Диафрагмени разходомери за газ

Специфики в конструкцията, метрологични характеристики и експлоатационни параметри

Специфичните характеристики на природния газ, включително агрегатното му състояние и способността му да приема температурата на околната среда, налагат широкото използване на конструкции газомери и електронни блокове, създадени специално за работа с този вид гориво. Сред най-широко използваните конструкции разходомери - за малки дебити природен газ, са диафрагмените. Запазили в основни линии принципа си на работа, разработен преди повече от 150 години, те все още нямат сериозна алтернатива в измерването на разхода на природен газ в битовия сектор.

Специалистите определят като основни предимства на диафрагмените разходомери големия измервателен обхват и високата стабилност на работа. Сред останалите им предимства се нареждат независимата работа от външен енергиен източник, здравата конструкция и, не на последно място, относително ниската им цена. Също така разнообразието от модели диафрагмени разходомери от различни производители, които се предлагат на пазара в страната, дава големи възможности за избор на уред, съответстващ на конкретните предпочитания и изисквания.

Основен конструктивен елемент
на диафрагмените разходомери са четири измервателни камери, разделени с диафрагми. Камерите се пълнят и изпразват периодично с природен газ. Преместването на диафрагмите най-често се предава посредством коляно-мотовилков механизъм към работния орган на вентила. Те контролират последователността на запълване на камерите. Чрез съответен брояч се сумират периодите от време, през които камерите се изпълват с природния газ. На базата на отчетената стойност се определя разходът на преминалия през уреда газ.
Все по-високите изисквания по отношение точността на разходомерите налагат усъвършенстването на конструкцията им, от една страна, и използването на съвременни електронни блокове с цел разширяване на функционалните им възможности, от друга страна. Новите разработки диафрагмени разходомери включват конструкции със синтетични диафрагми и прецизно лагерувани висококачествени синтетични конструктивни елементи. По този начин се увеличава стабилността на работа за по-дълъг период от време. Други тенденции в техническото усъвършенстване на диафрагмените разходомери са редукция на отделяния при работата им шум, разработването на механични решения за температурна компенсация и други.

Температурата - важен фактор за точността на измерване
Температурната компенсация при диафрагмените разходомери е важен фактор за постигане на висока точност и повторяемост на резултатите от измерването. Известно е, че природният газ се характеризира с висок коефициент на топлопроводност. Чрез топлообмен той много бързо приема температурата на околната среда. За търговско измерване на разхода на природен газ в битови приложения с диафрагмени разходомери, се приема, че температурата на горивото е с точно определена стойност. Всяко отклонение на температурата на природния газ в мястото на измерването от определената базова стойност би довело до понижаване на точността на уреда. Причината е, че обемът на горивото зависи от температурата му. Установено е, например, че обемът на природния газ, необходим за загряването на един литър вода до точката на кипене, е около 2% по-голям, ако температурата на горивото е 21 °С, в сравнение температура на горивото - 15 °С. Следователно, в случай на по-висока температура на горивото, разходомерът отчита по-високи стойности и респективно потребителят заплаща повече.
Описаната ситуация би била реалност, ако направим допускането, че разходомерът е монтиран вътре в апартамента или в къщата. Ако обаче измервателният уред е монтиран в мазето, където средната температура е, например, не по-висока от 10 °С, ситуацията би била обратната. По-ниската температура на горивото би рефлектирала в отчитане на по-малка консумация, и съответно потребителят би заплатил по-малка сметка.

Съвременните уреди - с температурна компенсация
За да се предотврати появата на измервателни грешки от порядъка на няколко процента в резултат на промените в температура на горивото в мястото на измерването, съвременните диафрагмени разходомери за битово приложение разполагат с температурна компенсация. По този начин се преодолява несъответствието между реалната температурата на природния газ и стойността, приета за търговски измервания. Често при диафрагмените разходомери за битово приложение температурната компенсация се реализира, като обемът на газа в измервателната камера се регулира в зависимост от текущата стойност на температурата на горивото.
По-големите модели диафрагмени разходомери обикновено разполагат с отделен електронен температурен коректор, който преобразува обема на газа при текущата му температура към обема, съответстващ на стойността на температурата, която е приета за търговски измервания на разхода.
Редица съвременни модели диафрагмени разходомери разполагат с възможности и за дистанционно отчитане на измерения дебит.

Възможни грешки при измерването
Всеки метролог знае, че стойностите на физичните величини, получени от дадено измервателно средство, са обект на определена грешка. В процеса на конструиране на един измервателен уред производителят - като правило, се стреми при оптимални условия на измерването да осигури минимална грешка. Разбира се, в техниката идеални измервателни методи, конструкции и условия на провеждане на измервателния процес не съществуват. Оптималният избор е въпрос на обективно и рационално оценяване на всички фактори, които имат отношение към точността на измерване: от една страна - конкретната физическа величина и условията, в които се прави измерването, от друга - изискванията по отношение на точността, които трябва да се гарантират, и от трета - наличните методи, с които би могло да се осигури постигането й.
При избора на разходомер за природен газ е добре да се има предвид, че грешките при измерването са два основни вида - систематични и случайни.

Систематичната съставна на грешката
подлежи на определяне. Тя е резултат от обстоятелството, че реалните условия на измерването в почти 100% от случаите са различни от идеалните, за конкретното измервателно средство. Съществуват достатъчно точни математически модели за определяне на абсолютната и относителната стойност на систематичната грешка. В зависимост от конкретната физическа величина, за която се отнася измерването, систематичната грешка би могла да се даде като процент от измервателния обхват (напр. ±5%) или като отклонение в плюс и минус от измереното показание с точно определена стойност (напр. ±1 мм).

Случайната съставна на грешката
както личи и от наименованието й, е резултат от комбинация на случайни фактори. Точната стойност на случайната грешка не подлежи на инженерно определяне. Съществуват модели за анализ на измервателната система за изясняване на механизма на възникването на случайните грешки, с цел възможното им ограничаване.
Когато става въпрос конкретно за разходомери за природен газ, грешката се представя често като процент от измерената стойност в точно определен период от време. Производителите на газомери обикновено предоставят информация за грешката при измерването във вид на графичното й изменение във функция на дебита. Прието е тази графика да се нарича крива или характеристика на грешката.
Друга основна характеристика на разходомерите за природен газ - измервателният обхват, се дефинира като диапазона, ограничен от минималната (Qmin) и максималната стойност (Qmax) на дебита, които биха могли да се измерят със съответния уред. Често измервателният обхват се задава като съотношение - например 1:160 за диафрагмените разходомери означава, че Qmax = 160.Qmin.

Видове диафрагмени газомери
Диафрагмените разходомери се отличават с широки измервателни обхвати. Въпреки това, не би било коректно да се твърди, че съществуват универсални диафрагмени газомери. Водещите производители на разходомери за природен газ предлагат модели за приложение в бита, индустрията и обществения сектор.
Обикновено с битовите газомери се измерват дебити до 10 м3/ч, докато индустриалните газомери могат да измерват дебити от порядъка на 250 м3/ч и повече. Корпусите на моделите с работно налягане до 0.1 bar по принцип са устойчиви на температури до и по-високи от 500 °С. Предлагат се и модели, чиито корпуси са устойчиви и на по-високи температури, както и специални изпълнения, предназначени за работа с високи налягания (над 64 bar) и такива с висока разделителна способност.