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Types de débitmètres de gaz et techniques de mesure du débit de gaz

Types de débitmètres de gaz et techniques de mesure du débit de gaz

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Tous les instruments qui mesurent le débit de fluide sont appelés débitmètres ou débitmètres. La masse ou le volume d'un fluide s'écoulant à travers une section transversale d'un tuyau ou d'une installation par unité de temps est appelé débit. Les débitmètres de gaz reflètent généralement le débit de gaz par la mesure du volume de gaz.
Pour mettre en œuvre le projet de service d'économie d'énergie de mesure, il convient de faire jouer pleinement le rôle de support technique de la mesure de débitmètre. La mesure du gaz, en particulier la mesure précise du gaz coûteux, est utilisée dans les transactions commerciales, la gestion du transport et de la distribution du réseau de canalisations et la surveillance des équipements de gaz. C'est un moyen nécessaire pour réduire la consommation d'énergie, réduire les coûts d'exploitation et éliminer les conflits entre les parties au règlement.
Les principaux instruments de mesure de débit de gaz sont classés en termes de principe de fonctionnement :
① Débitmètre de vitesse ;
② Débitmètre à déplacement positif ;
③ Débitmètre à pression différentielle ;
④ Débitmètres massiques et autres catégories.
Les débitmètres de vitesse comprennent les débitmètres de gaz à turbine, les débitmètres vortex, les débitmètres tourbillonnaires et les débitmètres à ultrasons qui se sont développés rapidement ces dernières années. Avec le développement des grands débitmètres de pipeline, les débitmètres à ultrasons ont été de plus en plus utilisés pour leurs caractéristiques d'absence de pièces mobiles et d'absence de perte de charge. Les débitmètres à turbine à gaz sont souvent utilisés pour mesurer le gaz naturel, le CO2, l'air, etc. Le débitmètre à pression différentielle et le débitmètre vortex sont plus utilisés pour la mesure de débit de vapeur ou la mesure de débit de gaz naturel. Les débitmètres de vitesse sont des débitmètres de gaz numériques avec une sortie de courant 4-20 mA ou une sortie d'impulsion, un affichage numérique pour afficher le débit instantané de gaz et le débit total ; ils sont également possibles avec le protocole Modbus ou HART.
Les instruments de mesure du débit volumétrique comprennent les compteurs de gaz à membrane traditionnels, les débitmètres à roue ventrale, les débitmètres de gaz humide, etc.
Le débitmètre à pression différentielle avec le dispositif d'étranglement comme partie de détection est une sorte de débitmètre avec une longue histoire, de riches données théoriques et pratiques, et largement utilisé dans de nombreuses applications. En raison de sa structure simple, de son installation pratique, de son fonctionnement fiable, de son faible coût et de sa précision. Il est largement utilisé dans la mesure de débit de conduites de grand et moyen diamètre.
Les débitmètres massiques peuvent obtenir directement le débit massique de gaz ; ils sont plus utilisés dans la mesure, la détection et le contrôle des paramètres du processus de production.
Le débitmètre à section variable ou le débitmètre à rotor a une structure simple; faible exigence de section de tuyau droite, perte de pression constante, etc., le débitmètre à rotor est principalement utilisé pour la mesure de faible débit de gaz.
Différents types de débitmètres peuvent être utilisés pour mesurer le débit de gaz, chaque débitmètre est adapté à certaines conditions et occasions limitées, et a ses avantages.
Il existe de nombreux types de débitmètres et de nombreuses classifications. Selon leurs différents principes de fonctionnement, ils peuvent être répartis dans les catégories suivantes :

1. Débitmètre à pression différentielle

Le débitmètre à pression différentielle est équipé d'un dispositif spécial (tel qu'une plaque à orifice, une gorge, etc.) dans la canalisation d'écoulement du fluide. Lorsque le fluide s'écoule, une pression différentielle est générée entre les parties avant et arrière du dispositif, et la pression différentielle a une certaine relation fonctionnelle avec le débit. C'est-à-dire que la pression différentielle est grande, le débit est grand; la pression différentielle est petite, le débit est petit. Le débit peut être calculé en mesurant la pression différentielle.
Les débitmètres à pression différentielle sont divisés en deux types : le type à pression différentielle constante et le type à étranglement (ou type à pression différentielle variable). Le débitmètre à rotor appartient au débitmètre à pression différentielle constante ; le débitmètre composé du dispositif d'étranglement et du transmetteur de pression différentielle appartient au débitmètre DP. Les débitmètres DP utilisés normalement comprennent le débitmètre à plaque à orifice, le débitmètre à cône en V, le débitmètre à coin, le débitmètre à buse à long rayon, etc.
Le débitmètre à pression différentielle peut être utilisé pour mesurer le gaz naturel, le gaz comprimé, le biogaz, les gaz de combustion, la vapeur, etc.
Differential pressure flowmeter for gas

2. Débitmètre volumétrique

Les débitmètres à déplacement positif sont les débitmètres les plus précis. A l'intérieur du capteur du débitmètre volumétrique, il y a un espace qui constitue un certain volume standard, qui est généralement appelé "espace de mesure" ou "chambre de mesure". Cet espace est formé par la paroi intérieure du boîtier du compteur et les pièces rotatives du débitmètre. Lorsque le fluide traverse le débitmètre, le fluide remplit en permanence la chambre de dosage d'un certain volume. Etant donné qu'il existe une certaine différence de pression entre l'entrée et la sortie du débitmètre, les parties tournantes du débitmètre vont tourner sous l'action de cette différence de pression, et le fluide sera transféré par le débit. Au cours de ce processus, le fluide remplit encore et encore "l'espace de mesure" du débitmètre, puis est envoyé en continu vers la sortie. Dans les conditions d'un débitmètre donné, le volume de l'espace de mesure est déterminé et pousse le piston (ou le tambour, l'engrenage, le diaphragme, etc.) à osciller (ou tourner) d'avant en arrière. Tant que le nombre de rotations de la partie rotative est mesuré, c'est-à-dire que le nombre de fois où le fluide remplit la chambre de dosage est accumulé par le compteur, la valeur totale du débit accumulé du volume de fluide traversant le débitmètre peut être obtenue .
Le débitmètre PD est généralement utilisé pour mesurer le débit de gaz à basse pression, c'est un compteur de consommation de gaz.
Le compteur de gaz à membrane, le compteur à piston, le compteur à engrenages, le compteur à roue de taille, le compteur humide, etc. appartiennent au débitmètre à déplacement positif. Le débitmètre à déplacement positif présente les avantages d'une insensibilité à l'état d'écoulement en amont (pas besoin d'installer des sections de tuyau droites à l'avant et à l'arrière), une précision de mesure élevée et des performances à coût élevé, et est principalement utilisé pour les transactions commerciales telles que le gaz et le pétrole.

3. Débitmètre de vitesse

La sortie du capteur de débit de gaz de vitesse est proportionnelle au débit, et on utilise les flux de vitesse de gaz à travers le tuyau pour pousser la roue ou la turbine du débitmètre, les faisant tourner. Lorsque la vitesse du gaz est rapide, le nombre de tours de roue ou de turbine par unité de temps est supérieur; lorsque la vitesse est lente, le nombre de tours de la roue ou de la turbine est moindre. Le nombre de tours de la roue ou de la turbine a une relation fonctionnelle relativement stable avec le débit. Le débit de fluide peut être obtenu en mesurant le nombre de tours de la roue ou du rotor par unité de temps. Ces types de débitmètres sont normalement des débitmètres de gaz numériques.

4. Débitmètre massique

Les débitmètres massiques sont utilisés pour mesurer le débit massique de gaz des fluides circulant dans les tuyaux. Les débitmètres massiques comprennent principalement :
(1) Débitmètre massique Coriolis
Ce type de débitmètre utilise la force de Coriolis générée par le fluide dans le tube vibrant et adopte la méthode de mesure directe de la force de Coriolis pour obtenir le débit massique du fluide. Le débitmètre massique Coriolis est normalement utilisé pour mesurer le gaz à grande densité, haute pression ou haut débit. Le capteur de débitmètre massique Coriolis peut être de 1/2", 3/4", 1", 2", 3", 4 pouces, 6 pouces, DN200., etc.
(2) Débitmètre massique thermique
Le débitmètre thermique définit une source de chaleur à l'extérieur de la paroi du tuyau de fluide, utilise la relation entre la chaleur et la masse du gaz en circulation et mesure le changement de température en amont et en aval pour obtenir le débit massique du gaz. Il peut être utilisé pour mesurer l'azote (N2), l'oxygène gazeux (O2), l'air comprimé, le gaz naturel, etc. il peut s'agir d'un débitmètre massique de type en ligne ou d'un débitmètre massique de type insertion pour la mesure du débit de gaz dans de grands pipelines ou conduits, l'unité de débit est Nm3/h ou SCFH.
(3) Débitmètre massique à impulsions
Ce type de débitmètre utilise la force générée par l'impulsion du fluide matériel tombant à une certaine hauteur et adopte la méthode de mesure de force directe pour obtenir le débit massique du fluide.
Les débitmètres massiques peuvent obtenir directement le débit massique et sont principalement utilisés dans la mesure, la détection et le contrôle des paramètres du processus de production. Généralement, les débitmètres massiques de gaz sont principalement basés sur des débitmètres massiques calorimétriques.

Nous avons beaucoup de choix pour les appareils de mesure de débit de gaz, chaque type de débitmètre de gaz a ses propres avantages et inconvénients. Le débitmètre de type vitesse a une structure simple, une petite taille et un faible coût, mais la précision est faible lors de la mesure d'un petit débit, même si la roue (ou la turbine) ne tourne pas, il est facile de provoquer un "compteur mort". Le débitmètre DP est plus adapté à la mesure de fluides à haute pression. Il a de bonnes performances et est facile à produire en grande quantité, mais il est difficile à utiliser pour les fluides de petit diamètre et de petit débit, et la précision n'est pas très bonne. Les débitmètres à déplacement positif ont une grande précision, mais sont de grande taille, nécessitent des exigences techniques élevées pour les tests d'assemblage, des exigences strictes sur les conditions d'environnement de test.

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