1

URZĄDZENIA POMIAROWE DLA GAZU

ZIEMNEGO – GAZOMIERZE

TURBINOWE – POMIARY PALIW

GAZOWYCH

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii
Środowiska
Inżynieria Komunalna

Paweł Polkowski

oczys zczalnia pic2.jpg

oczys zczalnia pic2.jpg

2

GAZOMIERZ TURBINOWY

•Jest to urządzenie pomiarowe, w którym siły

dynamiczne przepływającego gazu wprawiają w
ruch obrotowy wirnik turbiny z prędkością,
będącą funkcją strumienia objętości. Liczba
obrotów wirnika stanowi podstawę wskazania
przepływającej przez gazomierz objętości gazu.

•Zmierzona objętość gazu jest przeliczana na

warunki normalne wg wzoru redukcyjnego:





























N

i

PTZ

n

K

T

p

V

f

V

1

1

1

1

1

69578

,

2

3

ZASTOSOWANIE GAZOMIERZA

Gazomierz turbinowe stosowane są do:
• pomiaru objętości gazu w celach rozliczeniowych,

pomiary gazów technicznych: m.in. powietrza,

propanu-butanu, acetylenu, wodoru,

• pomiaru gazu dla odbiorców takich jak lokalne

kotłownie, drobne zakłady pracy, handel, aż po

opomiarowanie zakładów chemicznych, hut,

całych aglomeracji przemysłowych,

• opomiarowania stacji redukcyjnych układów

przesyłowych pomiarów kontrolnych, np. ciągów

wyposażonych w zwężki pomiarowe,

• układów rozliczeniowych i technologicznych

systemów przesyłowych i dystrybucyjnych gazu,

transgranicznych stacji pomiarowych.

4

BUDOWA GAZOMIERZA

5

KLASYFIKACJA GAZOMIERZY

 

Gazomierze turbinowe klasyfikuje się

według:

• maksymalnego i minimalnego strumienia

gazu,

• średnic nominalnych,
• funkcji jaką ma spełniać w określonym

odcinku pomiarowym określonego rodzaju
układu pomiarowego.

6

PARAMETRY GAZOMIERZA

 

Gazomierz turbinowy ma następujące
parametry:

•Qmin – minimalny przepływ, przy którym

pomiar jest ważny

•Qmax – maksymalny dozwolony przepływ

(konstrukcja)

•Qt – granica dopuszczalnego błędu 1% i 2%
•Zakresowość = Qmin : Qmax
•Przepływ – 0,8 do 25 000 m

3

/h (wg ZN do

6500)

•Średnice – DN50 do DN750 (normalne

prędkości)

•Ciśnienia – PN10 do PN420

7

ZAKRESOWOŚĆ (I)

 

• Zakresowość gazomierza jest definiowana jako

stosunek strumienia minimalnego do strumienia
maksymalnego.

• Zakresowość zależy od gęstości gazu, im większa tym

bardziej wzrasta zakresowość gazomierza.

• Ze wzrostem gęstości gazu wzrasta moment obrotowy,

pozwalający pokonać opory tarcia.

• Dolno zakres pomiar gazomierza zmniejsza się odwrotnie

proporcjonalnie do pierwiastka gęstości gazu według
zależności:

• Wyższe ciśnienie umożliwia zmniejszenie minimalnego

strumienia gazu przepływającego przez gazociąg.

g

n

pow

s

p

p

Q

Q

1

min

min







8

ZAKRESOWOŚĆ (II)

 

Zakresowość

Q

t

1:20

0,2Qmax

1:30

0,15Qmax

>=1:50

0,10Qmax

Zgodnie z normą ZN-G-4005 oraz PN-EN12261 gazomierz
turbinowy o stosunku obciążeń minimalnych do maksymalnych
dla zakresowości 1:20 i 1:30 i 1:50, powinien pracować przy
strumieniu przejścia Q

t

równym odpowiednio:

9

BŁĘDY POMIAROWE

 

• Gazomierze turbinowe charakteryzują się wysoką

dokładnością pomiaru. Błąd pomiaru, nawet przy małych
przepływach nie przekracza +/-1%.

• Błąd wskazania gazomierza wyrażony w wartościach

bezwzględnych, powinien być mniejszy od błędów
granicznych dopuszczalnych.

• Jeżeli błędy między Qt i Qmax mają ten sam znak, to nie

powinny przekraczać 0,5%.

• Dopuszczalny błąd graniczny zależy od wielkości

strumienia objętościowego i zakresowości danego
gazomierza.

Strumień gazu Q

Błędy graniczne

dopuszczalne

Qmin <=Q<Qt

2%

Qt<=Q<=Qmax

1%

10

CHARAKTYRYSTYKA BŁĘDU GAZOMIERZA W FUNKCJI

STRUMIENIA PRZEPŁYWU I CIŚNIENIA

Linią ciągła przedstawiono badanie
niskociśnieniowe, zaś przerywana – badanie na
wysokim ciśnieniu z uwzględnieniem obniżenia
Qmin.
Wartości Qmin i Qt zależą od strumienia
maksymalnego i zakresowości gazomierza.

11

BŁĄD POMIAROWY GAZOMIERZA W FUNKCJI

STRUMINIENIA PRZEPŁYWU I CIŚNIENIA

Błąd jest zależny od liczby Reynoldsa.
Wpływ na wartość liczby Reynoldsa mają strumień
przepływu gazu i gęstość zależna od ciśnienia.











Q

K

Re

12

WPŁYW PULSCJI PRZEPŁYWU NA

DOKŁADNOŚĆ REJETRACJI

GAZOMIERZA

• Dla dużej częstotliwości zmian przepływu o

charakterze sinusoidalnym turbina nie nadąża za
zmianami i obraca się prawie ze stałą prędkością.

Błąd pomiaru w takich warunkach opisuje

zależność:

2

5

,

0 I







Q

Q

I 



gdzie:

Q – amplituda pulsacji

strumienia
Q – średni strumień
przepływu

• Zmiany przepływu o sinusoidalnym charakterze

dla małych częstotliwości wahań przepływu,
można pominąć, gdyż turbina nie nadąża za tymi
zmianami z dostateczną dużą dokładnością.

13

WZORCOWANIE GAZOMIERZY

 

• Z normy na gazomierz turbinowy PN-EN12261,

wynika że gazomierz przeznaczony do pracy przy
ciśnieniach o powyżej 4 bar powinien być
wzorcowany przy ciśnieniu zbliżonym do roboczego.

• Ciśnienia przy którym wykonuje się wzorcowanie,

powinno zawierać się w granicach (0,5–2)-krotnej
wartości ciśnienia roboczego.

• Obecnie normy zakładowe PGNiG SA stosowane

powszechnie w gazownictwie dopuszczają np.
różnicę wskazań miedzy gazomierzem roboczym i
kontrolnym równą 2%.

• Niepewność wzorcowania na stanowiskach

wysokociśnieniowych szacuje się na poziomie 0,2–
0,25%.

14

LEGALIZACJA I KALIBRACJA

• Gazomierz wraz z innymi przyrządami pomiarowymi (przetwornik

temperatury i ciśnienia), musi być poddany legalizacji pierwotnej

przed dopuszczeniem do eksploatacji.

• Legalizacja wtórna samego gazomierza, powinna być wykonywana

co 5 lat dla gazomierzy turbinowych. Legalizacja jest

stwierdzeniem, że przyrząd spełnia wymagania metrologiczne

określone w przepisach i może być stosowany do celów

rozliczeniowych. Legalizacji dokonują akredytowane laboratoria

(np. Centralne Laboratorium Pomiarowo-Badawcze PGNiG).

• Legalizacja

polega

na

porównaniu

wskazania

badanego

gazomierza z gazomierzem wzorcowym, zwanym etalonem. Etalon

jest przyrządem o wyższej klasie metrologicznej, a zatem niższej

niepewności pomiaru. W procesie legalizacji wskazania etalonu

przyjmuje się umownie jako wartości dokładne, względem których

jest obliczany błąd pomiaru gazomierza badanego.

• Kalibrację gazomierza, która może być wykonana przez operatora

gazociągów (a nie przez laboratorium akredytowane) wykonuje

się w celu wstępnej oceny, czy dany gazomierz kwalifikuje się do

ponownej legalizacji.

.

15

PODSUMOWANIE – pomiar i błędy (I)

• Dla

przeprowadzenia

pomiaru

strumienia

objętościowego należy dobierać gazomierz turbinowy
tak aby pomiar odbywał się w zakresie strumienia
między strumieniem przejścia, a strumieniem
maksymalnym.

• Pomiar przepływu gazu przy wysokich ciśnieniach

powinien

odbywać

się

przy

wydajnościach

odniesionych do warunków normalnych (powyżej
kilkudziesięciu tys. m

3

/h w zależności od ciśnienia).

• Pomiary po stronie wysokiego ciśnienia są

dodatkowo

obciążone

błędami

pomiarowymi,

wynikającymi

ze

znacznych

zmian

strumieni

przepływającego gazu.

16

PODSUMOWANIE – pomiar i błędy (II)

• Aby

mierzyć

przepływający

gaz

z

odpowiednią dokładnością na wysokim
ciśnieniu należy posiadać gazomierz o
bardzo wysokiej klasie dokładności.

• Niewielki błąd pomiary gazomierza na

wysokim ciśnieniu generuje duże straty w
postaci niezmierzonego gazu.

• Pomiary na wysokim ciśnieniu powinny być

prowadzone generalnie dla dużych, nie
zmieniających się wydajności przepływu.

17

ZALETY GAZOMIERZY

Zastosowanie gazomierzy pracujących na
wysokim ciśnieniu umożliwia:

• Zmniejszenie instalacji pomiarowej, co

obniża znacznie jej koszty,

• Rozszerzenie

zakresowości

(jest

proporcjonalne do pierwiastka ciśnienia i
wynika z obniżenia dolnej granicy zakresu
obciążeń gazomierza) gazomierzy oraz
poprawę liniowości ich charakterystyki.

18

WADY GAZOMIERZY

Instalowanie gazomierzy na wysokim ciśnieniu ma

swoje mankamenty:

• Gaz po redukcji ma stałe ciśnienie, natomiast

przed redukcją występują wahania powodujące

trudności z doborem gazomierza,

• Charakterystyki gazomierzy wzorcowanych na

niskociśnieniowych stanowiskach powietrznych

mogą się znacznie różnić od ich charakterystyk

przy wysokim ciśnieniu,

• Brak stanowiska wysokociśnieniowego w kraju.

Koszt wzorcowania gazomierza na ciśnieniu

wysokim za granicą może być porównywalny z

kosztem

samego

gazomierza.

Koszty

przedsięwzięcia zwiększa transport i zapewnienie

gazomierza zastępczego.

19

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ 