Gázturbinás áramlásmérő: Hogyan működik, műszaki adatok és kiválasztási útmutató

A gázturbinás áramlásmérő egy gáz térfogatáramát méri az áramlási áramba helyezett turbina rotor forgási sebességének detektálásával. Amikor a gáz áthalad a mérőtesten, erőt fejt ki a forgórész ferde lapátjaira, és a gáz sebességével egyenesen arányos sebességgel forog. A nagy sebességű csővezetékek tiszta, száraz gázaihoz, ahol a pontosság, a széles lefutási arány és a kompakt telepítés a prioritás, a gázturbinás áramlásmérő az egyik legmegbízhatóbb és legbeváltabb mérési technológia. Ez a választott eszköz a földgáz letéti átadására, az ipari folyamatgáz mérésére, a sűrített levegő mérésére és a tüzelőanyag-allokációra az energiatermelésben és a petrolkémiai létesítményekben. Annak megértése, hogyan működik, milyen specifikációk szabályozzák a kiválasztást, hol teljesít a legjobban, és mik a korlátai, a mérnökök és a beszerzési csapatok alapot adnak ahhoz, hogy helyesen határozzák meg ezt a műszert, és kibontsák a teljes mérési képességét.

A gázturbinás áramlásmérő működési elve

A gázturbinás áramlásmérő működési elve a mozgási energia mozgó gázáramból egy mechanikus rotorra történő átvitelén alapul. A forgórész a mérőtestben lévő tengelyre van felszerelve, tengelye az áramlási irányhoz igazodik. A rotorlapátok rögzített spirálszögbe vannak beállítva, jellemzően ezek közé 30 és 45 fok az áramlási tengelyre, így a lapátokra ütköző gáz olyan nyomatékot hoz létre, amely a rotor forgását okozza. Egyenletes áramlásnál a forgórész olyan szögsebességet ér el, amelynél a gázból származó nyomaték kiegyenlíti a csapágysúrlódásból, a felszedő érzékelőjének mágneses ellenállásából és a lapátfelületeken jelentkező folyadékellenállásból adódó késleltető nyomatékokat. Ennél az egyensúlynál a forgórész sebessége nagyon közel arányos a gáz sebességével az áramlási sebességek széles tartományában.

A K-tényező és szerepe a mérésben

A rotor forgási frekvenciája és a térfogatáram közötti összefüggést a mérőtényező fejezi ki, amelyet általában K tényezőnek neveznek. A K-tényezőt a mérőn áthaladó, egységnyi gáztérfogatra jutó impulzusok számaként határozzák meg, jellemzően köbméterenkénti impulzusokban vagy literenkénti impulzusokban kifejezve. A jól gyártott gázturbinás áramlásmérőknél a K-tényező stabil és lineáris a mérő által meghatározott áramlási tartományban, ez teszi a műszert alkalmassá nagy pontosságú őrzési átviteli alkalmazásokhoz. A K-tényezőt hitelesített áramlási kalibráló berendezésen történő kalibrálás során határozzák meg, és a mérő kalibrációs tanúsítványán szerepel. Egy tipikus gázturbinás áramlásmérő a K-tényező linearitását plusz-mínusz 0,5-1,0% között tartja a megadott áramlási tartományban , egyes nagy pontosságú mérőkkel a hatótávolságuk egy részén plusz-mínusz 0,25%-ot vagy jobbat érnek el.

Jelészlelési módszerek

A turbina forgórészének forgását mechanikus érintkezés nélküli elektromos jellé kell alakítani, amely súrlódást és kopást okozna. A kereskedelmi gázturbinás áramlásmérőkben három kimutatási módszert használnak:

• Változó reluktancia mágneses hangszedő : A mérőházba szerelt tekercsszerelvénybe ágyazott állandó mágnes feszültségimpulzust generál minden alkalommal, amikor egy rotorlapát csúcsa áthalad alatta, mivel a lapátcsúcs megváltoztatja az áramkör mágneses reluktanciáját. Ez a módszer nem igényel külső áramellátást, saját tápellátású jelet generál, és rendkívül megbízható. Ez a szabványos kimutatási módszer a legtöbb gázturbinás áramlásmérőhöz ipari és közüzemi alkalmazásokban.
• Hall effektus érzékelő : Egy mágnesesen aktivált félvezető eszköz a Hall-effektus segítségével érzékeli a pengevégek áthaladását. A Hall-effektus hangszedők kis tápegységet igényelnek, de tisztább jeléleket biztosítanak alacsony forgórész-fordulatszámon, így a mérőműszer alacsony áramlású mérési képességét túlmutatja azon, amit a változó reluktanciájú hangszedők képesek elérni. Olyan alkalmazásokban használják, ahol az alacsony áramlási pontosság kritikus.
• RF (rádiófrekvenciás) kapacitásfelvétel : A nagyfrekvenciás oszcillátor érzékeli a kapacitás változását, amikor minden rotorlapát elhalad az érzékelő felületén. Ez az érintésmentes módszer nagyon pontos pengeszámlálást biztosít mind alacsony, mind nagy sebességnél, és néhány precíziós és tárolási mérőműszerben használatos, ahol a lehető legszélesebb lineáris tartományra van szükség.

A legfontosabb specifikációk és mit jelentenek a gyakorlatban

A gázturbinás áramlásmérő helyes megadásához meg kell érteni az egyes teljesítmény-specifikációk valódi jelentését, és azt, hogy az adott alkalmazásban miként jelenik meg a mérési minőségben. A gyártók egységes terminológiát használnak, de a gyakorlati vonatkozásokat néha elfedi a marketing nyelvezet.

Áramlási tartomány és leállítási arány

A gázturbinás áramlásmérő áramlási tartománya a minimális áramlási sebesség, amelyre a megadott pontosság vonatkozik (Qmin) és a maximális folyamatos áramlási sebesség (Qmax) közötti tartomány. E két érték aránya a leállási arány. A legtöbb kereskedelemben kapható gázturbinás áramlásmérő a következő értékkel rendelkezik 10:1-től 20:1-ig , néhány precíziós modellel 30:1 vagy magasabb fejlett rotorcsapágy-kialakítás és Hall-effektus vagy RF hangszedőrendszerek használatával. A 20:1-es lekapcsolási arány azt jelenti, hogy a 200 m³/h maximális térfogatáram mérésére méretezett mérő a megadott pontossági specifikáción belül 10 m³/h-ig is pontosan méri az áramlást. Ez a széles hatótávolság a turbinás áramlásmérő egyik elsődleges versenyelőnye a nyomáskülönbség-berendezésekkel szemben, amelyek általában csak 3:1 és 5:1 közötti fordulatszámot adnak le, mielőtt elveszítenék az elfogadható pontosságot alacsony áramlásoknál.

Pontosság és ismételhetőség

A gázturbinás áramlásmérők pontosságát általában a leolvasás százalékában (a sebesség százalékában) adják meg, nem pedig a teljes skála százalékában. Ez a különbségtétel jelentősen számít: egy plusz-mínusz 1,0%-os leolvasási pontosságú mérőműszer a teljes áramlási tartományban fenntartja ezt a hibát, míg a plusz-mínusz 1,0%-os teljes skálapontossággal rendelkező mérőműszer sokkal nagyobb relatív hibával rendelkezik kis áramlások esetén. A felügyeleti jog átruházási kérelmeihez Az OIML R137 és az AGA-7 (American Gas Association No. 7) előírja, hogy a letéti transzferturbinás mérőknek a leolvasástól számított plusz-mínusz 1,0%-os pontosságot kell elérniük az áramlási tartományban, a legjobban teljesítő mérők plusz-mínusz 0,5%-ot vagy jobbat érnek el. Az ismételhetőség, amely leírja a mérő azon képességét, hogy ugyanazt a leolvasást tudja előállítani ugyanazon áramlási feltételek mellett ismételt mérések során, jellemzően jobb, mint a pontosság, gyakran plusz-mínusz 0,1-0,2% minőségi turbinás mérőknél. A nagy megismételhetőség elengedhetetlen a bizonyításhoz (a mérőműszer teljesítményének helyszíni ellenőrzése mester mérővel), valamint olyan alkalmazásokhoz, ahol az áramlási állandóság az abszolút pontosság helyett az elsődleges követelmény.

Nyomás- és hőmérsékletértékek

A mérőtestnek és a belső elemeknek ki kell bírniuk az alkalmazás maximális üzemi nyomását és hőmérsékletét anélkül, hogy szerkezeti hiba vagy méretváltozás lenne, amely megváltoztatná a K tényezőt. A földgázszolgáltatáshoz használt gázturbinás áramlásmérők jellemzően a következő nyomásértékekkel kaphatók PN16, PN25, PN40 és 150/300/600 osztály az ASME B16.5 szabványhoz, amely bizonyos konfigurációkban a légköri nyomástól a 100 bar feletti vezetéknyomásig terjed. A szabványos ipari modellek hőmérséklet-értékei kb mínusz 20 és plusz 60 Celsius fok között az elektronikához és mínusz 40-től plusz 120 Celsius fokig a mechanikus karosszériához a magas hőmérsékletű szervizváltozatokban. A cseppfolyósított földgáz (LNG) gőzmérésére szolgáló kriogén szervizmérők mínusz 196 Celsius fokig terjednek, rozsdamentes acél testekkel és speciálisan kiválasztott csapágy- és forgórész anyagokkal.

Csőméret tartomány

A gázturbinás áramlásmérőket szabványos vonalméretekben gyártják kb 15 mm (0,5 hüvelyk) és 600 mm (24 hüvelyk) között névleges furat, ostyatest kialakítással kisebb méretekhez és karimás teljes furatú testekkel a nagyobb névleges átmérőkhöz. A mérőméret kiválasztása nem feltétlenül egyezik meg a csővezeték névleges furatával: a turbinamérőket úgy kell méretezni, hogy a normál üzemi áramlás a mérőben megadott áramlási tartomány felső felébe essen, ahol a legjobb a linearitás, nem pedig a maximális áramlási sebességre vagy annak közelében, ami a névleges folyamatos üzemelés túllépését és a csapágykopás gyorsulását kockáztatja.

Alkalmazások, ahol gázturbinás áramlásmérők Excel

A gázturbinás áramlásmérőket az 1950-es évek óta gyártják kereskedelmi forgalomban, és sokféle iparágban hosszú tapasztalatokat gyűjtöttek össze. Pontosságuk, hatótávolságuk és viszonylag kompakt beépítési helyük kombinációja a következő alkalmazási kategóriákban preferált választássá teszi őket.

Földgáz letéti átadás és adómérés

A gázturbinás áramlásmérők legjelentősebb alkalmazása világszerte a földgáz letéti átadása termelők, szállító társaságok, elosztó társaságok és nagy ipari fogyasztók között. A letéti átadó mérőállomásokon a mérő kimenetét közvetlenül az átadott gáz pénzben kifejezett értékének kiszámításához használják fel, ami kötelezővé teszi a pontosságot és a nemzeti mérési szabványok szerinti nyomon követhetőséget. Az AGA-7 a turbina áramlásmérőjének tervezését, teljesítményét és telepítését szabályozó ipari szabvány a földgáz letéti átviteléhez Észak-Amerikában. Az ISO 9951 ugyanazt az alkalmazást fedi le nemzetközileg. Ezek a szabványok meghatározzák a kalibrálás nyomon követhetőségét, a bizonytalansági költségvetést, a telepítési követelményeket és a bizonyítási eljárásokat, amelyek a gázkereskedelmi partnerek közötti pontos számlázás szerződéses alapját képezik.

Egy tipikus letéti átviteli rendszer két vagy három turbinás mérőt használ párhuzamosan automatizált áramlásváltással és egy dedikált mérőmérő műszerrel az üzem közbeni kalibrálás ellenőrzéséhez. A mérőeszköz lehetővé teszi a K-tényező hitelesített mennyiségi szabvány szerinti ellenőrzését a mérő üzemen kívül helyezése nélkül, biztosítva, hogy a mérőműszer teljesítményében bekövetkező bármilyen eltolódás észlelésre és korrigálásra kerüljön, mielőtt az jelentős mérési hibát eredményezne, amely pénzügyi elszámolást igényelne a felek között.

Ipari technológiai gázmérés

A vegyi, petrolkémiai és gyógyszergyártásban a gázturbinás áramlásmérők mérik a nitrogént, oxigént, hidrogént, argont, szén-dioxidot és kevert folyamatgázokat a reaktorokat, hőcserélőket, öblítőrendszereket és takarórendszereket kiszolgáló csővezetékrendszerekben. Nagynyomású tiszta gázok kezelésére való képességük és kompakt testméreteik praktikussá teszik őket ott, ahol a meglévő csőelrendezések korlátozzák a helyet. Az ipari kemencék és kazánok égővezérlő rendszereiben a turbinamérők biztosítják az áramlási jelet a levegő-tüzelőanyag arány kiszámításához, amelyek az égés hatékonysága és a károsanyag-kibocsátás megfelelősége szempontjából optimalizáltak.

Sűrített levegő és műszeres gázrendszerek

A sűrített levegő az egyik legenergiaigényesebb közmű a gyártásban, és a sűrített levegő elosztófejekbe szerelt gázturbinás áramlásmérők lehetővé teszik az energiamenedzserek számára, hogy számszerűsítsék a fogyasztást termelési terület szerint, azonosítsák a szivárgást, és mérjék az energiahatékonysági fejlesztéseket. A mérő a tényleges térfogatot méri a vezeték nyomásán és hőmérsékletén, és nyomás- és hőmérséklet-távadóval és áramlásmérővel kombinálva korrigált térfogatáramot biztosít szabvány köbméter/óra vagy szabvány köbláb/perc egységben, amely a tényleges elfogyasztott levegőmennyiséget jelenti, függetlenül a rendszernyomás-ingadozásoktól a csúcsigényi időszakokban.

Energiatermelés tüzelőanyag-gáz mérés

A gáztüzelésű erőművek turbinás áramlásmérőket használnak az egyes gázturbinák és kazánok tüzelőanyag-ellátásának mérésére. Pontos tüzelőanyag-mérés szükséges a hőteljesítmény-számításhoz, a hatásfok-figyeléshez és a környezetvédelmi engedélyezési feltételek melletti kibocsátási jelentésekhez. A turbinás mérőről történő áramlásmérés a kromatográfos gázelemzéssel kombinálva lehetővé teszi az óránként elfogyasztott gáz energiatartalmának kiszámítását, amely közvetlenül meghatározza az üzem termikus hatásfokát és az egy megawattórára jutó tüzelőanyag költséget. Egy körülbelül 70 000 m³/h földgázt fogyasztó, 400 MW-os kombinált ciklusú erőműben a tüzelőanyag-gáz mérésének egy százalékos hibája több százezer dollárnak megfelelő számlázási hibát jelent. jellemző gázárakon, ami megmagyarázza az energiatermelő létesítményekben a jó minőségű letéti átviteli fokozatú turbinás mérőórákba való befektetést.

Korlátozások és alkalmazások, ahol a turbinamérők nem a legjobb választás

A gázturbinás áramlásmérő mechanikai forgástól való függősége azt jelenti, hogy bizonyos üzemi körülmények között korlátai vannak, amelyeket őszintén fel kell mérni, ha összehasonlítjuk az adott alkalmazás alternatív technológiáival.

Piszkos, nedves vagy maró gázok

Gázturbinás áramlásmérők tiszta, száraz gázt igényel a megbízható működéshez. A csőlerakódásból, építési törmelékből vagy a folyamat által átvitt részecskékből származó szennyeződések károsítják a forgórészlapátokat és a csapágyfelületeket, ami progresszív K-tényezősodródást és esetleges mechanikai meghibásodást okoz. A magával ragadó folyadékok hasonló károkat okoznak, és hirtelen K-tényező-eltolódásokat idézhetnek elő, amikor a folyékony csigák áthaladnak a mérőn. A korrozív gázkomponensek, beleértve a hidrogén-szulfidot, a klórt és a savas vegyületeket, megtámadják a csapágy anyagokat, és a rotor beszorulását okozhatják, ha a nedvesített anyagokat nem kifejezetten a korrózióállóság szempontjából választják ki. Mielőtt bármilyen gázszolgáltatásban megadna egy turbinás mérőt, meg kell erősíteni a gáz összetételét, beleértve a potenciális szennyeződéseket, hogy kompatibilis-e a mérő rotor anyagával, tengely anyagával és csapágytípusával. A mérő bemeneténél nem garantálható tiszta és száraz gázt mozgó alkatrészek nélküli technológiával kell mérni, például ultrahangos mérővel vagy örvénymérővel.

Pulzáló áramlás

A dugattyús kompresszorok és a térfogat-kiszorításos szivattyúk nyomáspulzációkat generálnak az alsó csővezetékekben, amelyek a gázáram időszakos gyorsulását és lassítását okozzák. A turbina rotor tehetetlensége és lapátszög geometriája miatt a pulzáló áramlásra túlregisztrálással reagál: felgyorsul, ha a gáz sebessége nő, és lassabban lassul, ha a sebesség csökken, ami szisztematikus pozitív mérési hibát eredményez. Erősen pulzáló körülmények között ez a hiba elérheti 5-10% vagy több , ami teljességgel elfogadhatatlan a felügyeleti jog átruházása vagy a folyamatirányítás szempontjából. A pulzáló áramlási környezetben a mérőműszer elé szerelt pulzációcsillapítók, vagy olyan ultrahangos mérő kiválasztása, amelynek nincs mozgó rotorja, amely érzékeny inerciahatásokra.

Nagyon alacsony áramlási sebesség és alacsony Reynolds-szám

A turbinamérő Qmin specifikációja alatt a csapágy súrlódási és húzóerői jelentőssé válnak a gázáramból származó hajtóerőhöz képest, ami miatt a rotor az áramlási sebességgel arányos sebesség alá lassul. A K tényező eltér a kalibrált értékétől, és a mérési hiba gyorsan növekszik. Azokat az alkalmazásokat, ahol az áramlás hosszú ideig rendszeresen a Qmax 10%-a alá esik, rosszul szolgálják ki a turbinás mérőket. A termikus tömegáram-mérők vagy a Coriolis-mérők jobban megfelelnek az alacsony átfolyású gázméréshez, ahol a turbinamérő minimális áramlási küszöbértéke nem érhető el folyamatosan.

Beépítési követelmények a pontos méréshez

A gázturbinás áramlásmérők érzékenyek a gáz bemeneti sebességprofiljára. A mérőbe belépő teljesen kidolgozott, szimmetrikus, örvénylésmentes sebességprofil biztosítja, hogy a rotor egyenletesen reagáljon az összes lapátszegmensre, és hogy a K-tényező megegyezzen a kalibrált értékkel. A felfelé irányuló csőszerelvények által okozott zavart profilok aszimmetrikus vagy örvénylő áramlást hoznak létre, amely eltolja az effektív K-tényezőt, és olyan szisztematikus mérési hibát okoz, amelyet semmilyen elektronikus beállítás nem tud teljes mértékben korrigálni.

Egyenes csőfutás követelményei

A gázturbinás áramlásmérő előtt és után megkövetelt minimális egyenes csőfutások a felfelé irányuló zavar típusától és súlyosságától függenek. Az AGA-7 konkrét útmutatást ad a gyakori csőrendszerekhez:

Ahol a szükséges egyenes csőhossz nem érhető el a csővezeték helyszűke miatt, a mérő előtt elhelyezett áramlásszabályozó jelentősen csökkentheti a szükséges egyenes futást az örvénylés feltörése és a sebességprofil torzulások újraelosztása révén. Az ISO 17089 vagy az AGA-7 függelék ajánlásainak megfelelő áramlásszabályozók kb. 10D követi a kondicionálót a legtöbb csőrendszerben a kondicionáló elemen átívelő kis állandó nyomásesés árán.

Tájolás és beépítési helyzet

A gázturbinás áramlásmérők bármilyen csőirányban felszerelhetők, beleértve a vízszintes, függőleges felfelé és függőleges lefelé irányuló áramlást is, feltéve, hogy a mérőt a tájolásra tervezték. A vízszintes telepítés a legelterjedtebb és általában előnyben részesített, mivel elkerüli a folyadék felgyülemlését a mérő bemeneténél, amely függőleges lefelé áramlás esetén fordulhat elő a kondenzátumnyomokat hordozó gázvezetékekben. Ha függőleges telepítésre van szükség, a felfelé irányuló áramlást részesítsék előnyben a lefelé irányuló áramlással szemben annak biztosítására, hogy a jelenlévő folyadék a forgórészből távozzon, és ne gyűljön össze a lapátok csúcsainál. A mérőt karbantartás és ellenőrzés céljából hozzáférhető helyre kell felszerelni anélkül, hogy állványozásra vagy ideiglenes csőszigetelésre lenne szükség, ami megszakítaná a szolgáltatást.

Térfogatkorrekció és hőmérséklet- és nyomáskompenzáció

A gázturbinás áramlásmérő méri a mérőn áthaladó gáz tényleges térfogatát a vezetékes nyomás és hőmérséklet mellett. A legtöbb kereskedelmi és ipari alkalmazásban az érdeklődésre számot tartó mennyiség nem a vonalkörülmények közötti tényleges térfogat, hanem a szabványos térfogat vagy tömeg referenciafeltételre korrigálva, jellemzően 0 Celsius-fok és 101,325 kPa (standard köbméter) vagy 15 Celsius-fok és 101,325 kPa a vonatkozó szerződéstől vagy szabályozási szabványtól függően.

Az áramlási számítógép szerepe

Egy áramlási számítógép fogadja az impulzusjelet a turbinás mérőtől, valamint a nyomás- és hőmérsékletjeleket a mérőhöz vagy annak közelében telepített távadóktól, és a valós gázállapot-egyenletet alkalmazza a korrigált térfogat- vagy tömegáram valós időben történő kiszámításához. A gáz Z összenyomhatósági tényezőjét, amely figyelembe veszi a gáz valós viselkedésének az ideális gáz viselkedésétől való eltérését emelt nyomáson, egy gázösszetételi egyenletből kell kiszámítani, például az AGA-8 (földgáz esetében) egyenletből, hogy elérjük a fiskális méréshez szükséges pontosságot. 70 bar vezetéknyomáson a földgáz összenyomhatósági tényezője körülbelül 0,85 lehet, ami azt jelenti, hogy a tényleges térfogat vezetékviszonyok mellett csak 85%-a annak a térfogatnak, amelyet az ideális gázszámítások előre jeleznek. , és a tömöríthetőség figyelmen kívül hagyása 15%-os szisztematikus hibát vezetne be minden mérési számításba ezen a nyomáson. Az AGA-8 vagy azzal egyenértékű állapotegyenlet pontos áramlási számítógépes megvalósítása ezért ugyanolyan fontos a rendszer általános pontossága szempontjából, mint maga a turbinamérő kalibrálási minősége.

Energiamérési integráció

Földgáz-alkalmazások esetében, ahol a kereskedelmi tranzakció az energiatartalom, nem pedig a térfogat alapján történik, az áramlási számítógép a számítást kiterjeszti az energiaáramra úgy, hogy a szabványos térfogatáramot megszorozza a gáz fűtőértékével. A fűtőértéket az összetétel gázkromatográfos elemzéséből, vagy magán a mérőállomáson, vagy a felek között megállapodott reprezentatív értékből származtatják. Az energiamérési lánc a turbinamérő impulzusától a térfogatkorrekción át az energiaszámításig a fiskális mérőrendszer alapvető funkciója, és az üzembe helyezéskor és az azt követő bizonyítási időközönként a nemzeti mérési szabványok szerint auditálják.

Karbantartás és csapágy élettartam

A gázturbinás áramlásmérő elsődleges karbantartási követelménye a forgórész csapágyrendszere. A forgórész folyamatosan nagy sebességgel forog működés közben, és a forgórész tengelyét tartó csapágyak kopásnak vannak kitéve, ami végül cserét igényel. A csapágykopás mértéke határozza meg a mérő karbantartási intervallumát és a K-tényező időbeli stabilitását, így a csapágy minősége a nagy megbízhatóságú gázturbinás áramlásmérők egyik legfontosabb tervezési paramétere.

Csapágytípusok és élettartamuk

A kereskedelmi gázturbinás áramlásmérőkben három csapágytípust használnak, amelyek mindegyike eltérő teljesítményű és hosszú élettartamú:

• Hüvelyes (napló) csapágyak : Hidrodinamikus csapágyak, amelyekben vékony gáz- vagy kenőanyagréteg támasztja meg a forgórész tengelyét. A tiszta, száraz gázszolgáltatás során maga a folyamatgáz biztosítja a kenést, így nincs szükség külső kenőanyag-ellátásra, és megakadályozza a gázáram szennyeződését. A karmantyús csapágyak a tiszta földgázszolgáltatásnál élettartamot érhetnek el öt-tíz év vagy több mielőtt cserét igényelne.
• Golyóscsapágyak : A gördülőcsapágyak alacsony súrlódást biztosítanak indításkor és alacsony áramlási sebességet, így a mérőműszer hasznos tartományát a karmantyús csapágyak által fenntartott alacsonyabb áramlási sebesség felé terjesztik ki. A golyóscsapágyak azonban kenést igényelnek, amelyet vagy a mérőtesten belüli külön kenőanyag-tartályból, vagy a technológiai gázban lévő kenőanyag-ködből kell táplálni, és szennyezett gázzal történő alkalmazásoknál jobban ki vannak téve a szennyeződések sérülésének, mint a hüvelyes csapágyak.
• Kerámia csapágyak : A cirkónium- vagy szilícium-karbid kerámia csapágyak kiváló kopásállóságot, kémiai tehetetlenséget és kenés nélküli működést biztosítanak korrozív vagy száraz gázos környezetben, ahol a hagyományos fém csapágyak gyorsan kopnak vagy korróziós támadást szenvednek. A kerámia csapágyakat egyre gyakrabban írják elő savanyú (hidrogén-szulfid tartalmú) és korrozív gázos alkalmazásokhoz.

Állapotfigyelés és előrejelző karbantartás

A modern gázturbinás áramlásmérők kettős rotoros vagy kétfelszedős konfigurációt tartalmaznak, amely lehetővé teszi a csapágyromlás vagy a forgórész sérülésének észlelését anélkül, hogy a mérőt ellenőrizni kellene. A kétrotoros mérőben két rotor van sorba kapcsolva a mérőtesten belül. Normál körülmények között mindkét forgórész a gázáram által meghatározott sebességgel forog, és fordulatszámuk arányát a lapátszögük határozza meg. Amikor a csapágykopás vagy a forgórész károsodása az egyik forgórészt a másiktól eltérően kezdi érinteni, a forgási sebességük aránya megváltozik, diagnosztikai jelet adva, amely jelzi a mechanikai problémák kialakulását, mielőtt a mérési pontosság jelentősen romlik. Ez a prediktív karbantartási képesség lehetővé teszi a kezelők számára, hogy a tervezett karbantartási leállások során megtervezzék a csapágycserét, ahelyett, hogy reagálnának a mérőműszer meghibásodására. , amely a letéti átadási szolgáltatásban költséges mérőcsere-eljárásokat és esetleges számlázási vitákat válthat ki.

Kalibrálás, bizonyítás és nyomon követhetőség

Az őrzési átruházásban vagy adómérésben használt gázturbinás áramlásmérő pontossága csak olyan jó, mint amennyire a K-tényező görbéjét létrehozó kalibrálás és a K-tényezőt ellenőrző bizonyító program a teljes üzemidő alatt stabil marad. A kalibrálás és a bizonyítás különálló, de egymást kiegészítő tevékenységek, amelyek együttesen biztosítják a jogilag kikényszeríthető kereskedelmi ügyletekhez szükséges metrológiai nyomon követhetőséget.

Gyári kalibrálás

A gyári kalibrálást egy áramlási kalibráló berendezésen végzik referenciaközeg, jellemzően levegő vagy földgáz felhasználásával, referenciaként egy nyomon követhető főmérővel vagy térfogati standarddal. A kalibrálás több áramlási sebességnél határozza meg a K-tényezőt a mérő tartományában, és egy kalibrációs táblázatot vagy polinom korrekciós görbét hoz létre, amely a mérő elektronikus távadójában vagy a kapcsolódó áramlási számítógépben tárolódik. A kalibrálási bizonyítványnak fel kell tüntetnie az alkalmazott referencia etalont, annak nemzeti vagy nemzetközi mérési szabványokhoz való visszavezethetőségét, a referencia etalon bizonytalanságát, valamint a mérő kalibrált K-tényezőjének kiterjesztett bizonytalanságát minden vizsgált áramlási sebességnél. Az őrzési átadásra szánt mérőknél a kalibrálást gázon kell elvégezni az üzemi nyomásnak megfelelő körülmények között, hogy elkerülhető legyen a K-tényezőre gyakorolt ​​olyan sűrűséghatás, amelyet a légköri nyomáson történő levegőkalibrálás nem érzékel.

In-Service Proving

A mérőpróba az üzembe helyezett mérő K-tényezőjét ellenőrzi egy kalibrált mérőeszközzel vagy egy ismert kalibrációjú mestermérővel, anélkül, hogy a mérőt eltávolítaná a csővezetékből. A gázturbinás áramlásmérők három fő vizsgálati módszere a csőbemérő, a kis térfogatú és a fő mérőműszer. A vonatkozó szabályozások és kereskedelmi megállapodások által megkövetelt bizonyítási gyakoriság változó, de jellemzően től havonta évente a mért tranzakció méretétől és a mérő stabilitási előzményeitől függően. A bizonyítási eredményeket összehasonlítják a megállapított K tényezővel, és ha az eltérés meghaladja a vállalt tűréshatárt (jellemzően plusz-mínusz 0,25-0,5% a szerződéstől függően), akkor a mérőtényező korrigálásra kerül, és az eltérés számlázási korrekciót válthat ki az utolsó érvényes bizonyítás óta eltelt mérési időszakra vonatkozóan.

Gázturbinás áramlásmérő kiválasztásának ellenőrző listája

A gázturbinás áramlásmérő kiválasztása egy adott alkalmazáshoz a folyamat feltételeinek, a teljesítménykövetelményeknek és a telepítési korlátoknak szisztematikus értékelését igényli. A következő ellenőrzőlista azokat a kritikus paramétereket tartalmazza, amelyeket meg kell határozni a specifikáció befejezése előtt:

1. Határozza meg a gáz összetételét és ellenőrizze a tisztaságot : Azonosítsa az összes összetevőt, beleértve a nyomokban előforduló szennyeződéseket, a kondenzátum potenciálját és a korrozív anyagokat. Győződjön meg arról, hogy a gáz tiszta és száraz a mérő bemeneténél minden üzemi körülmény között.
2. Állítsa be az áramlási tartományt, beleértve a minimális, normál és maximális sebességet : Győződjön meg arról, hogy a szükséges áramlási tartomány az egyetlen méteres méret elérhető leállításán belül van, vagy tervezzen több mérőt párhuzamosan automatizált folyamváltással, ha a szükséges tartomány meghaladja azt, amit egyetlen mérő képes lefedni.
3. Adja meg a pontossági és hatótávolsági követelményeket : Határozza meg, hogy az alkalmazás megköveteli-e az adózási szintű plusz-mínusz 0,5%-os pontosságot, vagy elfogadható-e a folyamatminőségű plusz-mínusz 1,0%-os vagy plusz-mínusz 2,0%-os specifikáció, mivel ez közvetlenül befolyásolja a mérőköltséget.
4. Erősítse meg a maximális üzemi nyomást és hőmérsékletet : Ellenőrizze, hogy a mérő nyomás- és hőmérsékletértékei meghaladják a maximális felborulási feltételeket, nem csupán a normál működési feltételeket.
5. Mérje fel a rendelkezésre álló egyenes csőjáratokat : Vizsgálja meg a telepítési helyet, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a szükséges upstream és downstream egyenes futások elérhetők, vagy tervezze meg az áramlásszabályozó felszerelését, ha ez nem lehetséges.
6. Határozza meg a kimeneti jel és az integrációs követelményeket : Ellenőrizze, hogy az impulzuskimenet közvetlenül csatlakozik-e egy áramlási számítógéphez, egy DCS bemeneti kártyához vagy egy SCADA rendszerhez, és adja meg a szükséges kimeneti formátumot (frekvencia, HART, Modbus vagy impulzusszámlálás).
7. Adja meg a bizonyítási módszert és az intervallumot : A letéti átadási mérőórák esetében a mérő és a mérőműszer meghatározása előtt meg kell állapodni a bizonyítási módszerről a kereskedő felekkel, mivel egyes bizonyítási módszerek speciális követelményeket támasztanak a mérőtest kialakításával szemben.

A gázturbinás áramlásmérő továbbra is az egyik legpontosabb, legmegbízhatóbb és legköltséghatékonyabb technológia a nagy sebességű tiszta gáz mérésére a kis ipari létesítményektől a nagy átmérőjű földgázszállító mérőállomásokig. Mechanikai egyszerűsége, jól érthető hibaforrásai, széles hatótávolsága, valamint kiforrott kalibrációs és bizonyító infrastruktúrája több mint hat évtizeden át megőrizte a földgázadó-mérés domináns technológiájának szerepét, és a jelenlegi piacon semmi sem kínálja a versengő előnyök kellően meggyőző kombinációját ahhoz, hogy a belátható jövőben kiszorítsa ebből a pozícióból a valódi alkalmazások számára.