Doğal gaz tüketimini ölçmek: Türbin çarklı sayaçlara ve kuantometreye termal bir alternatif

Bir bakışta: CS INSTRUMENTS’ın termal kütle akış ölçerleri, hareketli ölçüm parçaları olmadan doğal gaz tüketimini ölçer ve standart hacim akışını doğrudan gösterir – tüketim izleme, maliyet merkezleri ve enerji yönetimi için. VA 550 ve VA 570, modele bağlı olarak ATEX/IECEx onayı veya doğal gaz için DVGW onayı (16 bar'a kadar) ile temin edilebilir.

Termal kütle akış sensörünün kullanımı ne zaman avantajlıdır?

Endüstriyel doğal gaz şebekelerinde genellikle türbin çarklı sayaçlar, pistonlu gaz sayaçları ve Quantometer'lar kullanılır; kullanıcılar bazen genel olarak kanatlı çarklı sayaçlar olarak adlandırır. Düşük akışların yetersiz şekilde ölçülmesi, hareketli ölçüm parçalarının bakım gerektirmesi veya dijital tüketim verilerinin eksik olması durumunda, doğal gaz için bir termal kütle akış sensörü değerlendirilmeye değer bir alternatiftir.

Türbin çarklı ve döner pistonlu gaz sayaçları nasıl çalışır – ve sınırları nelerdir? Türbin çarklı gaz sayacında gaz akışı, mekanik olarak yataklanmış bir türbin çarkına çarpar ve onu tahrik eder; dönme hızı, akış hızıyla orantılıdır ve bilinen boru kesiti üzerinden hacimsel akışa eşittir. Dönen pistonlu gaz sayaçlarında ise basınç farkı, her biri tam olarak tanımlanmış bir gaz miktarını hapseden ve bunu tüketiciye ileten bir ölçüm odasındaki rotorları tahrik eder. Mekanik gaz sayaçlarının kullanılabilir ölçüm aralığı, tasarım türüne, boyutuna, çalışma basıncına ve modeline büyük ölçüde bağlıdır: Basit kuantometreler genellikle termal sensörlerden çok daha düşük dinamik aralıklarla çalışır.

Her iki tipin de prensipten kaynaklanan sınırları, hareketli parçalardır: Rulmanlar kir veya aşınma nedeniyle eskir ve ölçüm sapmalarına neden olur; ölçüm aralığının aşılması rulman hasarlarına yol açabilir; bazı rulmanların düzenli olarak yağlanması gerekir – ki bu pratikte kolayca ihmal edilir –; kirli gazda daha büyük sapmalar ortaya çıkar ve temizlik neredeyse imkansızdır; döner pistonlu gaz sayacında ise yapıdan kaynaklanan basınç kaybı da eklenir.

Kısmi yük ve tepe yükleri ölçme: VA 550 ve VA 570, 1:1000'e kadar ölçüm aralığı sunar. Asıl belirleyici faktörler, gerçek minimum ve maksimum akış değerleridir (Qmin/Qmax). VA 550 ve VA 570 modellerinde, uygulamaya uygun olarak ölçüm aralığı seçilebilir (Düşük Hız, Standart, Maksimum ve Yüksek Hız). Termal prensibin diğer avantajları arasında ihmal edilebilir düzeyde düşük basınç kaybı ve en küçük tüketimlerin ölçülmesi yer alır: VA 550 ve VA 570, mekanik gaz sayaçlarının sınırlarına ulaştığı, büyük boru kesitlerine sahip düşük gaz tüketimli uygulamalarda sıklıkla kullanılır.

Rotor aşınmasını önleme: Termal prensip, ısıtılmış bir sensörün ısı yayılımı üzerinden ölçüm yapar – rotor yatağı olmadan ve çok az ek basınç kaybıyla. Sensörler (ısıtıcı ve sıcaklık sensörü), zorlu endüstriyel kullanım koşullarına uygun olarak geliştirilmiş ve ince, sağlam bir paslanmaz çelik boru içine yerleştirilmiştir: yatak yok, aşınma yok, kolay erişilebilir ve kirlenme durumunda temizlenmesi kolaydır. Cihazlar çok sağlamdır ve neredeyse bakım gerektirmez.

Standart hacmi doğrudan çıkışı: Mekanik gaz sayaçları genellikle çalışma hacmi sayaçlarıdır; standart hacme dönüştürme işlemi, ek basınç ve sıcaklık sensörlerine sahip harici hacim dönüştürücüler aracılığıyla gerçekleştirilir. Gerekli doğruluğun elde edilebilmesi için bu sensörlerin son derece hassas olması ve sayacın içinde veya yakınında bulunması gerekir – bu sensörlerin ölçüm hataları, genellikle çalışma hacmi cinsinden belirtilen sayaç doğruluğuna eklenir. VA 550 ve VA 570, termal kütle akışını ölçer ve uygun gaz parametreleri ile belirlenmiş referans koşulları altında standart hacim akışını doğrudan gösterir; bunun için ek basınç ve sıcaklık ölçümüne sahip ayrı bir hacim dönüştürücüye gerek yoktur. Karşılaştırmalar için referans koşullarının aynı olması gerekir (örn. 0 °C; 1.013,25 mbar (a) DIN 1343'e göre – standart m³/Nm³ olarak da adlandırılır); kWh bilançoları için buna kalorifik değer de eklenir.

Çalışma hacmi veya standart hacim: Doğal gazda bu farkın neden belirleyici olduğu

Çalışma basıncı yükseldiğinde, standart hacim, mutlak basınç oranında ve ayrıca sıcaklık dikkate alınarak düzeltilmiş olarak çalışma hacminden daha büyüktür. Bir çalışma hacmi yanlışlıkla standart hacim olarak beyan edilir veya işlenirse, gerçek gaz tüketimi sistematik olarak düşük tahmin edilir ve kWh bilansı, hacme doğrusal olarak bağlı olduğu için bu hatayı bire bir yansıtır:

Buna sıcaklık referansı da eklenir: 20 °C gaz sıcaklığı ile 0 °C standart referans arasında yaklaşık %7'lik bir fark vardır. Bu değerler ideal gazla örnekleme amaçlıdır; faturalandırma veya yüksek hassasiyetli durum dönüşümü için sıcaklık, gaz özellikleri ve sıkıştırılabilirlik gibi faktörlerin dikkate alınması gerekir (DVGW G 685 Yönetmeliği). Enerji bilançolarındaki en yaygın hata kaynağı ölçüm hassasiyeti değil, fark edilmeyen yanlış hacim referansıdır.

Doğal gazın termal ölçümü özellikle nerede faydalıdır?

Ana ve dağıtım hat larında, bir ölçüm bölgesi bir binanın, alanın veya kazan dairesinin toplam tüketimini sürekli olarak izler – mevcut büyük hatlarda VA 550, delme sensörü olarak ilgi çekicidir, çünkü nominal çapta tam bir sıralı ölçüm hattının kurulmasına gerek kalmaz. Tek tek tüketicilerin (kazan, brülör, üretim tesisleri) hemen önünde, hangi tüketicinin ne zaman ne kadar doğal gaza ihtiyaç duyduğu görünür hale gelir; bu da yük profilleri ve maliyet merkezleri için temel oluşturur. En anlamlı sonuç, ana ölçüm ile alt sayaçların birleşiminden elde edilir; bu, toplam tüketimi ve dağılımını gösterir.

Ölçüm değerleri enerji yönetim sistemine nasıl aktarılır?

Kurulu birçok mekanik sayaçta, tüketim değerinin aktarımı yalnızca bir darbe çıkışı üzerinden gerçekleşir; modern elektronik sayaçlar da dijital arayüzler sunabilir. VA 550 ve VA 570, sipariş edilen modele bağlı olarak, Modbus TCP üzerinden Ethernet ile doğrudan merkezi kontrol sistemine veya bir enerji izleme yazılımına entegre edilebilir (akış, toplam tüketim, gaz sıcaklığı); RTU/TCP ağ geçidi gerekmez. İsteğe bağlı PoE, veri aktarımını ve güç beslemesini tek bir ağ kablosunda birleştirir; bu, özellikle birden fazla ölçüm bölgesi olduğunda kurulum zahmetini azaltır. Alternatif olarak Modbus RTU, 4–20 mA, impuls, M-Bus, IO Link veya HART seçenekleri de mevcuttur.

Montaj, bakım ve yeniden kalibrasyondaki avantajlar

VA 550’yi daldırmalı sensör olarak sonradan takma: Sensör, uygun bir proses girişi veya küresel vana üzerinden monte edilir. Derinlik ölçeği ve tanımlanmış yönlendirme, sensör konumunun tekrarlanabilirliğini garanti eder. VA 550, 50 bar'a kadar çalışma basınçları için tasarlanmıştır (DVGW versiyonu 16 bar'a kadar); basınç altında takma ve sökme işlemleri, emniyet halkalı ½" vana vasıtasıyla gerçekleştirilir.

VA 570'in sıralı çözüm olarak kullanımı: Temizleme veya yeniden kalibrasyon sırasında ölçüm bölümü boruda kalır – sadece sensör ünitesi çıkarılır. Yeniden kalibrasyon için sensör gönderilir; kalibrasyon süresince yedek sensörler takılabilir, böylece işletmede kesinti yaşanmaz.

Kullanım: VA 550 ve VA 570 modellerinde, optik düğmeler sayesinde gövdeyi açmaya gerek kalmadan ayarlamalar yapılabilir – her iki cihazın kullanımı da aynıdır. Dijital cihaz ve durum bilgileri (Modbus kayıtları), hata tespiti ve devir belgelemesini destekler.

Uygulama örneği: Tüketim değerinden proses göstergesine

Bir kazan uygulamasında 330 Nm³/h doğal gaz ve 5.000 kg/h buhar ölçülmektedir. Gaz tüketimi, kalorifik değer ve buhar verilerinden kazan verimliliği hesaplanır – belgelenen örnekte bu oran %84’tür. Böylelikle, salt tüketim ölçümünden verimlilik ve bakım için güvenilir bir gösterge elde edilir. (→ Buhar Kazanı Uygulama Raporu)

Bu uygulamaya hangi doğal gaz debimetresi uygundur?

ATEX ve gaz tesisatı için neler geçerlidir?

VA 550 ve VA 570, modele bağlı olarak ATEX/IECEx onaylı olarak mevcuttur; veri sayfasına göre bu modelin Ex işaretlemesi şöyledir: ATEX II 2G Ex db IIC T4 Gb (Gaz) ve II 2D Ex tb IIIC T90 °C Db (Toz); IECEx Ex db IIC T4 Gb / Ex tb IIIC T90 °C Db. Ex versiyonunda, 120 °C'ye kadar ortam sıcaklığı ve IP 65 koruma sınıfı geçerlidir. AB tip onay belgesi, indirme bölümünde mevcuttur. Belirli bir patlama koruma bölgesi için uygunluğun kontrolü işletmecinin sorumluluğundadır. CS INSTRUMENTS bu amaçla teknik veri sayfaları ve Ex sertifikaları sağlar, ancak bölge sınıflandırması veya belirli bir tesis için uygunluk konusunda danışmanlık görevi üstlenmez.