Contatore del gas - Gas meter

Da non confondere con il gasometro .
Contatore del gas

Un contatore del gas è un flussometro specializzato , utilizzato per misurare il volume dei gas combustibili come il gas naturale e il gas di petrolio liquefatto . Contatori di gas sono utilizzati in edifici residenziali, commerciali, industriali e che consumano gas combustibile alimentato da un gas di utilità . I gas sono più difficili da misurare rispetto ai liquidi, perché i volumi misurati sono fortemente influenzati dalla temperatura e dalla pressione. I contatori del gas misurano un volume definito, indipendentemente dalla quantità pressurizzata o dalla qualità del gas che scorre attraverso il contatore. La compensazione della temperatura, della pressione e del potere calorifico deve essere effettuata per misurare la quantità e il valore effettivi del gas che si muove attraverso un contatore.

Sono di uso comune diversi modelli di contatori del gas, a seconda della portata volumetrica del gas da misurare, dell'intervallo di flussi previsti, del tipo di gas da misurare e di altri fattori.

I contatori del gas che esistono nei climi più freddi negli edifici costruiti prima degli anni '70 erano in genere situati all'interno della casa, in genere nel seminterrato o nel garage. Da allora, la stragrande maggioranza è ora collocata all'esterno, anche se ci sono alcune eccezioni, specialmente nelle città più vecchie.

Tipi di contatori del gas

Misuratori a membrana/a soffietto

Un contatore del gas a membrana, schizzo in sezione del 1900

Questi sono il tipo più comune di contatore del gas, visto in quasi tutti gli impianti residenziali e piccoli commerciali. All'interno del contatore sono presenti due o più camere formate da diaframmi mobili . Con il flusso di gas diretto da valvole interne , le camere si riempiono ed espellono alternativamente il gas, producendo un flusso quasi continuo attraverso il contatore. Man mano che i diaframmi si espandono e si contraggono, leve collegate alle manovelle convertono il movimento lineare dei diaframmi nel movimento rotatorio di un albero a gomiti che funge da elemento di flusso primario . Questo albero può azionare un meccanismo di conteggio simile a un contachilometri o può produrre impulsi elettrici per un computer di flusso .

I contatori del gas a membrana sono contatori volumetrici .

Misuratori rotativi

Principio di funzionamento di un contatore del gas rotante

I misuratori rotativi sono strumenti di precisione altamente lavorati in grado di gestire volumi e pressioni più elevati rispetto ai misuratori a membrana. All'interno del contatore, due lobi a forma di "8", i rotori (noti anche come giranti o pistoni), ruotano in un preciso allineamento. Ad ogni turno, spostano una determinata quantità di gas attraverso il contatore. Il principio di funzionamento è simile a quello di un soffiatore Roots . Il movimento rotatorio dell'albero a gomiti funge da elemento di flusso primario e può produrre impulsi elettrici per un computer di flusso o può azionare un contatore simile a un contachilometri .

Contatori a turbina

I contatori del gas a turbina deducono il volume del gas determinando la velocità del gas che si muove attraverso il contatore. Poiché il volume del gas è dedotto dal flusso, è importante che le condizioni di flusso siano buone. Una piccola turbina interna misura la velocità del gas, che viene trasmessa meccanicamente ad un contatore meccanico o elettronico. Questi contatori non ostacolano il flusso del gas, ma si limitano a misurare portate inferiori.

Misuratori dell'orifizio

Un contatore del gas con orifizio è costituito da un tratto rettilineo di tubo all'interno del quale un orifizio piatto noto con precisione crea una caduta di pressione, influenzando così il flusso. I misuratori ad orifizio sono un tipo di misuratore differenziale, che deduce la portata del flusso di gas misurando la differenza di pressione attraverso un disturbo del flusso deliberatamente progettato e installato. La pressione statica del gas, la densità, la viscosità e la temperatura devono essere misurate o note oltre alla pressione differenziale affinché il misuratore misuri accuratamente il fluido. I misuratori ad orifizio spesso non gestiscono un'ampia gamma di portate . Sono tuttavia accettati e compresi nelle applicazioni industriali poiché sono di facile manutenzione sul campo e non hanno parti mobili.

Misuratori di portata ad ultrasuoni

I misuratori di portata ad ultrasuoni sono più complessi dei misuratori puramente meccanici, poiché richiedono notevoli capacità di elaborazione e calcolo del segnale. I misuratori ad ultrasuoni misurano la velocità del movimento del gas misurando la velocità con cui il suono viaggia nel mezzo gassoso all'interno del tubo. Il rapporto n. 9 dell'American Gas Association copre l'utilizzo e l'installazione corretti di questi misuratori e specifica un calcolo della velocità del suono standardizzato che prevede la velocità del suono in un gas con pressione, temperatura e composizione note .

I tipi più elaborati di misuratori di portata ad ultrasuoni velocità media del suono su più percorsi nel tubo. La lunghezza di ogni percorso viene misurata con precisione in fabbrica. Ciascun percorso è costituito da un trasduttore ultrasonico da un lato e da un sensore dall'altro. Lo strumento crea un 'ping' con il trasduttore e misura il tempo trascorso prima che il sensore riceva l'impulso sonico. Alcuni di questi percorsi puntano a monte in modo che la somma dei tempi di volo degli impulsi sonici possa essere divisa per la somma delle lunghezze di volo per fornire una velocità media del suono nella direzione a monte. Questa velocità differisce dalla velocità del suono nel gas per la velocità con cui il gas si muove nel tubo. Gli altri percorsi possono essere identici o simili, tranne per il fatto che gli impulsi sonori viaggiano a valle. Il misuratore confronta quindi la differenza tra le velocità a monte ea valle per calcolare la velocità del flusso di gas.

I contatori a ultrasuoni sono costosi e funzionano meglio senza liquidi presenti nel gas misurato, quindi sono utilizzati principalmente in applicazioni ad alta portata e alta pressione come stazioni di misurazione delle condutture di utilità, dove il gas è sempre secco e magro, e dove piccole imprecisioni proporzionali sono intollerabili a causa della grande quantità di denaro in gioco. Il rapporto di turndown di un misuratore a ultrasuoni è probabilmente il più grande di qualsiasi altro tipo di misuratore di gas naturale, e la precisione e la capacità di portata di un misuratore a ultrasuoni di alta qualità è in realtà maggiore di quella dei misuratori a turbina rispetto ai quali sono provati.

Varietà economiche di misuratori ad ultrasuoni sono disponibili come misuratori di portata clamp-on, che possono essere utilizzati per misurare il flusso in qualsiasi diametro del tubo senza modifiche intrusive. Tali dispositivi si basano su due tipi di tecnologia: (1) tempo di volo o tempo di transito; e (2) correlazione incrociata. Entrambe le tecnologie prevedono trasduttori che vengono semplicemente fissati al tubo e programmati con le dimensioni e il programma del tubo e possono essere utilizzati per calcolare il flusso. Tali misuratori possono essere utilizzati per misurare quasi tutti i gas secchi inclusi gas naturale, azoto, aria compressa e vapore. Sono disponibili anche misuratori a pinza per misurare il flusso del liquido.

Metri Coriolis

Un misuratore a effetto coriolis è solitamente uno o più tubi con sezione o sezioni spostate longitudinalmente o assialmente che sono eccitati per vibrare a una frequenza di risonanza. I misuratori Coriolis sono utilizzati con liquidi e gas. Quando il fluido all'interno della sezione spostata è a riposo, sia la porzione a monte che a valle della sezione spostata vibreranno in fase l'una con l'altra. La frequenza di questa vibrazione è determinata dalla densità complessiva del tubo (compreso il suo contenuto). Ciò consente al misuratore di misurare la densità di flusso del gas in tempo reale. Una volta che il fluido inizia a fluire, tuttavia, entra in gioco la forza di Coriolis . Questo effetto implica una relazione tra lo sfasamento nella vibrazione dei tratti a monte ea valle e la portata massica del fluido contenuto nel tubo.

Ancora una volta, a causa della quantità di inferenza, controllo analogico e calcolo intrinseco a un misuratore a effetto coriolis, il misuratore non è completo solo delle sue componenti fisiche. Ci sono elementi di attuazione, rilevamento, elettronici e computazionali che devono essere presenti affinché il misuratore funzioni.

I misuratori Coriolis sono in grado di gestire un'ampia gamma di portate e hanno la capacità unica di emettere flusso di massa: questo offre la massima precisione di misurazione del flusso attualmente disponibile per la misurazione del flusso di massa. Poiché misurano la densità di flusso, i misuratori a effetto Coriolis possono anche dedurre la portata del gas in condizioni di flusso.

Il rapporto n. 11 dell'American Gas Association fornisce linee guida per ottenere buoni risultati durante la misurazione del gas naturale con un misuratore a effetto coriolis.

Potere calorifico

Il volume del flusso di gas fornito da un contatore del gas è proprio questo, una lettura del volume. Il volume del gas non tiene conto della qualità del gas o della quantità di calore disponibile durante la combustione. I clienti delle utenze vengono fatturati in base al calore disponibile nel gas. La qualità del gas viene misurata e regolata in ogni ciclo di fatturazione. Questo è noto da diversi nomi come il potere calorifico , potere calorifico, o term valore.

Il potere calorifico del gas naturale può essere ottenuto utilizzando un gascromatografo di processo , che misura la quantità di ciascun costituente del gas, ovvero:

Inoltre, per convertire dal volume all'energia termica, devono essere prese in considerazione la pressione e la temperatura del gas. La pressione generalmente non è un problema; il contatore viene semplicemente installato immediatamente a valle di un regolatore di pressione ed è tarato per leggere con precisione a quella pressione. La compensazione della pressione avviene quindi nel sistema di fatturazione dell'utenza. La variazione della temperatura non può essere gestita con la stessa facilità, ma alcuni misuratori sono progettati con una compensazione della temperatura incorporata per mantenerli ragionevolmente precisi nell'intervallo di temperatura previsto. Altri sono corretti elettronicamente per la temperatura.

Dispositivi di indicazione

Qualsiasi tipo di contatore del gas può essere ottenuto con un'ampia varietà di indicatori. I più comuni sono indicatori che utilizzano più lancette dell'orologio (stile puntatore) o letture digitali simili a un contachilometri , ma stanno diventando popolari anche le letture remote di vario tipo — vedere Lettura automatica del contatore e Smart meter .

  • Indicatore digitale

  • Indicatore completamente analogico

Precisione

I contatori del gas sono tenuti a registrare il volume di gas consumato entro un grado di precisione accettabile. Qualsiasi errore significativo nel volume registrato può rappresentare una perdita per il fornitore di gas o una sovrafatturazione del consumatore. La precisione è generalmente stabilita dalla legge per il luogo in cui è installato il contatore. Le disposizioni di legge dovrebbero inoltre specificare una procedura da seguire in caso di contestazione dell'accuratezza.

Nel Regno Unito, l'errore consentito per un contatore del gas prodotto prima della Direttiva europea sugli strumenti di misura è ±2%. Tuttavia, la direttiva europea sugli strumenti di misura ha armonizzato gli errori dei contatori del gas in tutta Europa e di conseguenza i contatori prodotti dall'entrata in vigore della direttiva devono leggere entro ±3%. I contatori la cui accuratezza è contestata dal cliente devono essere rimossi per essere testati da un esaminatore di contatori approvato. Se il contatore rileva una lettura al di fuori dei limiti prescritti, il fornitore deve rimborsare il consumatore per il gas misurato in modo errato mentre quel consumatore aveva quel contatore (ma non viceversa). Qualsiasi rimborso è limitato ai sei anni precedenti. Se il contatore non può essere testato o la sua lettura non è affidabile, il consumatore e il fornitore devono negoziare un accordo. Se si riscontra che il contatore legge entro i limiti, il consumatore deve pagare i costi del test (e pagare eventuali spese in sospeso). Ciò contrasta con la posizione sui contatori elettrici, dove il test è gratuito e viene concesso un rimborso solo se è possibile determinare la data di inizio lettura del contatore in modo impreciso.

Letture remote

Contatore gas con pulsatore a stato solido (sinistra) per lettura remota

La lettura a distanza sta diventando popolare per i contatori del gas. Spesso viene eseguita tramite un'uscita a impulsi elettronica montata sul contatore. Sono disponibili diversi stili, ma il più comune è un interruttore a chiusura di contatto.

Calcoli di misurazione del flusso

I contatori a turbina, rotativi ea diaframma possono essere compensati utilizzando un calcolo specificato nel Rapporto n. 7 dell'American Gas Association. Questo calcolo standardizzato compensa la quantità di volume misurata rispetto alla quantità di volume in una serie di condizioni di base . Il calcolo stesso di AGA 7 è un semplice rapporto ed è, in sostanza, un approccio di correzione della densità per tradurre il volume o la velocità del gas in condizioni di flusso in un volume o la velocità in condizioni di base .

I contatori ad orifizio sono un tipo di contatore molto comunemente usato e, a causa del loro uso diffuso, le caratteristiche del flusso di gas attraverso un contatore ad orifizio sono state studiate attentamente. Il Rapporto n. 3 dell'American Gas Association tratta un'ampia gamma di questioni relative alla misurazione dell'orifizio del gas naturale e specifica un algoritmo per il calcolo delle portate di gas naturale in base alla pressione differenziale, alla pressione statica e alla temperatura di un gas con una nota composizione.

Questi calcoli dipendono in parte dalla legge dei gas ideali e richiedono anche un calcolo della comprimibilità del gas per tenere conto del fatto che i gas reali non sono ideali. Un calcolo della compressibilità molto comunemente usato è l'American Gas Association Report n. 8, caratterizzazione dei dettagli.

Standard di dimensionamento del filetto

I contatori del gas residenziali, commerciali e industriali hanno le proprie dimensioni di filettatura standard. Il contatore del gas è collegato alle tubazioni del cliente tramite un raccordo girevole e un dado, che ha un set dedicato di dimensioni della filettatura. Queste dimensioni di filettatura sono state originariamente denominate per la quantità di gas progettata per fluire attraverso di esse in termini di lampade a gas, ad esempio un 30-Lt. può fornire abbastanza gas per 30 luci e alla fine del XIX secolo veniva indicato come un contatore del gas a 30 luci. Queste dimensioni sono in genere 10Lt, 20Lt, 30Lt, 45Lt o 60Lt, anche se sono disponibili dimensioni più piccole e più grandi. Le dimensioni della filettatura sono leggermente, circa 1 ⁄ 16 pollici (1,6 mm), più grandi della dimensione NPT più vicina , per adattarsi al diametro interno appropriato all'interno della girella.

Guarda anche

Riferimenti