал, следует определиться с типом этого сигнала. К наиболее распространенным аналоговым сигналам относятся сигналы 4…20 мА и 0…10 В. Некоторые расходомеры, такие как SS 20.600 могут формировать любой из этих сигналов в зависимости от значения подключенного сопротивления. В некоторых случаях может потребоваться цифровой выходной сигнал, например, использующий протоколы Modbus или Profibus.

Перечисленных выше параметров должно быть достаточно для подбора расходомера. В то же время, если вы хотите иметь более полное представление о различных типах расходомеров, а также преимуществах и недостатках каждого типа, можете также прочесть статьи о классификации датчиков расхода по принципу измерения.