Comment et de quelle manière le débit de gaz est mesuré : méthodes de mesure + aperçu de tous les types de débitmètres de gaz
Le débitmètre est un appareil permettant de mesurer le volume ou le débit massique d'une substance, notamment le gaz naturel, les gaz inflammables et corrosifs et les produits de séparation de l'air. Le calcul des volumes de flux dans les entreprises industrielles ou dans la vie quotidienne peut être effectué sans l'intervention de spécialistes.
Ensuite, nous vous expliquerons comment et en quelles quantités le gaz est mesuré, fournirons une description des instruments utilisés à cet effet et examinerons également les principales méthodes de détermination du débit de gaz.
Le contenu de l'article :
Méthode directe de mesure de la consommation de gaz
Le volume de gaz est calculé en mètres cubes ; d'autres unités de masse, telles que les tonnes ou les kilogrammes, sont moins couramment utilisées, généralement pour les gaz de procédé.
La méthode directe est la seule méthode qui permet de mesurer directement le volume de gaz qui le traverse.
Les faiblesses des instruments qui calculent le débit volumétrique ou massique d'une substance comprennent :
- Performances limitées des débitmètres dans des conditions de gaz contaminés.
- Il existe une forte probabilité de défaillance due à une obstruction partielle du débit ou à un choc pneumatique.
- Coût élevé des compteurs rotatifs par rapport aux autres appareils.
- Grandes dimensions des appareils.
Les nombreux avantages de cette méthode l'emportent sur les inconvénients énumérés, c'est pourquoi elle est devenue la plus répandue en termes de nombre de compteurs installés.
Il s'agit notamment de la mesure directe du volume de gaz, de l'absence de dépendance aux distorsions du graphique de débit, tant à l'entrée qu'à la sortie, ce qui permet de réduire UUG. La largeur de plage va jusqu'à 1:100. A cet effet, des dispositifs de type membranaire et rotatif sont utilisés. Ils peuvent être utilisés dans des pièces équipées de chaudières à impulsions installées.
Méthodes de mesure indirectes
Ces méthodes consistent à calculer, par exemple, la vitesse d’écoulement d’une substance à travers une section transversale donnée. Pour obtenir les résultats les plus précis, il est nécessaire d’égaliser la vitesse du gaz.
Mesure du débit de gaz par pression différentielle
L'une des méthodes de débit de gaz les plus courantes et étudiées, basée sur l'utilisation d'un dispositif de restriction, présente plusieurs avantages, notamment la simplicité du mécanisme du transducteur de débit, dont l'action vise à mesurer la chute de pression de la substance circulant à travers un restriction locale dans le gazoduc. Aucun calcul requis débitmètre des stands.
Malgré la présence d'une base scientifique et technique complète, cette méthode de mesure présente plusieurs inconvénients importants - une petite plage de mesure qui, même en tenant compte des capteurs de pression multi-gammes, ne dépasse pas une valeur de 1:10.
Résistance hydraulique en gazoducs accroître la sensibilité au calendrier des changements dansmoyenne vitesses le long de la profondeur ou de la largeur de l’écoulement à l’entrée du diaphragme.La longueur des sections droites devant les dispositifs de rétrécissement doit être d'au moins 10 diamètres DN de la structure du tuyau.
Méthode rapide pour déterminer les coûts
Des convertisseurs de type turbine sont utilisés pour cette méthode. Ces appareils présentent plusieurs avantages, notamment une petite taille et un faible poids, ainsi qu’un prix abordable dans leur catégorie.
Ces appareils ne sont pas sensibles aux chocs pneumatiques. La plage des valeurs de mesure du débit va jusqu'à 1h30, ce qui dépasse largement le même indicateur pour les dispositifs de restriction.
Les inconvénients comprennent la sensibilité, bien qu'insignifiante, aux distorsions de débit à l'entrée et à la sortie de l'appareil, l'écart des résultats de mesure des flux de gaz pulsés. Aux faibles débits, de l'ordre de 8 à 10 m3/h, les débitmètres sont inopérants.
Méthode de mesure par ultrasons
La popularité des débitmètres acoustiques, qui mesurent la quantité de gaz, notamment en comptabilité commerciale, s'est accrue avec le développement de la microélectronique. Les débitmètres acoustiques ne comportent aucune pièce mobile ni aucune pièce faisant saillie dans le flux, ce qui augmente considérablement leur fiabilité.
La mesure est effectuée sur une large plage de valeurs en raison de la capacité de l'appareil à fonctionner longtemps à partir de la source d'alimentation intégrée. Les appareils domestiques ne répondent pas à toutes les exigences nécessaires, car afin d'éviter l'influence des distorsions du débit de gaz sur les résultats des calculs, il est nécessaire d'utiliser exclusivement des débitmètres à ultrasons multifaisceaux.
Classification des débitmètres par principe de fonctionnement
Les débitmètres diffèrent par plusieurs paramètres, notamment la pression, le type de gaz utilisé et les conditions de température. L'appareil doit être sélectionné en fonction des conditions d'utilisation, ainsi que des tâches assignées.
Les instruments de mesure se composent de pièces telles qu'un transducteur responsable de la pression différentielle, un élément de connexion et un manomètre.
Type n°1 - jet d'encre auto-générateur débitmètres
Ce type de débitmètre, également conçu pour mesurer le débit de gaz naturel, présente plusieurs caractéristiques distinctives. L'appareil est soumis à une rétroaction négative ; la fréquence des connexions des jets dépend du débit de gaz.
Les compteurs produits sur la base de débitmètres à jet sont utilisés pour la comptabilité commerciale sans examen préalable.
Débitmètre à jet auto-générateur le type est susceptible de se boucher et ses inconvénients incluent également l'instabilité du taux de conversion.
Ces appareils présentent des inconvénients similaires aux appareils vortex :
- dépendance à la distorsion du graphique de vitesse, à condition qu'il soit utilisé conjointement avec des dispositifs de rétrécissement ;
- les pertes de pression massives sont irréversibles ;
- la partie principale du débitmètre a des dimensions énormes ;
- instabilité importante du taux de conversion.
Avantages auto-générateur les débitmètres ne sont pas différents d'un appareil à vortex, à l'exception de la capacité de travailler avec des gaz contaminés.Ces débitmètres n'ont pas trouvé d'utilisation pratique généralisée dans la comptabilité commerciale.
Type #2 - débitmètres-compteurs vortex
Les appareils présentent plusieurs points forts, notamment la précision des mesures, le manque de sensibilité à la saleté et aux chocs pneumatiques, la facilité d'utilisation et l'absence de pièces mobiles.
Il existe également des inconvénients importants liés à l'utilisation de ce type de débitmètres : sensibilité accrue aux vibrations mécaniques, perte de pression. Diamètre du tuyau devrait être compris entre 15 et 30 cm.
Type #3 – débitmètres à ultrasons
L’appareil, également appelé appareil acoustique, présente plusieurs avantages indéniables :
- manque de résistance hydraulique;
- l'appareil ne comporte aucune pièce mobile, ce qui améliore sa fiabilité ;
- résistance accrue du mécanisme;
- action rapide.
Ce type de débitmètre est basé sur la détermination de la différence de temps de parcours du signal.
Les capteurs à ultrasons, situés en diagonale les uns par rapport aux autres, remplissent les fonctions de récepteur et d'émetteur. L'utilisation de plusieurs canaux compense la déformation du profil d'écoulement.
Type #4 - débitmètres à tambour
Cette catégorie d'appareils est généralement utilisée pour la recherche en laboratoire. La pression générée lors de la rotation du tambour provoque le remplissage de gaz des sections, puis leur vidange.
Le nombre de tours du tambour est proportionnel aux unités cubes de gaz, l'indicateur est transmis au cadran de la structure de comptage. Les débitmètres à tambour ont une précision de mesure élevée.
Tapez #5 - lévitation dispositifs
La partie mobile du dispositif tachymétrique tourne dans des roulements, la vitesse est égale au débit volumétrique de gaz. La vitesse du mouvement circulaire est convertie en signal électrique à l'aide d'un convertisseur secondaire, les résultats sont reflétés sur l'indicateur.
Lévitation Ces appareils sont très demandés pour le comptage commercial de la consommation de gaz naturel, à la fois à des fins domestiques et utilitaires.
Type #6 - compteurs à membrane
Un brevet pour la fabrication de l'un des appareils de mesure de gaz les plus courants a été délivré dans la seconde moitié du XIXe siècle en Angleterre.
Le principe de fonctionnement d'un débitmètre mécanique repose sur le changement de position des membranes mobiles de la chambre au moment de l'entrée du gaz. Un mouvement alternatif se produit lors de l'entrée et de la sortie de la substance.
Le dispositif de comptage est entraîné par un système de boîtes de vitesses et de leviers. Les mécanismes ont une large gamme de valeurs de mesure - jusqu'à 1:100.
Type #7 - appareils rotatifs
Dans un appareil de type mécanique, deux rotors sont situés dans la chambre de mesure, qui commencent à se déplacer sous la pression de la substance.Les pièces rotatives sont situées perpendiculairement les unes aux autres, leur emplacement initial est fixé à l'aide de roues de synchronisation.
La quantité de gaz est proportionnelle au nombre de tours des rotors. À l'aide d'un accouplement magnétique et d'une boîte de vitesses, la rotation du rotor est transmise à un dispositif de comptage, chargé d'accumuler le volume de la substance transmise.
Les principaux avantages des débitmètres rotatifs comprennent une précision de mesure élevée, la compacité de l'appareil et une large gamme de mesures de débit. Parmi les inconvénients figurent le bruit du mécanisme, son coût élevé et sa sensibilité aux facteurs externes, notamment la pollution.
Type #8 - débitmètres à turbine
Le dispositif de type mécanique a la forme d'un morceau de tuyau ; à l'intérieur du débitmètre se trouve une turbine avec un arbre et des supports mobiles. Le dispositif électrique se déplace en raison du passage de la substance dans la chambre de mesure.
La vitesse de déplacement du mécanisme est égale à la vitesse d'écoulement et à la consommation de gaz. Le volume accumulé est reflété sur le mécanisme de comptage, la transmission à celui-ci s'effectue mécaniquement à l'aide d'une boîte de vitesses ou d'un système d'engrenages.
En plus de ceux répertoriés, il existe d'autres appareils, mais ils sont généralement utilisés dans la recherche scientifique. Ils ne sont pratiquement pas impliqués dans la sphère commerciale.
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Instruments pour mesurer les quantités de gaz
Les appareils de mesure du débit de gaz sont divisés en plusieurs catégories en fonction de la méthode de calcul. Ceux de vitesse sont utilisés pour déterminer le nombre volumétrique du milieu étudié. Ces appareils ne disposent pas de chambres de mesure. La partie sensible est turbine (tangentiel ou axial), qui est entraîné en rotation par le flux de matière.
Les compteurs volumétriques dépendent moins du type de produit. Leurs inconvénients incluent la complexité de la conception, le prix élevé et les dimensions impressionnantes. L'appareil se compose de plusieurs chambres de mesure et présente une conception plus complexe. Ce type d'appareil est divisé en plusieurs types - piston, lame, engrenage.
Une autre classification des compteurs de gaz est connue, qui comprend trois types d'appareils : rotatif, à tambour et à vanne.
Les compteurs rotatifs ont un débit élevé. Leur action repose sur le calcul du nombre de tours des pales à l'intérieur de l'appareil, l'indicateur correspond au volume de gaz. Leurs principaux avantages sont la durabilité, l’indépendance vis-à-vis de l’électricité et une résistance accrue aux surcharges à court terme.
Les compteurs à tambour se composent d'un boîtier, d'un mécanisme de comptage et d'un tambour avec des chambres de mesure. Le principe de fonctionnement de l'appareil de mesure de la consommation de gaz est de déterminer le nombre de tours du tambour qui tourne en raison de la différence de pression. Malgré la précision des calculs, ce type d'instrument n'a pas été largement utilisé en raison de sa taille volumineuse.
Le principe de fonctionnement de ce dernier type de compteurs, appelés compteurs à valve, repose sur le mouvement d'une cloison mobile, sur laquelle agit la différence de pression d'une substance. L'appareil se compose de plusieurs parties - un mécanisme de comptage et de distribution de gaz, ainsi qu'un boîtier. Il a de grandes dimensions, il est donc principalement utilisé dans la vie quotidienne.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Le fonctionnement des débitmètres de gaz vortex sera expliqué dans la vidéo suivante :
La mesure du débit de gaz est l'une des tâches clés de la production. Le marché des débitmètres propose un grand nombre d'appareils avec des conceptions et des principes de fonctionnement différents, également adaptés aux besoins domestiques. Avec leur aide, vous pouvez déterminer presque n'importe quelle quantité de liquide ou de gaz, sans avoir besoin d'une installation d'étalon d'étalonnage spéciale.
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