Niet noodzakelijkerwijs. De compressorcapaciteit kan worden uitgedrukt onder referentieomstandigheden, terwijl de meter het gasvolume rapporteert dat door de onder druk staande leiding stroomt. Beide metingen kunnen dezelfde gashoeveelheid beschrijven.
Dit is het verschil tussenwerkelijke en standaard gasstroomsnelheden, ook wel werk- en standaardstroomsnelheden genoemd. Het begrijpen ervan is essentieel bij het omrekenen van het gasverbruik, het berekenen van de pijpleidingsnelheid of het selecteren van een industriële gasstroommeter.
De conversie is afhankelijk van de absolute druk, temperatuur, gaseigenschappen en de gebruikte referentieomstandigheden. Bij het bepalen van de metergrootte moeten ingenieurs ook rekening houden met het volledige bedrijfsbereik in plaats van met één enkele nominale stroomwaarde.
Werkelijke versus standaard gasstroom: wat is het verschil?
De werkelijke volumetrische stroom is het gasvolume dat bij de bedrijfsdruk en -temperatuur door een pijpleiding beweegt. Het kan worden uitgedrukt in werkelijke m³/h, Am³/h of ACFM.
De standaardvolumestroom drukt het equivalente gasvolume uit onder gespecificeerde referentieomstandigheden. Veel voorkomende eenheden zijn Nm³/h, Sm³/h en SCFM.
Wanneer gas wordt gecomprimeerd, neemt de dichtheid ervan over het algemeen toe en neemt dezelfde massa minder volume in beslag. Bijgevolg kan de werkelijke volumetrische stroom veel lager zijn dan de standaard volumetrische stroom in een onder druk staande pijpleiding.
Massastroom is verschillend van beide. Het vertegenwoordigt de massa die per tijdseenheid door een meetsectie gaat, gewoonlijk in kg/u. De relatie wordt verder uitgelegd in FlowT'smassastroom versus volumestroomvergelijking.
| Meting | Typische eenheden | Hoofddoel |
|---|---|---|
| Werkelijke volumestroom | Am³/u, ACFM | Pijpsnelheid en volumetrische meterafmetingen |
| Standaard volumestroom | Nm³/u, Sm³/u, SCFM | Gasverbruik en capaciteitsvergelijking |
| Massastroom | kg/u, kg/s | Massabalans en procesbeheersing |
Wat zijn standaard gasreferentieomstandigheden?
Er bestaat geen universele referentietemperatuur voor elke gasmeettoepassing. Afhankelijk van de toepasselijke standaard of commerciële overeenkomst kunnen referentietemperaturen 0 graden, 15 graden, 20 graden of 60 graden F zijn.
Bijvoorbeeld,ISO13443stelt referentieomstandigheden voor aardgas vast, inclusief temperatuur, druk en vochtigheid. Andere industriële toepassingen kunnen andere contractuele referentievoorwaarden hanteren.
Daarom is een specificatie die slechts "1.000 Nm³/h" vermeldt, onvolledig tenzij de toepasselijke referentieomstandigheden bekend zijn. De druk moet als absoluut worden geïdentificeerd en de gasbasis moet consistent zijn, inclusief of de gerapporteerde hoeveelheid betrekking heeft op droog of nat gas.
Dit is van belang bij het vergelijken van apparatuur van verschillende leveranciers. Een gashoeveelheid uitgedrukt bij 20 graden neemt ongeveer 7,3% meer volume in beslag dan bij 0 graden wanneer de druk onveranderd is en er wordt uitgegaan van ideaal gasgedrag.
Formule voor daadwerkelijke naar standaard gasstroomconversie
Bij ongewijzigde gassamenstelling is de relatie tussen werkelijke en referentievolumestroom:
Qstd=Qactual × (Pactual / Pstd) × (Tstd / Tactual) × (Zstd / Zactual)
Om de werkelijke volumetrische stroom te berekenen op basis van de standaardstroom:
Qactual=Qstd × (Pstd / Pactual) × (Tactual / Tstd) × (Zactual / Zstd)
- Qstd: volumestroom onder referentieomstandigheden
- Feitelijk: luchtvolume onder bedrijfsomstandigheden
- Pstd en Pactual: absolute druk
- Tstd en Tactual: temperaturen in Kelvin
- Zstd en Zactual: gascompressibiliteitsfactoren
Converteer de manometerdruk vóór de berekening
Een van de meest voorkomende fouten is het behandelen van overdruk als absolute druk.
Absolute druk=Manometerdruk + lokale atmosferische druk
Voor een pijpleiding die werkt bij 7 bar(g), uitgaande van een atmosferische druk van 1,01325 bar:
Pactuele=7 + 1.01325=8.01325 bar(a)
Als u in plaats daarvan 7 bar(a) gebruikt, zou het berekende werkelijke volume in dit voorbeeld met ongeveer 14,5% worden overschat, terwijl andere variabelen ongewijzigd blijven.
Voor verdere verduidelijking, zie de FlowT uitleg vanPSI, PSIA en PSIG. Een geschiktdruk zenderkan drukinformatie leveren aan een compensatiesysteem, maar het meettype en het kalibratiebereik moeten worden geverifieerd.
Waarom de samendrukbaarheidsfactor ertoe doet
De samendrukbaarheidsfactor Z houdt rekening met afwijkingen van het ideale gasgedrag. Het varieert met de gassamenstelling, druk en temperatuur.
Voor een voorlopige schatting van het ideale gas gaan ingenieurs soms uit van Zactual/Zstd=1. Deze veronderstelling mag niet worden behandeld als een geverifieerde eigenschap van perslucht of aardgas bij verhoogde druk.
Overweeg een ideale gasberekening die 100 m³/u produceert. Als de werkelijke verhouding Zactual/Zstd 0,97 is, wordt het gecorrigeerde resultaat 97 m³/h. Als de verhouding 1,03 is, wordt het resultaat 103 m³/h.
Deze verhoudingen zijn illustratieve gevoeligheidswaarden en niet gemeten gaseigenschappen. Ze laten zien dat een onjuiste aanname van de samendrukbaarheid rechtstreeks van invloed is op het conversieresultaat.
Voor aardgas geldtISO15970behandelt de meting van eigenschappen die worden gebruikt bij volumeconversie, inclusief druk, temperatuur, dichtheid en compressiefactor. Waar de meetnauwkeurigheid dit vereist, moeten geschikte gaseigenschappenmethoden en informatie over de samenstelling worden gebruikt.
Voorbeeld 1: Omzetten van 800 Nm³/h perslucht
Beschouw een persluchtsysteem met de volgende veronderstelde voorwaarden:
- Referentiestroom: 800 Nm³/u
- Referentietemperatuur: 0 graden (273,15 K)
- Referentiedruk: 1,01325 bar(a)
- Bedrijfsdruk: 7 bar(g)
- Bedrijfstemperatuur: 35 graden (308,15 K)
- Veronderstelde atmosferische druk: 1,01325 bar
- Verondersteld Zactual/Zstd: 1
Converteer eerst de bedrijfsdruk naar 8,01325 bar(a).
Werkelijk=800 × (1,01325 / 8,01325) × (308,15 / 273,15)
Werkelijk ≈ 114,1 m³/h
Onder deze aannames neemt dezelfde gashoeveelheid, vertegenwoordigd door 800 Nm³/u, ongeveer 114,1 m³ per uur in beslag in de onder druk staande pijpleiding.
Bereken de pijplijnsnelheid
Stel dat de pijpleiding een werkelijke binnendiameter van 100 mm heeft. Het dwarsdoorsnedeoppervlak bedraagt ongeveer 0,007854 m².
Snelheid=(114,1 / 3600) / 0,007854 ≈ 4,04 m/s
Als een ingenieur ten onrechte 800 m³/h als bedrijfsdebiet zou gebruiken, zou de berekende snelheid ongeveer 28,3 m/s zijn.
Dat verschil zou de voorgestelde metergrootte en het voorgestelde meetbereik wezenlijk kunnen beïnvloeden. Gebruik altijd de werkelijke binnendiameter, niet alleen de nominale leidingaanduiding.
Voor toepassingen waarbij directe massagerelateerde metingen de voorkeur hebben, biedt FlowTopties voor het meten van de gasmassastroom. Hun geschiktheid moet worden gecontroleerd aan de hand van de gassamenstelling en de bedrijfsomstandigheden.
Voorbeeld 2: Bereken een aardgasbedrijfsbereik
Een aardgassysteem werkt zelden met één vaste druk, temperatuur en stroomsnelheid. Bij de meterkeuze moet rekening worden gehouden met de minimale en maximale daadwerkelijke volumestroom.
Veronderstel de volgende hypothetische specificatie:
- Referentiedebiet: 300–1.000 Sm³/u
- Referentieomstandigheden: 15 graden en 1,01325 bar(a)
- Bedrijfsdruk: 3–8 bar(g)
- Bedrijfstemperatuur: 10-50 graden
- Veronderstelde atmosferische druk: 1,01325 bar
- Zactual/Zstd=1 voor voorlopige berekening
Het grootste werkelijke volume treedt in dit vereenvoudigde model op wanneer de referentiestroom en -temperatuur het hoogst zijn en de werkdruk het laagst.
Werkelijk,max=1000 × (1,01325 / 4,01325) × (323,15 / 288,15) ≈ 283,1 m³/u
Het kleinste werkelijke volume treedt op bij minimale referentiestroom, maximale druk en minimale temperatuur.
Werkelijk,min=300 × (1,01325 / 9,01325) × (283,15 / 288,15) ≈ 33,1 m³/u
Het voorlopige feitelijke stroombereik bedraagt ongeveer 33–283 m³/u.
Deze waarden zijn geen definitieve aardgasontwerpcijfers. Ze gaan uit van onafhankelijke bedrijfsextremen en ideaalgasgedrag. In een bedrijfsfaciliteit kunnen druk, temperatuur en vraag met elkaar in verband staan, en moet de samendrukbaarheidsfactor worden geëvalueerd.
Voor een buis met een werkelijke binnendiameter van 150 mm bedraagt het overeenkomstige snelheidsbereik ongeveer 0,52–4,45 m/s.
Dit bereik is het startpunt voor de meterkeuze, en is geen bewijs dat een bepaalde meter het kan meten.
Hoe u een gasstroommeter kunt dimensioneren met behulp van de werkelijke stroom
Zodra de werkelijke stroom is berekend, is de volgende stap het vergelijken van het bedrijfsbereik met de gepubliceerde prestatielimieten van de geselecteerde meter.
Stap 1: Breng reële bedrijfsomstandigheden tot stand
Registreer de minimale, normale en maximale gasstroom samen met de bijbehorende drukken en temperaturen. Gebruik waar mogelijk gelijktijdige bedrijfsgegevens in plaats van niet-gerelateerde uitersten te combineren.
Identificeer de gassamenstelling, de vochttoestand, het drukbereik en het vereiste meetdoel. Voor procesmonitoring en gereguleerde meting van de overdracht kunnen verschillende apparatuurvereisten gelden.
Stap 2: Bereken de werkelijke stroom en snelheid
Converteer de referentiestroom naar de werkelijke stroom op elk relevant bedrijfspunt. Gebruik de juiste samendrukbaarheidscorrectie en de werkelijke interne buisdiameter.
Bereken de snelheid met behulp van Qactual gedeeld door het interne stroomoppervlak. Dit helpt bij het screenen van volumetrische technologieën, maar snelheid alleen garandeert niet de geschiktheid.
Stap 3: Controleer het meetbereik van de fabrikant
Vergelijk de laagste en hoogste bedrijfspunten met de gespecificeerde limieten van de kandidaatmeter.
Voor eenvortex-stroommeterhangt de onderste meetlimiet af van het instrumentontwerp en de omstandigheden zoals de gasdichtheid en het Reynoldsgetal. Een meter die correct presteert bij normaal debiet levert mogelijk geen betrouwbaar signaal bij minimale vraag.
Voor eenthermische massaflowmeter, bevestig het gekalibreerde gas, het massastroombereik, de thermische eigenschappen, temperatuurlimieten en installatievereisten.
Als de berekende minimale stroom onder de gevalideerde ondergrens van het instrument valt, zal het selecteren van een grotere meter louter om de piekstroom op te vangen het probleem niet oplossen.
Stap 4: Controleer de nauwkeurigheid en installatieomstandigheden
Lees de nauwkeurigheidsspecificatie zorgvuldig. De nauwkeurigheid uitgedrukt als percentage van de meetwaarde is niet gelijk aan een percentage van de volledige schaal, vooral niet bij een laag debiet.
Controleer de vereiste rechte pijplengtes, stromingsverstoringen, drukverlies, trillingen, elektrische aansluitingen en vereisten voor explosiegevaarlijke omgevingen.
Voor eeninbreng thermische massaflowmeter, installatiepositie en het snelheidsprofiel zijn belangrijk. Voor een inline vortexinstrument moet worden voldaan aan het gespecificeerde operationele Reynoldsgetal en de gasdichtheid.
Thermische massa versus vortex: welke meter past bij de toepassing?
| Selectiefactor | Thermische massa | Draaikolk |
|---|---|---|
| Meetbasis | Massagerelateerde warmteoverdracht | Vortexfrequentie en werkelijke volumetrische stroom |
| Typische toepassingen | Schone perslucht en procesgassen | Geschikte gassen, stoom en vloeistoffen |
| Referentievolume-uitvoer | Vaak configureerbaar vanuit massagerelateerde metingen | Vereist een passende conversie of compensatie |
| Beperkingen bij laag debiet | Afhankelijk van sensor en kalibratie | Hangt af van de minimale omstandigheden voor vortex-uitscheiding |
| Belangrijke controles | Gassamenstelling, verontreiniging, thermische eigenschappen | Dichtheid, Reynoldsgetal, snelheid, installatie |
Thermische massameting kan aantrekkelijk zijn voor het monitoren van het schone persluchtverbruik, vooral wanneer de vereiste output de massastroom of een gelijkwaardig referentievolume is. FlowT vermeldt ookthermische massa-instrumenten voor gasmeting.
Vortex-technologie kan geschikt zijn voor stabiele procesgasomstandigheden wanneer de werkelijke snelheid en gasdichtheid binnen het gevalideerde bereik blijven. De beschikbaarheid van compensatiefuncties moet voor de geselecteerde configuratie worden gecontroleerd.
Ultrasone technologie is een andere mogelijke optie voor bepaalde gastoepassingen. De geschiktheid ervan hangt af van het instrumentontwerp, de gasakoestische eigenschappen, de installatie en de bedrijfsomstandigheden. FlowT'suitleg ultrasone gasflowmeterbiedt verdere achtergrondinformatie.
Er mag geen meettechnologie worden gekozen uitsluitend omdat de zender Nm³/h of Sm³/h kan weergeven.
Veelvoorkomende fouten bij het omrekenen en dimensioneren van gasstromen
- Overdruk gebruiken als absolute druk:Dit levert een onjuiste drukverhouding op en dus een onjuiste volumetrische conversie.
- Celsius invoeren in de gasvergelijking:Temperatuurverhoudingen moeten Kelvin gebruiken.
- Referentievoorwaarden negeren:Twee standaardvolumemetingen zijn mogelijk niet direct vergelijkbaar als de referentietemperatuur, druk of vochtigheid verschillen.
- Ervan uitgaande dat Z=1 zonder evaluatie:Dit kan systematische conversiefouten introduceren, vooral onder veeleisende reële gasomstandigheden.
- Dimensionering alleen op basis van het nominale standaarddebiet:De werkelijke minimum- en maximumstromen kunnen sterk afwijken van de referentievolumecijfers.
- Verwarrende displayunits met meetprincipe:Een meter die het standaardvolume rapporteert, kan die waarde afleiden uit de massameting of het gecompenseerde werkelijke volume.
De gassamenstelling is ook van belang. Een thermisch instrument dat is gekalibreerd voor lucht kan niet automatisch worden aangenomen dat het nauwkeurig is voor een ander gasmengsel. Op dezelfde manier heeft een volumetrisch instrument geschikte dichtheidsinformatie nodig bij het berekenen van de massastroom.
Welke informatie moet u een leverancier van gasstroommeters sturen?
Een nuttige offerteaanvraag moet voldoende informatie bevatten zodat de leverancier het volledige werkingsbereik kan beoordelen.
- Gasnaam, samenstelling en verwachte variatie
- Minimale, normale en maximale stroom
- Werkelijke, standaard- of massastroombasis
- Referentiedruk, temperatuur en droog/nat gasbasis
- Bedrijfsdruk- en temperatuurbereiken
- Interne diameter van de pijpleiding en verbindingsdetails
- Beschikbare rechte pijplengte en installatievoorwaarden
- Vereiste nauwkeurigheid, totalisatie en uitgangssignalen
- Vereisten voor gevaarlijke gebieden of regelgeving, indien van toepassing
Als druk- of temperatuurcompensatie vereist is, bevestig dan of dit in de zender of door een extern besturingssysteem wordt uitgevoerd. Voor installaties waarbij gebruik wordt gemaakt van afzonderlijke drukmeting, wordt de geselecteerdeindustriële druktransmittermoet worden beoordeeld op mediacompatibiliteit en het vereiste drukbereik in plaats van alleen op basis van het uitgangssignaal te worden geselecteerd.
Veelgestelde vragen
Is het werkdebiet hetzelfde als het werkelijke debiet?
Gewoonlijk verwijst de werkstroom naar de werkelijke volumetrische stroom bij werkdruk en temperatuur. De term moet echter in de projectspecificatie worden bevestigd.
Kan Nm³/h met een vaste factor worden omgerekend naar m³/h?
Alleen als de bedrijfs- en referentieomstandigheden vast zijn en de relevante gaseigenschappen bekend zijn. Veranderende druk, temperatuur of samendrukbaarheid verandert de conversiefactor.
Heeft een thermische massflowmeter drukcompensatie nodig?
Er is over het algemeen niet dezelfde volumetrische druk-temperatuurcorrectie nodig die wordt gebruikt om een werkelijke volumemeting om te zetten in massastroom. Druk, temperatuur, gassamenstelling en kalibratieomstandigheden kunnen echter nog steeds de meetprestaties beïnvloeden.
Moet een gasstroommeter worden gedimensioneerd op basis van de werkelijke of standaardstroom?
Voor volumetrische technologieën zijn de werkelijke stroom en snelheid essentieel. Voor massagebaseerde technologieën moeten het relevante massastroombereik en de gekalibreerde bedrijfsomstandigheden worden gecontroleerd. De uiteindelijke beslissing moet de specificaties van de fabrikant volgen.
Waarom is een gasmeter onnauwkeurig bij laag debiet?
Mogelijke oorzaken zijn onder meer werking onder het gevalideerde minimumdebiet, ongeschikte gaseigenschappen, installatiestoringen, sensorvervuiling of onjuiste compensatie-instellingen. De oorzaak moet worden onderzocht met behulp van de diagnostische informatie en technische documentatie van de meter.
Laatste gedachten
De werkelijke en standaard gasstroomsnelheden vertegenwoordigen dezelfde gashoeveelheid onder verschillende volumeomstandigheden. Hun conversie vereist duidelijk gedefinieerde referentieomstandigheden, absolute druk, temperatuur en passende correctie van de gaseigenschappen.
Bij de instrumentkeuze is de belangrijkste vraag of het berekende debietbereik binnen de gevalideerde meetlimieten van de meter valt. Een correcte conversie is slechts de eerste stap.
FlowT biedt gasmeetoplossingen op basis van verschillende technologieën. Als u een meter voor perslucht, stikstof of een ander industrieel gas specificeert, geef dan de bedrijfsomstandigheden, de gassamenstelling, het stroombereik en de vereiste uitvoereenheden op, zodat de voorgestelde configuratie kan worden beoordeeld.
Neem contact op met FlowT voor de selectie van gasstroommeters en ondersteuning bij offertes
