Основні поняття витрати газу

Витратоміри постійного перепаду тисків є витратоміри з поплавком, який вільно переміщується у корпусі приладу. Ці прилади називають ротаметрами, які широко застосовуються для вимірювання невеликих витрат рідини і газу. Перевага ротаметрів: незначні втрати тиску, та їх незалежність від витрати і високий діапазон вимірювання (Qмакс/Qмін = 10:1). Недоліками ротаметрів є висока чутливість до температурної зміни в’язкості, неможливість вимірювання витрати забруднених рідин та рідин, з яких

випадає осадок, можливість установлення тільки на вертикальній дільниці трубопроводу.

   Основними елементами ротаметру є конусна трубка, що розширюється знизу догори, і поплавок, розташований у середині трубки. Потік речовини, що проходить крізь ротаметр знизу, піднімає поплавок до тих пір, доки кільцева щілина поміж тілом поплавка і стінками конусної трубки не досягне такої величини, за якої діючі на поплавок сили врівноважуються. За умов рівноваги сил поплавок встановлюється на такій висоті, що однозначно буде характеризувати витрату. Залежність положення поплавка від витрати, що вимірюється, лінійна, тобто шкала ротаметрів рівномірна.

 

 

   Ультразвукові витратоміри знайшли широке розповсюдження у промисловості завдяки таким перевагам як швидкодія, перешкодостійкість, висока точність, великий діапазон вимірювання, багатофункціональність, можливість застосування для будь-якої форми поперечного перерізу трубопроводу. Ультразвуковий метод вимірювання ґрунтується на явищі зміщення звукового коливання рідкого середовища, що рухається. При цьому використовують найчастіше три способи. Перший спосіб побудований на вимірюванні різниці фазових зсувів двох ультразвукових коливань, направлених за потоком і проти нього. Ці прилади називають фазовими витратомірами. Інший спосіб побудований на вимірюванні різниці частот повторення коротких імпульсів чи пакетів ультразвукових коливань, направлених одночасно за потоком і проти нього. Ці прилади називають частотними витратомірами. Перевага останніх полягає у незалежності показань від швидкості розповсюдження у середовищі, тобто виключається вплив фізичних параметрів середовища (густина, температура) на результати вимірювання. І нарешті останній спосіб ґрунтується на акустичній локації рівня рідини у тому чи іншому відкритому каналі та в подальшому перерахуванні його у миттєве значення рівня і витрати. Ці прилади називають комбінованими витратомірами і можуть використовуватися лише для потоків рідини з атмосферним тиском.

   Електромагнітні витратоміри. Принцип дії витратомірів побудований на явищі електромагнітної індукції, у відповідності з яким при протіканні електропровідного середовища (вода – середовище з іонною провідністю – провідник другого роду) у магнітному полі, у ньому індукується електрорушійна сила (ЕДС) Е, що пропорційна середній швидкості середовища V і індукції В магнітного поля

Е = кВVl,

де l = Ду – відстань між електродами; к – безрозмірний коефіцієнт, що визначається геометричними і конструктивними параметрами первинного перетворювача (датчика).

Застосовують електромагнітні витратоміри загалом лише для рідини з електричною провідністю не менше 10-3¸10-5 См/м і не більше 10 См/м.     

Електромагнітні витратоміри мають цілу низку переваг. Насамперед вони практично безінерційні, що дуже важливо для вимірювання хутко змінюючихся витрат при використанні їх у складі систем автоматичного регулювання. На результат вимірювань не впливає наявність завислих частин у рідині і пузирів газу. Показання витратоміру не залежать від властивостей контрольованої рідини (в’язкість, густина) і характеру потоку (ламінарний, турбулентний). При відповідному підборі матеріалу із застосуванням антикорозійного і іншого покриття електромагнітні витратоміри можна застосовувати для вимірювання витрати агресивних рідин, а також рідин і паст з абразивними властивостями. Внаслідок лінійної залежності наведеної ЕДС від витрати шкала  приладу лінійна. Цим витратомірам притаманний достатньо широкий діапазон вимірювання витрати. Перетворювачі електромагнітних витратомірів не мають елементів, що рухаються, та звужень.

   До недоліків електромагнітних витратомірів слід віднести необхідність компенсації перешкод, які виникають при змінному полі у колі електродів, а

також обставину неможливості вимірювання витрат газів і таких рідин, як мастила, бензин та інші нафтопродукти, внаслідок малої електропровідності. Неприпустимо застосовувати електромагнітні витратоміри поблизу електросилових пристроїв, які утворюють сильні електромагнітні поля, а також для потоків рідини з завислими феромагнітним частинками.

Випускаються витратоміри з електромагнітним перетворювачем витрати і з електромагнітним перетворювачем швидкості потоку. Процеси, що протікають в них мають однакову фізичну основу.

Калориметричні витратоміри побудовані на нагріві потоку рідини чи газу стороннім джерелом енергії, утворюючім у потоці різницю температур, яка залежіть від швидкості потоку і витрати теплоти у нагрівачі.

Калориметричні витратоміри мають високу точність і великий діапазон вимірювання. Застосовуються переважно для вимірювання витрати газу.

Вихрові витратоміри  ґрунтуються на ефекті Кармана. Цей ефект полягає в тому, що коли в потоці середовища поставити призму з гострими ребрами, наприклад трикутникову, у перерізі, перпендикулярному до потоку, то на цих ребрах відбувається зрив потоку з утворенням вихрів, частота яких буде пропорційна швидкості потоку.

 

   На сьогодні в системі обліку кількості газу ДК «Укртрансгаз» найпоширенішим є вимірювання витрати газу методом змінного перепаду тиску з допомогою стандартного звужувального пристрою (діафрагми). Також застосовується метод вимірювання кількості газу з використанням швидкісних турбінних та ультразвукових лічильників.

 

   Широке застосування турбінних лічильників нині ускладнене, тому що нормальне функціонування цього засобу вимірювання можливе тільки при забезпеченні високої якості газу, відсутності механічних домішок. При цьому на Україні відсутні стенди для перевірки (калібрування) лічильників діаметром понад 200 мм.

 

    Досвід газотранспортних компаній Європи та світу свідчить про те, що на комерційних об’єктах передавання-приймання газу можуть бути використані як швидкісні лічильники газу, так і метод змінного перепаду тиску (переважно на трубопроводах великого діаметра).

 

   При використанні в процесі вимірювання лічильників до останнього часу перевага надавалася лічильникам турбінного типу, які забезпечують прямий метод вимірювання робочих об’ємів газу та розрахунок для стандартних умов. У ГТС України впровадження турбінних лічильників почалося з 1997 року. Протягом експлуатації та набуття досвіду фахівцями «Укртрансгазу» неодноразово обговорювалася технічна можливість і необхідні умови впровадження турбінних та ультразвукових лічильників газу.

 

   Наявність у складі турбінних лічильників рухомих елементів потребує при їх використанні приділяти особливу увагу очищенню газу.

 

   На всіх об’єктах, де встановлюється турбінний лічильник, необхідно встановлювати системи очищення (фільтри не більше 10 мкм). Обов’язкове встановлення підігрівачів газу з автоматикою. Це дві головні умови, які не дають змоги повною мірою застосовувати лічильники на ГРС «Укртрансгазу». Протягом останнього часу відбулися різноманітні випробування та широко впроваджуються вихрові та ультразвукові лічильники природного газу. Ультразвуковий метод вимірювання витрати рідин і газів відомий досить давно, але необхідної точності вимірювання інтервалів часу (похибка менше 7—10 сек.) досягли тільки наприкінці 90-х років. Результати випробувань фірм-виробників свідчать, що ультразвукові газові витратоміри демонструють характеристики, які за багатьма показникам перевищують показники традиційних витратомірів. Враховуючи високу точність, надійність і простоту в обслуговуванні, можна передбачити, що в сфері газовимірювання настає період переходу на ультразвукові методи вимірювання потоку.

 

   Найкращий метод гарантувати оптимальну точність — це встановити послідовно на вимірювальному трубопроводі два засоби вимірювальної техніки з різними принципами вимірювання та подібною точністю. Такий підхід дає змогу порівнювати два об’єми в реальному режимі часу та звести ризик сторонніх втручань у роботу комерційних систем вимірювання до мінімуму.

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Визначення розрахункових витрат  газу.

 

    Для окремих житлових будинків та громадських будівель розрахунковий часовий витрата газу визначається Qd, м ³ / год, визначається за сумою номінальних витрат газу окремими газовими приладами з урахуванням коефіцієнта одночасності їх дії за формулою:

Qd = ΣК sim qnom ni, (1)

де qnom - номінальний (розрахунковий) витрата газу однотипними газовими приладами м ³ / год, прийнята за паспортними даними або технічними характеристиками приладів;

ni - число встановлених однотипних  газових приладів;

До sim - коефіцієнт одночасності роботи газових приладів, приймається для житлових будинків по СНиП 2.04.08-87 * Газопостачання.

  

Якщо ж брати якусь певну територіальну ділянку, щільність газу для розраховується газопроводу відрізняється від прийнятої, слід перерахувати витрата газу за формулою

Qd 1 = Qd √ p 1 / p (2)

де Qd 1 (Гр. 3 гідравлічного розрахунку) і Qd - Витрати газу при щільності p 1 і p;

Наприклад, Для газу родовища, що дорівнює 0,84 кг/м.

Qd 1 (1 ділянки) = 1,215 √ 0,84 / 0,6 = 1,215 * 1,18 = 1,43 м ³ / год

Qd 1 (2 ділянки) = 1,57 * 1,18 = 1,85 м ³ / год.

Qd 1 (3 ділянки) = 1,64 * 1,18 = 1,93 м ³ / год.

 

Газ, як джерело енергії, необхідний людині в побуті і на виробництві. Природний газ є високоефективним енергоносієм і цінним хімічним сировиною. Він має ряд переваг у порівнянні з іншими видами палива та сировини:

вартість видобутку природного газу значно нижче, а продуктивність праці значно вище ніж при видобутку вугілля та нафти;

високі температури в процесі горіння і питома теплота згоряння дозволяють ефективно застосовувати газ як енергетичне і технологічне паливо;

висока жаропроізводітельность (більше 2000 º С);

повне згоряння, значно полегшує умови праці персоналу, що обслуговує газове обладнання та мережі;

відсутність в природних газах окису вуглецю запобігає можливість отруєння при витоках газах, що особливо важливо при газопостачанні комунальних і побутових споживачів;

при роботі на природному газі забезпечується можливість автоматизації процесів горіння, досягаються високі ККД.

Собівартість природного газу в 15-20 разів нижче собівартості вугілля підземної виробки, якщо порівняти газ з твердим паливом то можна помітити, що його ефективність у 4-5 разів вище.

Газопостачання міст і населених пунктів значно покращує стан їхнього повітряного басейну.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

 

    Приро́дний газ (рос. газ; англ. gas; нім. Gas n, Erdgas n) — суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин. Як правило, це суміш газоподібних вуглеводнів (метану, етану, пропану, бутану тощо), що утворюється в земній корі та широко використовується як високоекономічне паливо на електростанціях, у чорній та кольоровій металургії, цементній та скляній промисловості, у процесі виробництва будматеріалів та для комунально-побутових потреб, а також як сировина для отримання багатьох органічних сполук.

   Природний газ є корисною копалиною. Часто є побічним газом при видобутку нафти. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) знаходиться в газоподібному стані у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ — це вільний газ, або в розчиненому стані в нафті або воді (у пластових умовах), а в стандартних умовах (0,101325 МПа і 20 °C) — тільки в газоподібному стані. Також природний газ може знаходитися у вигляді газогідратів.

     Методи вимірювання витрати газу і рідини (рос. методы измерения расхода газа и жидкости; англ. measurement methods of fluid and gas flow rate, нім. Messmethoden f pl des Gas- und Flüssigkeitsverbrauches) – методи, які основані на використанні гідрогазодинамічних, електромагнітних, теплових, ультразвукових і оптичних явищ. Ці методи розділяються:

1) за принципом дії на

а) гідрогазодинамічні, в основу яких покладено гідродинамічні явища, які спостерігаються при протіканні потоку через різні пристрої чи обтіканні потоком різних тіл;

б) електромагнітні, теплові, ультразвукові та оптичні, в основі яких лежать відповідні фізичні явища;

2) за принципом реєстрації на

динамічні (вимірювання швидкості),

об’ємні (вимірювання об’єму) і

масові (вимірювання маси).

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури.

 

1. В.Д.Цюцюра, С.В.Цюцюра. Метрологія та основи вимірювань. Навч. посібн., К., "Знання -Прес", 2003

2. Черняк О.В.; Грибницька Г.Б. «Основи теплотехніки і гідравліки» - К., Вища школа 1982 р. ст. 85-90

3. Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.

4. В.І. Саранчук, М.О.Ільяшов, В.В. Ошовський, В.С.Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. - Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. – с. 600. ISBN 978-966-317-024-4