Hvad er forskellen mellem arbejds- og standardstrømningshastigheder i gasflowmålere?

Ikke nødvendigvis. Kompressorkapaciteten kan udtrykkes ved referencebetingelser, mens måleren rapporterer gasmængden, der passerer gennem det tryksatte rør. Begge aflæsninger kan beskrive den samme gasmængde.

Dette er forskellen mellemfaktiske og standard gasstrømningshastigheder, nogle gange kaldet arbejds- og standardstrømningshastigheder. Det er vigtigt at forstå det, når man konverterer gasforbrug, beregner rørledningshastighed eller vælger en industriel gasflowmåler.

Konverteringen afhænger af absolut tryk, temperatur, gasegenskaber og de anvendte referencebetingelser. For målerstørrelser skal ingeniører også overveje det komplette driftsområde frem for en enkelt nominel flowværdi.

Faktisk vs standard gasstrøm: Hvad er forskellen?

Faktisk volumetrisk flow er mængden af ​​gas, der bevæger sig gennem en rørledning ved dets driftstryk og temperatur. Det kan udtrykkes i faktisk m³/h, Am³/h eller ACFM.

Standard volumetrisk flow udtrykker den ækvivalente gasvolumen ved specificerede referencebetingelser. Fælles enheder omfatter Nm³/h, Sm³/h og SCFM.

Når gas komprimeres, øges dens massefylde generelt, og den samme masse optager mindre volumen. Som følge heraf kan den faktiske volumetriske flow være meget lavere end standard volumetrisk flow i en rørledning under tryk.

Masseflow er forskellig fra begge. Det repræsenterer massen, der passerer gennem en målesektion pr. tidsenhed, almindeligvis i kg/t. Sammenhængen er forklaret yderligere i FlowT'smassestrøm vs volumenstrøm sammenligning.

Hvad er standard gasreferencebetingelser?

Der er ingen universel referencetemperatur for enhver gasmålingsanvendelse. Afhængigt af den gældende standard eller kommercielle aftale kan referencetemperaturer omfatte 0 grader, 15 grader, 20 grader eller 60 grader F.

f.eks.ISO 13443etablerer referencebetingelser for naturgas, herunder temperatur, tryk og fugtighed. Andre industrielle applikationer kan bruge andre kontraktlige referencebetingelser.

Derfor er en specifikation, der kun angiver "1.000 Nm³/h", ufuldstændig, medmindre de gældende referencebetingelser er kendt. Trykket skal identificeres som absolut, og gasgrundlaget skal være konsistent, herunder om den indberettede mængde refererer til tør eller våd gas.

Dette har betydning, når man sammenligner udstyr fra forskellige leverandører. En gasmængde udtrykt ved 20 grader fylder ca. 7,3 % mere volumen end ved 0 grader, når trykket er uændret, og der antages en ideel-gasadfærd.

Formel for faktisk til standard gasflowkonvertering

For uændret gassammensætning er forholdet mellem faktisk og referencevolumenstrøm:

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

For at beregne det faktiske volumetriske flow ud fra standard flow:

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

• Qstd: volumetrisk flow ved referencebetingelser
• Qactual: volumetrisk flow under driftsbetingelser
• Pstd og Pactual: absolutte tryk
• Tstd og taktisk: temperaturer i kelvin
• Zstd og Zactual: gaskompressibilitetsfaktorer

Konverter manometertryk før beregning

En af de mest almindelige fejl er at behandle manometertryk som absolut tryk.

Absolut tryk=Manometertryk + lokalt atmosfærisk tryk

For en rørledning, der opererer ved 7 bar(g), forudsat atmosfærisk tryk på 1,01325 bar:

Pactual=7 + 1.01325=8.01325 bar(a)

Brug af 7 bar(a) i stedet vil overvurdere det beregnede faktiske volumen med ca. 14,5 % i dette eksempel, med andre variabler uændrede.

For yderligere afklaring, se FlowT-forklaringen afPSI, PSIA og PSIG. En passendetryktransmitterkan give trykinformation til et kompensationssystem, men dets måletype og kalibreringsområde skal verificeres.

Hvorfor kompressibilitetsfaktoren betyder noget

Kompressibilitetsfaktoren Z tager højde for afvigelser fra ideel-gasadfærd. Det varierer med gassammensætning, tryk og temperatur.

For et foreløbigt ideal-gasestimat antager ingeniører nogle gange Zactual/Zstd=1. Denne antagelse må ikke behandles som en verificeret egenskab ved trykluft eller naturgas ved forhøjet tryk.

Overvej en ideel-gasberegning, der producerer 100 m³/t. Hvis det faktiske Zactual/Zstd-forhold er 0,97, bliver det korrigerede resultat 97 m³/h. Hvis forholdet er 1,03, bliver resultatet 103 m³/h.

Disse forhold er illustrative følsomhedsværdier, ikke målte gasegenskaber. De viser, at en forkert antagelse om kompressibilitet direkte påvirker konverteringsresultatet.

For naturgas,ISO 15970omhandler måling af egenskaber brugt i volumenkonvertering, herunder tryk, temperatur, tæthed og kompressionsfaktor. Passende gas-egenskabsmetoder og sammensætningsoplysninger bør anvendes, hvor målenøjagtigheden kræver det.

Eksempel 1: Konverter 800 Nm³/h trykluft

Overvej et trykluftsystem- med følgende forudsatte forhold:

• Referenceflow: 800 Nm³/h
• Referencetemperatur: 0 grader (273,15 K)
• Referencetryk: 1,01325 bar(a)
• Driftstryk: 7 bar(g)
• Driftstemperatur: 35 grader (308,15 K)
• Forudsat atmosfærisk tryk: 1,01325 bar
• Antaget Zactual/Zstd: 1

Konverter først driftstrykket til 8,01325 bar(a).

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

Faktisk ≈ 114,1 m³/h

Under disse forudsætninger fylder den samme gasmængde repræsenteret ved 800 Nm³/h ca. 114,1 m³ i timen inde i den tryksatte rørledning.

Beregn rørledningshastighed

Antag, at rørledningen har en faktisk indvendig diameter på 100 mm. Dens tværsnitsareal er ca. 0,007854 m².

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

Hvis en ingeniør forkert brugte 800 m³/h som driftsflow, ville den beregnede hastighed være ca. 28,3 m/s.

Denne forskel kan væsentligt påvirke den foreslåede målerstørrelse og måleområde. Brug altid den faktiske indvendige diameter, ikke kun den nominelle rørbetegnelse.

Til applikationer, hvor direkte masse-relateret måling foretrækkes, tilbyder FlowTmuligheder for måling af gasmassestrøm. Deres egnethed skal kontrolleres i forhold til gassammensætning og driftsbetingelser.

Eksempel 2: Beregn et naturgasdriftsområde

Et naturgassystem fungerer sjældent ved ét fast tryk, temperatur og flowhastighed. Målervalg bør tage højde for den minimale og maksimale faktiske volumetriske flow.

Antag følgende hypotetiske specifikation:

• Referenceflow: 300–1.000 Sm³/h
• Referencebetingelser: 15 grader og 1,01325 bar(a)
• Driftstryk: 3–8 bar(g)
• Driftstemperatur: 10-50 grader
• Forudsat atmosfærisk tryk: 1,01325 bar
• Zactual/Zstd=1 til foreløbig beregning

Det største faktiske volumen opstår i denne forenklede model, når referenceflow og temperatur er højest, og driftstrykket er lavest.

Faktisk, maks.=1000 × (1,01325 / 4,01325) × (323,15 / 288,15) ≈ 283,1 m³/h

Det mindste faktiske volumen forekommer ved minimum referenceflow, maksimum tryk og minimum temperatur.

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

Det foreløbige faktiske flow er ca. 33–283 m³/h.

Disse værdier er ikke endelige naturgasdesigntal. De antager uafhængige driftsyderpunkter og ideel-gasadfærd. I en driftsfacilitet kan tryk, temperatur og efterspørgsel være korreleret, og kompressibilitetsfaktoren skal evalueres.

For et rør med en faktisk indvendig diameter på 150 mm er det tilsvarende hastighedsområde ca. 0,52–4,45 m/s.

Dette område er udgangspunktet for målervalg, ikke et bevis på, at en bestemt måler kan måle det.

Sådan dimensioneres en gasflowmåler ved hjælp af faktisk flow

Når det faktiske flow er blevet beregnet, er næste trin at sammenligne driftskonvolutten med den valgte målers offentliggjorte ydeevnegrænser.

Trin 1: Etabler reelle driftsbetingelser

Registrer minimum, normal og maksimal gasstrøm sammen med de tilsvarende tryk og temperaturer. Hvor det er muligt, brug samtidige driftsdata i stedet for at kombinere ikke-relaterede ekstremer.

Identificer gassammensætning, fugttilstand, trykområde og påkrævet målingsformål. Procesovervågning og reguleret depot-overførselsmåling kan have forskellige udstyrskrav.

Trin 2: Beregn faktisk flow og hastighed

Konverter referenceflow til faktisk flow ved hvert relevant driftspunkt. Brug den passende kompressibilitetskorrektion og den sande indre rørdiameter.

Beregn hastighed ved hjælp af Qactual divideret med det indre strømningsareal. Dette hjælper skærmvolumetriske teknologier, men hastighed alene etablerer ikke egnethed.

Trin 3: Tjek producentens måleområde

Sammenlign de laveste og højeste driftspunkter med kandidatmålerens angivne grænser.

For envortex flowmåler, afhænger den nedre målegrænse af instrumentdesign og betingelser såsom gasdensitet og Reynolds-tal. En måler, der fungerer korrekt ved normalt flow, giver muligvis ikke et pålideligt signal ved minimumsbehov.

For entermisk masseflowmåler, bekræft den kalibrerede gas, masse-flowområde, termiske egenskaber, temperaturgrænser og installationskrav.

Hvis det beregnede minimumsflow falder under instrumentets validerede nedre grænse, vil det ikke løse problemet at vælge en større måler blot for at tage højde for peak flow.

Trin 4: Bekræft nøjagtighed og installationsbetingelser

Læs nøjagtighedsspecifikationen omhyggeligt. Nøjagtighed udtrykt som en procentdel af aflæsningen svarer ikke til en procentdel af fuld skala, især ved lavt flow.

Tjek de nødvendige lige-rørlængder, flowforstyrrelser, tryktab, vibrationer, elektriske forbindelser og krav til farlige-områder.

For enindsættelse termisk masseflowmåler, installationsposition og hastighedsprofil er vigtige. For et inline vortex-instrument skal det specificerede Reynolds-driftstal og gasdensitet være opfyldt.

Termisk masse vs Vortex: Hvilken måler passer til applikationen?

Termisk massemåling kan være attraktiv til overvågning af ren trykluftforbrug-, især når det nødvendige output er masseflow eller tilsvarende referencevolumen. FlowT lister ogsåtermiske masseinstrumenter til gasmåling.

Vortex-teknologi kan være egnet til stabile proces-gasforhold, når den faktiske hastighed og gasdensitet forbliver inden for det validerede område. Tilgængeligheden af ​​kompensationsfunktioner skal kontrolleres for den valgte konfiguration.

Ultralydsteknologi er en anden mulig mulighed for visse gasapplikationer. Dens egnethed afhænger af instrumentets design, gasakustiske egenskaber, installation og driftsbetingelser. FlowT'erultrasonisk gasflowmåler forklaringgiver yderligere baggrund.

Der bør ikke vælges måleteknologi, udelukkende fordi senderen kan vise Nm³/h eller Sm³/h.

Almindelige gasstrømskonverterings- og dimensionsfejl

• Brug af manometertryk som absolut tryk:Dette giver et forkert trykforhold og derfor en forkert volumetrisk omregning.
• Indtastning af Celsius i gasligningen:Temperaturforhold skal bruge kelvin.
• Ignorer referencebetingelser:To standard-volumenaflæsninger er muligvis ikke direkte sammenlignelige, når referencetemperatur, tryk eller fugtighed er forskellig.
• Forudsat Z=1 uden evaluering:Dette kan introducere systematiske konverteringsfejl, især under krævende reelle-gasforhold.
• Dimensionering fra nominelt standardflow alene:De faktiske minimums- og maksimumstrømme kan være meget forskellige fra reference-volumentallene.
• Forvirrende displayenheder med måleprincip:En måler, der rapporterer standardvolumen, kan udlede denne værdi fra massemåling eller kompenseret faktisk volumen.

Gassammensætning har også betydning. Et termisk instrument kalibreret til luft kan ikke automatisk antages nøjagtigt for en anden gasblanding. På samme måde kræver et volumetrisk instrument passende tæthedsinformation ved beregning af masseflow.

Hvilke oplysninger skal du sende til en leverandør af gasflowmåler?

En nyttig tilbudsanmodning bør indeholde tilstrækkelig information til, at leverandøren kan evaluere hele driftsområdet.

• Gasnavn, sammensætning og forventet variation
• Minimum, normal og maksimum flow
• Faktisk, standard eller masse-flowbasis
• Referencetryk, temperatur og tør/våd gasbasis
• Driftstryk og temperaturområder
• Rørledningens indvendige diameter og tilslutningsdetaljer
• Tilgængelig lige-rørlængde og installationsforhold
• Nødvendig nøjagtighed, totalisering og udgangssignaler
• Farligt-område eller lovmæssige krav, hvor det er relevant

Hvis tryk- eller temperaturkompensation er påkrævet, skal du bekræfte, om den udføres inde i transmitteren eller af et eksternt kontrolsystem. For installationer, der anvender separat trykmåling, vælgesindustriel tryktransmitterbør gennemgås for mediekompatibilitet og det påkrævede trykområde i stedet for at vælges af udgangssignal alene.

Ofte stillede spørgsmål

Er arbejdsflowhastigheden den samme som den faktiske flowhastighed?

Normalt refererer arbejdsflow til faktisk volumetrisk flow ved driftstryk og temperatur. Udtrykket bør dog bekræftes i projektspecifikationen.

Kan Nm³/h omregnes til m³/h ved hjælp af en fast faktor?

Kun når drifts- og referencebetingelserne er faste, og de relevante gasegenskaber er kendt. Ændring af tryk, temperatur eller kompressibilitet ændrer konverteringsfaktoren.

Har en termisk masseflowmåler brug for trykkompensation?

Det behøver generelt ikke den samme volumetriske tryk-temperaturkorrektion, som bruges til at konvertere en faktisk-volumenmåling til masseflow. Tryk, temperatur, gassammensætning og kalibreringsbetingelser kan dog stadig påvirke dens måleydelse.

Skal en gasflowmåler dimensioneres efter faktisk eller standard flow?

For volumetriske teknologier er faktisk flow og hastighed afgørende. For masse-baserede teknologier skal det relevante masse-flowområde og kalibrerede driftsbetingelser kontrolleres. Den endelige beslutning skal følge fabrikantens specifikationer.

Hvorfor er en gasmåler unøjagtig ved lavt flow?

Mulige årsager omfatter drift under det validerede minimumsflow, uegnede gasegenskaber, installationsforstyrrelser, sensorkontamination eller forkerte kompensationsindstillinger. Årsagen bør undersøges ved hjælp af målerens diagnostiske oplysninger og tekniske dokumentation.

Afsluttende tanker

Faktiske og standardgasstrømningshastigheder repræsenterer den samme gasmængde under forskellige volumenforhold. Deres konvertering kræver klart definerede referencebetingelser, absolut tryk, temperatur og passende gas{1}}egenskabskorrektion.

For instrumentvalg er det vigtigere spørgsmål, om det beregnede driftsflowområde falder inden for målerens validerede målegrænser. En korrekt konvertering er kun det første skridt.

FlowT tilbyder gasmålingsløsninger baseret på forskellige teknologier. Hvis du angiver en måler til trykluft, nitrogen eller en anden industrigas, skal du angive driftsbetingelser, gassammensætning, flowområde og påkrævede outputenheder, så den foreslåede konfiguration kan gennemgås.

Kontakt FlowT for valg af gasflowmåler og tilbudssupport