Không nhất thiết phải như vậy. Công suất máy nén có thể được biểu thị ở điều kiện tham chiếu, trong khi đồng hồ báo cáo lượng khí đi qua đường ống điều áp. Cả hai bài đọc có thể mô tả cùng một lượng khí.
Đây là sự khác biệt giữatốc độ dòng khí thực tế và tiêu chuẩn, đôi khi được gọi là tốc độ dòng chảy làm việc và tiêu chuẩn. Hiểu nó là điều cần thiết khi chuyển đổi mức tiêu thụ khí, tính toán vận tốc đường ống hoặc chọn đồng hồ đo lưu lượng khí công nghiệp.
Việc chuyển đổi phụ thuộc vào áp suất tuyệt đối, nhiệt độ, tính chất khí và các điều kiện tham chiếu được sử dụng. Đối với việc định cỡ đồng hồ, các kỹ sư cũng phải xem xét phạm vi hoạt động hoàn chỉnh thay vì một giá trị lưu lượng danh nghĩa duy nhất.
Lưu lượng khí thực tế và tiêu chuẩn: Sự khác biệt là gì?
Lưu lượng thể tích thực tế là thể tích khí di chuyển qua đường ống ở áp suất và nhiệt độ vận hành. Nó có thể được biểu thị bằng m³/h, Am³/h hoặc ACFM thực tế.
Lưu lượng thể tích tiêu chuẩn biểu thị thể tích khí tương đương ở các điều kiện tham chiếu quy định. Các đơn vị phổ biến bao gồm Nm³/h, Sm³/h và SCFM.
Khi khí bị nén, mật độ của nó thường tăng lên và cùng một khối lượng nhưng thể tích chiếm ít thể tích hơn. Do đó, lưu lượng thể tích thực tế có thể thấp hơn nhiều so với lưu lượng thể tích tiêu chuẩn trong đường ống điều áp.
Dòng chảy lớn khác với cả hai. Nó biểu thị khối lượng đi qua một phần đo trên một đơn vị thời gian, thường tính bằng kg/h. Mối quan hệ được giải thích thêm trong FlowT'sso sánh lưu lượng khối lượng và lưu lượng khối lượng.
| Đo lường | Đơn vị tiêu biểu | Mục đích chính |
|---|---|---|
| Lưu lượng thể tích thực tế | Am³/h, ACFM | Vận tốc ống và kích thước đồng hồ đo thể tích |
| Lưu lượng thể tích tiêu chuẩn | Nm³/h, Sm³/h, SCFM | So sánh mức tiêu thụ gas và công suất |
| Dòng chảy lớn | kg/h, kg/s | Cân bằng khối lượng và kiểm soát quá trình |
Điều kiện tham chiếu khí tiêu chuẩn là gì?
Không có nhiệt độ tham chiếu chung cho mọi ứng dụng đo khí. Tùy thuộc vào tiêu chuẩn áp dụng hoặc thỏa thuận thương mại, nhiệt độ tham chiếu có thể bao gồm 0 độ, 15 độ, 20 độ hoặc 60 độ F.
Ví dụ,ISO 13443thiết lập các điều kiện tham chiếu cho khí tự nhiên, bao gồm nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Các ứng dụng công nghiệp khác có thể sử dụng các điều kiện tham chiếu hợp đồng khác nhau.
Do đó, thông số kỹ thuật chỉ nêu "1.000 Nm³/h" là không đầy đủ trừ khi biết được các điều kiện tham chiếu áp dụng. Áp suất phải được xác định là tuyệt đối và cơ sở khí phải nhất quán, bao gồm cả lượng được báo cáo là khí khô hay ướt.
Điều này quan trọng khi so sánh thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau. Một lượng khí biểu thị ở 20 độ chiếm thể tích lớn hơn khoảng 7,3% so với ở 0 độ khi áp suất không đổi và giả sử trạng thái khí lý tưởng.
Công thức chuyển đổi dòng khí thực tế sang tiêu chuẩn
Đối với thành phần khí không thay đổi, mối quan hệ giữa lưu lượng thể tích thực tế và tham chiếu là:
Qstd=Qactual × (Pactual / Pstd) × (Tstd / Tactual) × (Zstd / Zactual)
Để tính lưu lượng thể tích thực tế từ lưu lượng tiêu chuẩn:
Q thực tế=Qstd × (Pstd / Pactual) × (Tactual / Tstd) × (Zactual / Zstd)
- Qstd: lưu lượng thể tích ở điều kiện tham chiếu
- Qactual: lưu lượng thể tích ở điều kiện vận hành
- Pstd và Pactual: áp suất tuyệt đối
- Tstd và Tactual: nhiệt độ tính bằng kelvin
- Zstd và Zactual: hệ số nén khí
Chuyển đổi áp suất kế trước khi tính toán
Một trong những sai lầm phổ biến nhất là coi áp suất đo là áp suất tuyệt đối.
Áp suất tuyệt đối=Áp suất đo + Áp suất khí quyển cục bộ
Đối với đường ống hoạt động ở áp suất 7 bar(g), giả sử áp suất khí quyển là 1,01325 bar:
Pactual=7 + 1.01325=8.01325 thanh(a)
Thay vào đó, việc sử dụng 7 bar(a) sẽ đánh giá quá cao khối lượng thực tế được tính toán khoảng 14,5% trong ví dụ này, với các biến số khác không thay đổi.
Để làm rõ hơn, hãy xem phần giải thích FlowT củaPSI, PSIA và PSIG. Một sự phù hợpmáy phát áp lựccó thể cung cấp thông tin áp suất cho hệ thống bù, nhưng loại phép đo và phạm vi hiệu chuẩn của nó phải được xác minh.
Tại sao hệ số nén lại quan trọng
Hệ số nén Z tính đến những sai lệch so với tính chất của khí lý tưởng. Nó thay đổi theo thành phần khí, áp suất và nhiệt độ.
Để ước tính khí lý tưởng sơ bộ, các kỹ sư đôi khi giả định Zactual/Zstd=1. Giả định này không được coi là một đặc tính đã được xác minh của khí nén hoặc khí tự nhiên ở áp suất cao.
Hãy xem xét tính toán khí lý tưởng tạo ra 100 m³/h. Nếu tỷ lệ Zactual/Zstd thực tế là 0,97 thì kết quả đã hiệu chỉnh sẽ là 97 m³/h. Nếu tỷ lệ là 1,03 thì kết quả sẽ là 103 m³/h.
Các tỷ lệ này là giá trị độ nhạy minh họa, không phải là đặc tính khí đo được. Chúng cho thấy rằng giả định về khả năng nén không chính xác sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả chuyển đổi.
Đối với khí tự nhiên,ISO 15970đề cập đến việc đo các đặc tính được sử dụng trong chuyển đổi thể tích, bao gồm áp suất, nhiệt độ, mật độ và hệ số nén. Nên sử dụng các phương pháp đặc tính khí và thông tin thành phần thích hợp khi yêu cầu độ chính xác của phép đo.
Ví dụ 1: Chuyển đổi 800 Nm³/h khí nén
Xét một hệ thống khí nén với các điều kiện giả định sau:
- Lưu lượng tham chiếu: 800 Nm³/h
- Nhiệt độ tham chiếu: 0 độ (273,15 K)
- Áp suất tham chiếu: 1,01325 bar(a)
- Áp suất vận hành: 7 bar(g)
- Nhiệt độ hoạt động: 35 độ (308,15 K)
- Áp suất khí quyển giả định: 1,01325 bar
- Zactual/Zstd giả định: 1
Đầu tiên, chuyển đổi áp suất vận hành thành 8,01325 bar(a).
Số thực tế=800 × (1,01325 / 8,01325) × (308,15 / 273,15)
Thực tế ≈ 114,1 m³/h
Theo các giả định này, cùng một lượng khí được biểu thị bằng 800 Nm³/h chiếm khoảng 114,1 m³ mỗi giờ bên trong đường ống điều áp.
Tính vận tốc đường ống
Giả sử đường ống có đường kính trong thực tế là 100 mm. Diện tích mặt cắt ngang của nó là khoảng 0,007854 m2.
Vận tốc=(114,1 / 3600) / 0,007854 ≈ 4,04 m/s
Nếu một kỹ sư sử dụng không chính xác 800 m³/h làm lưu lượng vận hành thì vận tốc tính toán sẽ vào khoảng 28,3 m/s.
Sự khác biệt đó có thể ảnh hưởng đáng kể đến kích thước đồng hồ và phạm vi đo được đề xuất. Luôn sử dụng đường kính trong thực tế chứ không chỉ đơn thuần là ký hiệu ống danh nghĩa.
Đối với các ứng dụng ưu tiên phép đo trực tiếp liên quan đến khối lượng, FlowT cung cấptùy chọn đo lưu lượng khối khí. Sự phù hợp của chúng phải được kiểm tra dựa trên thành phần khí và điều kiện vận hành.
Ví dụ 2: Tính toán phạm vi vận hành khí tự nhiên
Hệ thống khí tự nhiên hiếm khi hoạt động ở một áp suất, nhiệt độ và tốc độ dòng chảy cố định. Lựa chọn đồng hồ nên xem xét lưu lượng thể tích thực tế tối thiểu và tối đa.
Giả sử đặc điểm kỹ thuật giả định sau:
- Lưu lượng tham chiếu: 300–1.000 Sm³/h
- Điều kiện tham chiếu: 15 độ và 1,01325 bar(a)
- Áp suất vận hành: 3–8 bar(g)
- Nhiệt độ hoạt động: 10–50 độ
- Áp suất khí quyển giả định: 1,01325 bar
- Zactual/Zstd=1 để tính toán sơ bộ
Thể tích thực tế lớn nhất xảy ra trong mô hình đơn giản hóa này khi lưu lượng và nhiệt độ tham chiếu cao nhất và áp suất vận hành thấp nhất.
Thực tế,tối đa=1000 × (1,01325 / 4,01325) × (323,15 / 288,15) ≈ 283,1 m³/h
Thể tích thực tế nhỏ nhất xảy ra ở lưu lượng tham chiếu tối thiểu, áp suất tối đa và nhiệt độ tối thiểu.
Q thực tế, phút=300 × (1,01325 / 9,01325) × (283,15 / 288,15) ≈ 33,1 m³/h
Đường bao dòng chảy thực tế sơ bộ là khoảng 33–283 m³/h.
Những giá trị này không phải là số liệu thiết kế khí tự nhiên cuối cùng. Họ giả định các cực trị hoạt động độc lập và hành vi của khí lý tưởng. Trong một cơ sở đang vận hành, áp suất, nhiệt độ và nhu cầu có thể tương quan với nhau và phải đánh giá hệ số nén.
Đối với đường ống có đường kính trong thực tế là 150 mm, phạm vi vận tốc tương ứng là khoảng 0,52–4,45 m/s.
Phạm vi này là điểm bắt đầu để lựa chọn đồng hồ đo, không phải là bằng chứng cho thấy bất kỳ đồng hồ cụ thể nào cũng có thể đo được nó.
Cách xác định kích thước đồng hồ đo lưu lượng khí bằng lưu lượng thực tế
Khi lưu lượng thực tế đã được tính toán, bước tiếp theo là so sánh đường bao vận hành với giới hạn hiệu suất đã công bố của đồng hồ đã chọn.
Bước 1: Thiết lập điều kiện hoạt động thực tế
Ghi lại lưu lượng khí tối thiểu, bình thường và tối đa cùng với áp suất và nhiệt độ tương ứng. Nếu có thể, hãy sử dụng dữ liệu vận hành đồng thời thay vì kết hợp các dữ liệu không liên quan với nhau.
Xác định thành phần khí, điều kiện độ ẩm, phạm vi áp suất và mục đích đo cần thiết. Giám sát quy trình và đo lường chuyển giao quyền nuôi con theo quy định có thể có các yêu cầu thiết bị khác nhau.
Bước 2: Tính toán lưu lượng và vận tốc thực tế
Chuyển đổi luồng tham chiếu thành luồng thực tế tại mỗi điểm vận hành liên quan. Sử dụng hiệu chỉnh độ nén thích hợp và đường kính ống bên trong thực.
Tính vận tốc bằng Qactual chia cho diện tích dòng chảy bên trong. Điều này giúp sàng lọc các công nghệ thể tích, nhưng chỉ vận tốc thôi thì không đủ để chứng minh sự phù hợp.
Bước 3: Kiểm tra dải đo của nhà sản xuất
So sánh điểm vận hành thấp nhất và cao nhất với giới hạn được chỉ định của máy đo dự kiến.
Đối với mộtmáy đo lưu lượng xoáy, giới hạn đo thấp hơn phụ thuộc vào thiết kế thiết bị và các điều kiện như mật độ khí và số Reynolds. Đồng hồ hoạt động chính xác ở lưu lượng bình thường có thể không cung cấp tín hiệu đáng tin cậy ở mức nhu cầu tối thiểu.
Đối với một, xác nhận khí đã hiệu chuẩn, phạm vi lưu lượng khối, đặc tính nhiệt, giới hạn nhiệt độ và các yêu cầu lắp đặt.
Nếu lưu lượng tối thiểu được tính toán giảm xuống dưới giới hạn dưới được xác nhận của thiết bị, việc chọn đồng hồ lớn hơn chỉ để đáp ứng lưu lượng đỉnh sẽ không giải quyết được vấn đề.
Bước 4: Xác minh độ chính xác và điều kiện cài đặt
Đọc kỹ thông số kỹ thuật về độ chính xác. Độ chính xác được biểu thị bằng phần trăm số đọc không tương đương với phần trăm của toàn thang đo, đặc biệt ở lưu lượng thấp.
Kiểm tra độ dài ống thẳng cần thiết, sự xáo trộn dòng chảy, tổn thất áp suất, độ rung, kết nối điện và các yêu cầu về khu vực nguy hiểm.
Đối với mộtmáy đo lưu lượng khối nhiệt chèn, vị trí lắp đặt và biên dạng vận tốc là quan trọng. Đối với thiết bị đo dòng xoáy nội tuyến, phải thỏa mãn số Reynolds vận hành và mật độ khí quy định.
Khối lượng nhiệt và xoáy: Máy đo nào phù hợp với ứng dụng?
| Yếu tố lựa chọn | Khối lượng nhiệt | xoáy |
|---|---|---|
| Cơ sở đo lường | Truyền nhiệt liên quan đến khối lượng | Tần số xoáy và lưu lượng thể tích thực tế |
| Ứng dụng điển hình | Làm sạch khí nén và xử lý khí | Khí, hơi nước và chất lỏng thích hợp |
| Đầu ra âm lượng tham chiếu | Thường có thể cấu hình từ phép đo liên quan đến khối lượng | Yêu cầu chuyển đổi hoặc bồi thường phù hợp |
| Hạn chế dòng chảy thấp | Phụ thuộc vào cảm biến và hiệu chuẩn | Phụ thuộc vào điều kiện xả xoáy tối thiểu |
| Kiểm tra quan trọng | Thành phần khí, ô nhiễm, tính chất nhiệt | Mật độ, số Reynolds, vận tốc, lắp đặt |
Phép đo khối lượng nhiệt có thể hữu ích cho việc giám sát mức tiêu thụ khí nén sạch, đặc biệt khi đầu ra yêu cầu là lưu lượng khối lượng hoặc thể tích tham chiếu tương đương. FlowT cũng liệt kêdụng cụ đo khối lượng nhiệt để đo khí.
Công nghệ xoáy có thể phù hợp với các điều kiện xử lý khí ổn định khi vận tốc thực tế và mật độ khí vẫn nằm trong phạm vi được xác nhận. Tính khả dụng của các chức năng bù phải được kiểm tra đối với cấu hình đã chọn.
Công nghệ siêu âm là một lựa chọn khả thi khác cho một số ứng dụng khí nhất định. Sự phù hợp của nó phụ thuộc vào thiết kế thiết bị, đặc tính âm học của khí, cách lắp đặt và điều kiện vận hành. FlowT'sgiải thích về máy đo lưu lượng khí siêu âmcung cấp thêm nền tảng.
Không nên chọn công nghệ đo lường chỉ vì máy phát có thể hiển thị Nm³/h hoặc Sm³/h.
Các lỗi chuyển đổi và định cỡ dòng khí phổ biến
- Sử dụng áp suất đo làm áp suất tuyệt đối:Điều này tạo ra tỷ lệ áp suất không chính xác và do đó chuyển đổi thể tích không chính xác.
- Nhập độ C vào phương trình khí:Tỷ lệ nhiệt độ phải sử dụng kelvin.
- Bỏ qua điều kiện tham chiếu:Hai số đọc thể tích tiêu chuẩn có thể không thể so sánh trực tiếp khi nhiệt độ, áp suất hoặc độ ẩm tham chiếu khác nhau.
- Giả sử Z=1 không có đánh giá:Điều này có thể gây ra lỗi chuyển đổi hệ thống, đặc biệt trong các điều kiện khí thực đòi hỏi khắt khe.
- Định cỡ chỉ từ dòng tiêu chuẩn danh nghĩa:Lưu lượng tối thiểu và tối đa thực tế có thể rất khác so với số liệu khối lượng tham chiếu.
- Nhầm lẫn giữa đơn vị hiển thị với nguyên tắc đo lường:Đồng hồ báo cáo thể tích chuẩn có thể lấy giá trị đó từ phép đo khối lượng hoặc thể tích thực tế được bù.
Thành phần khí cũng có vấn đề. Một thiết bị đo nhiệt được hiệu chuẩn cho không khí không thể tự động được coi là chính xác đối với hỗn hợp khí khác. Tương tự, dụng cụ đo thể tích yêu cầu thông tin mật độ thích hợp khi tính toán lưu lượng khối.
Bạn nên gửi thông tin gì cho nhà cung cấp đồng hồ đo lưu lượng khí?
Một yêu cầu báo giá hữu ích phải bao gồm đủ thông tin để nhà cung cấp đánh giá toàn bộ phạm vi hoạt động.
- Tên khí, thành phần và biến thể dự kiến
- Lưu lượng tối thiểu, bình thường và tối đa
- Cơ sở thực tế, tiêu chuẩn hoặc lưu lượng khối
- Áp suất tham chiếu, nhiệt độ và cơ sở khí khô/ướt
- Phạm vi áp suất và nhiệt độ hoạt động
- Đường kính trong của đường ống và chi tiết kết nối
- Chiều dài ống thẳng có sẵn và điều kiện lắp đặt
- Yêu cầu độ chính xác, tính tổng và tín hiệu đầu ra
- Các yêu cầu về khu vực dễ cháy nổ hoặc quy định, nếu có
Nếu cần phải bù áp suất hoặc nhiệt độ, hãy xác nhận xem nó được thực hiện bên trong máy phát hay bằng hệ thống điều khiển bên ngoài. Đối với các cài đặt sử dụng phép đo áp suất riêng biệt, lựa chọnmáy phát áp lực công nghiệpnên được xem xét về khả năng tương thích của môi trường và phạm vi áp suất cần thiết thay vì chỉ chọn tín hiệu đầu ra.
Câu hỏi thường gặp
Tốc độ dòng chảy làm việc có giống với tốc độ dòng chảy thực tế không?
Thông thường, lưu lượng làm việc đề cập đến lưu lượng thể tích thực tế ở áp suất và nhiệt độ vận hành. Tuy nhiên, thuật ngữ này cần được xác nhận trong đặc tả dự án.
Nm³/h có thể được chuyển đổi thành m³/h bằng hệ số cố định không?
Chỉ khi các điều kiện vận hành và điều kiện tham chiếu được cố định và các đặc tính khí liên quan được biết đến. Việc thay đổi áp suất, nhiệt độ hoặc độ nén sẽ làm thay đổi hệ số chuyển đổi.
Máy đo lưu lượng khối nhiệt có cần bù áp suất không?
Nói chung, nó không cần hiệu chỉnh nhiệt độ áp suất thể tích tương tự được sử dụng để chuyển đổi phép đo thể tích thực tế thành lưu lượng khối. Tuy nhiên, áp suất, nhiệt độ, thành phần khí và điều kiện hiệu chuẩn vẫn có thể ảnh hưởng đến hiệu suất đo của nó.
Đồng hồ đo lưu lượng khí nên được định cỡ bằng lưu lượng thực tế hay tiêu chuẩn?
Đối với công nghệ đo thể tích, lưu lượng và vận tốc thực tế là rất cần thiết. Đối với công nghệ dựa trên khối lượng, phải kiểm tra phạm vi lưu lượng khối lượng liên quan và các điều kiện vận hành đã hiệu chuẩn. Quyết định cuối cùng phải tuân theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
Tại sao đồng hồ đo gas không chính xác ở lưu lượng thấp?
Các nguyên nhân có thể bao gồm hoạt động dưới lưu lượng tối thiểu đã được xác nhận, đặc tính khí không phù hợp, rối loạn lắp đặt, nhiễm bẩn cảm biến hoặc cài đặt bù không chính xác. Cần điều tra nguyên nhân bằng cách sử dụng thông tin chẩn đoán và tài liệu kỹ thuật của máy đo.
suy nghĩ cuối cùng
Tốc độ dòng khí thực tế và tiêu chuẩn đại diện cho cùng một lượng khí trong các điều kiện thể tích khác nhau. Việc chuyển đổi chúng đòi hỏi các điều kiện tham chiếu được xác định rõ ràng, áp suất tuyệt đối, nhiệt độ và hiệu chỉnh tính chất khí thích hợp.
Đối với việc lựa chọn thiết bị, câu hỏi quan trọng hơn là liệu phạm vi lưu lượng vận hành được tính toán có nằm trong giới hạn đo được xác nhận của đồng hồ hay không. Chuyển đổi chính xác chỉ là bước đầu tiên.
FlowT cung cấp các giải pháp đo khí dựa trên các công nghệ khác nhau. Nếu bạn đang chỉ định một đồng hồ đo khí nén, nitơ hoặc khí công nghiệp khác, hãy cung cấp các điều kiện vận hành, thành phần khí, phạm vi dòng chảy và đơn vị đầu ra cần thiết để có thể xem xét cấu hình đề xuất.
Liên hệ FlowT để được hỗ trợ lựa chọn và báo giá đồng hồ đo lưu lượng khí
