Pomiar zużycia gazu ziemnego: alternatywa termiczna dla liczników z kołem turbinowym i kwantometrów

Autor: Florian Buchner
Stanowisko: kierownik ds. produktów w dziedzinie techniki pomiaru przepływu
Specjalizacja: Termiczny pomiar przepływu, przemysłowy pomiar gazu i monitorowanie energii
Aktualizacja merytoryczna: 14.10.2026

W skrócie: Termiczne przepływomierze masowe firmy CS INSTRUMENTS rejestrują zużycie gazu ziemnego bez ruchomych elementów pomiarowych i bezpośrednio podają standaryzowany strumień objętościowy – do monitorowania zużycia, rozliczania kosztów i zarządzania energią. Modele VA 550 i VA 570 są dostępne, w zależności od wersji, z certyfikacją ATEX/IECEx lub dopuszczeniem DVGW dla gazu ziemnego (do 16 barów).

Kiedy warto zastosować termiczny przepływomierz masowy?

W przemysłowych sieciach gazu ziemnego najczęściej stosuje się liczniki turbinowe, tłokowe i kwantometry; użytkownicy czasami ogólnie nazywają je licznikami łopatkowymi. Jeśli niskie natężenia przepływu są rejestrowane w niewystarczającym stopniu, ruchome elementy pomiarowe wymagają konserwacji lub brakuje cyfrowych danych dotyczących zużycia, termiczny przepływomierz masowy dla gazu ziemnego stanowi alternatywę wartą rozważenia.

Jak działają gazomierze turbinowe i tłokowe – oraz gdzie leżą ich ograniczenia. W gazomierzu turbinowym strumień gazu uderza w turbinę osadzoną na łożyskach mechanicznych i wprawia ją w ruch; prędkość obrotowa jest proporcjonalna do prędkości przepływu, a poprzez znany przekrój rury – do natężenia przepływu objętościowego. W przypadku gazomierza z tłokami obrotowymi różnica ciśnień napędza wirniki w komorze pomiarowej, z których każdy zamyka dokładnie określoną ilość gazu i przesyła ją do konsumenta. Użyteczny zakres pomiaru mechanicznych gazomierzy zależy w dużym stopniu od typu konstrukcji, wielkości, ciśnienia roboczego i wersji wykonania: proste gazomierze często działają ze znacznie mniejszą dynamiką niż sensor termiczny.

Ograniczenia wynikające z zasady działania obu typów konstrukcji wynikają z obecności ruchomych części: łożyska ulegają zużyciu w wyniku zanieczyszczeń lub tarcia, co powoduje odchylenia pomiarowe; przekroczenie zakresu pomiarowego może spowodować uszkodzenie łożysk; niektóre łożyska wymagają regularnego smarowania – co w praktyce jest często zaniedbywane; w przypadku zanieczyszczonego gazu występują większe odchylenia, a czyszczenie jest praktycznie niemożliwe; w przypadku gazomierza z tłokiem obrotowym dochodzi jeszcze strata ciśnienia wynikająca z konstrukcji.

Rejestracja obciążenia częściowego i szczytowego: modele VA 550 i VA 570 oferują zakres pomiarowy do 1:1000. Decydujące znaczenie mają rzeczywiste minimalne i maksymalne natężenie przepływu (Qmin/Qmax). W przypadku modeli VA 550 i VA 570 zakres pomiaru można dobrać odpowiednio do zastosowania (Low Speed, Standard, Max i High Speed). Kolejnymi zaletami zasady termicznej są znikoma strata ciśnienia oraz możliwość pomiaru najmniejszych konsumpcji: modele VA 550 i VA 570 są bardzo często stosowane w przypadku dużych przekrojów rur przy niewielkiej konsumpcji gazu, gdzie mechaniczne gazomierze osiągają swoje granice.

Zapobieganie zużyciu wirnika: Zasada termiczna opiera się na pomiarze ciepła oddawanego przez podgrzewany sensor – bez łożysk wirnika, przy niewielkiej dodatkowej stracie ciśnienia. Czujniki (grzałka i czujnik temperatury) zostały zaprojektowane z myślą o trudnych warunkach przemysłowych i zamontowane w cienkiej, wytrzymałej rurce ze stali nierdzewnej: brak łożysk, brak zużycia, łatwy dostęp i proste czyszczenie w razie zabrudzenia. Urządzenia są bardzo wytrzymałe i praktycznie nie wymagają konserwacji.

Bezpośrednie podawanie objętości normatywnej: Mechaniczne gazomierze są zazwyczaj licznikami objętości roboczej; przeliczenie na objętość normatywną odbywa się za pomocą zewnętrznych przeliczników objętości wyposażonych w dodatkowe czujniki ciśnienia i temperatury. Aby osiągnąć wymaganą dokładność, te sensory muszą charakteryzować się wysoką precyzją i być umieszczone w liczniku lub w jego pobliżu – ich błędy pomiarowe sumują się z dokładnością licznika, która jest zazwyczaj podawana w objętości roboczej. Modele VA 550 i VA 570 rejestrują termiczny przepływ masowy i na tej podstawie, przy odpowiednim ustawieniu parametrów gazu oraz określonych warunkach odniesienia, bezpośrednio podają standaryzowany strumień objętościowy; nie jest do tego potrzebny oddzielny konwerter objętości z dodatkowym pomiarem ciśnienia i temperatury. W celu porównania warunki odniesienia muszą być zgodne (np. 0 °C; 1 013,25 mbar (a) zgodnie z normą DIN 1343 – określane również jako m³/Nm³ normatywne); w przypadku bilansów kWh dodaje się wartość opałową.

Objętość robocza a objętość normalna: dlaczego różnica ta ma kluczowe znaczenie w przypadku gazu ziemnego

Przy podwyższonym ciśnieniu roboczym objętość normatywna jest większa niż objętość robocza – w stosunku ciśnień absolutnych, dodatkowo skorygowana o temperaturę. Jeśli objętość robocza zostanie błędnie podana jako objętość normatywna lub przetworzona dalej, rzeczywiste zużycie gazu jest systematycznie zaniżane, a bilans kWh odzwierciedla ten błąd w stosunku 1:1, ponieważ zależy liniowo od objętości:

Do tego dochodzi zależność od temperatury: różnica między temperaturą gazu wynoszącą 20 °C a temperaturą odniesienia wynoszącą 0 °C wynosi około 7 %. Wartości te służą wyłącznie do ilustracji w odniesieniu do gazu idealnego; w przypadku rozliczeń lub bardzo dokładnych przeliczeń stanu należy uwzględnić między innymi temperaturę, właściwości gazu i ściśliwość (przepisy DVGW G 685). Najczęstszym źródłem błędów w bilansach energetycznych nie jest precyzja pomiaru, lecz niezauważone błędne odniesienie objętościowe.

Gdzie pomiar termiczny gazu ziemnego jest szczególnie opłacalny?

W rurociągach głównych i rozdzielczych punkt pomiarowy w sposób ciągły monitoruje całkowite zużycie gazu w budynku, obszarze lub kotłowni – w przypadku większych istniejących rurociągów interesującym rozwiązaniem jest czujnik zanurzeniowy VA 550, ponieważ nie ma potrzeby montowania kompletnego odcinka pomiarowego w linii o średnicy nominalnej. Bezpośrednio przed poszczególnymi konsumentami (kotłami, palnikami, urządzeniami produkcyjnymi) widać, który konsument, kiedy i ile gazu ziemnego zużywa – stanowi to podstawę do tworzenia profili obciążenia i ośrodków kosztowych. Najbardziej miarodajne jest połączenie: pomiar główny wraz z podlicznikami pokazuje całkowite zużycie i jego rozkład.

W jaki sposób zmierzone wartości trafiają do systemu zarządzania energią?

W przypadku wielu zainstalowanych mechanicznych liczników istniejącą wartość zużycia przekazuje się wyłącznie poprzez wyjście impulsowe; nowoczesne liczniki elektroniczne mogą również oferować interfejsy cyfrowe. Modele VA 550 i VA 570 można – w zależności od zamówionej wersji – podłączyć bezpośrednio poprzez protokół Modbus TCP przez sieć Ethernet do centralnego systemu sterowania lub oprogramowania do monitorowania energii (przepływ, całkowite zużycie, temperatura gazu); nie jest potrzebna bramka RTU/TCP. Opcjonalna technologia zasilania przez Ethernet łączy transmisję danych i zasilanie w jednym kablu sieciowym – co zmniejsza nakłady instalacyjne, zwłaszcza w przypadku wielu punktów pomiarowych. Alternatywnie dostępne są protokoły Modbus RTU, 4…20 mA, impulsy, M-Bus, IO-Link lub HART.

Zalety podczas montażu, konserwacji i rekalibracji

Doposażenie w czujnik zanurzeniowy VA 550: czujnik montuje się poprzez odpowiedni dostęp procesowy lub zawór kulowy. Skala głębokości i zdefiniowane ustawienie zapewniają powtarzalne położenie czujnika. Czujnik VA 550 jest przystosowany do ciśnień roboczych do 50 bar (wersja DVGW do 16 bar); montaż i demontaż pod ciśnieniem odbywa się za pomocą zaworu kulowego ½" z pierścieniem osadczym.

VA 570 jako rozwiązanie wbudowane: Podczas czyszczenia lub rekalibracji odcinek pomiarowy pozostaje w rurociągu – wyjmowana jest jedynie jednostka czujnika. W celu rekalibracji sensor należy odesłać; na czas kalibracji można zamontować czujniki zastępcze, dzięki czemu nie dochodzi do przerw w pracy.

Obsługa: W modelach VA 550 i VA 570 przyciski optyczne umożliwiają regulację bez otwierania obudowy – obsługa obu urządzeń jest identyczna. Cyfrowe informacje o urządzeniu i stanie (rejestry Modbus) ułatwiają diagnostykę błędów i sporządzanie dokumentacji przekazania.

Przykład praktyczny: Od wartości zużycia do wskaźnika procesowego

W przypadku zastosowania kotłowego rejestruje się 330 Nm³/h gazu ziemnego i 5 000 kg/h pary. Na podstawie zużycia gazu, wartości opałowej i danych dotyczących pary oblicza się sprawność kotła – w udokumentowanym przykładzie wynosi ona 84%. W ten sposób z samego pomiaru zużycia uzyskuje się wiarygodny wskaźnik sprawności i utrzymania ruchu. (→ Raport z zastosowania kotła parowego)

Który przepływomierz gazu ziemnego nadaje się do tego zastosowania?

Co obowiązuje w przypadku ATEX i instalacji gazowej?

Modele VA 550 i VA 570 są dostępne, w zależności od wariantu, z certyfikacją ATEX/IECEx; oznaczenie Ex tych wariantów zgodnie z kartą katalogową brzmi: ATEX II 2G Ex db IIC T4 Gb (gaz) oraz II 2D Ex tb IIIC T90 °C Db (pył); IECEx Ex db IIC T4 Gb / Ex tb IIIC T90 °C Db. W wersji Ex dopuszczalna temperatura medium wynosi do 120 °C, a stopień ochrony to IP 65. Certyfikat badania typu UE znajduje się w sekcji plików do pobrania. Sprawdzenie przydatności do konkretnej strefy ochrony przeciwwybuchowej należy do obowiązków użytkownika. Firma CS INSTRUMENTS udostępnia w tym celu arkusze danych technicznych i certyfikaty Ex, nie pełni jednak funkcji doradczej w zakresie podziału na strefy ani przydatności do konkretnej instalacji.