Що таке стандартний потік, фактичний потік, нормальний потік у вимірюванні газу?

Ми отримали багато запитів щодо вимірювання витрати газу від галузей промисловості з усього світу. Оскільки вимірювання витрати газу включає численні динамічні змінні, такі як температура, тиск і вміст вологи в газовому потоці, вибір відповідного витратоміра газу вважається складнішим, ніж вибір витратоміра рідини. У Silver Automation Instruments, перш ніж наші інженери зможуть запропонувати відповідний розмір газового лічильника для ваших потреб, їм потрібно знати тип вимірюваного газу, робочу температуру та робочий тиск.

Деякі клієнти плутаються щодо різних одиниць вимірювання витрати газу, які часто зустрічаються в специфікаціях та технічних описах, таких як:

• Нм³/год (Звичайні кубічні метри на годину)
• Am³/год (фактичні кубічні метри на годину)
• SCFM (Стандартні кубічні фути за хвилину)
• СКХМ (Стандартні кубічні сантиметри за хвилину)
• ACFM (Фактичні кубічні фути за хвилину)

Префікси мають певні значення:

• N = Нормальний потік
• S = Стандартний потік
• A = Фактичний потік

Але в чому саме полягають ці відмінності, і чому вони важливі?

Ця плутанина виникає тому, що гази стискаються, а це означає, що їхній об'єм сильно змінюється залежно від температури та тиску. Залежно від способу вимірювання, одна й та сама кількість газу може займати зовсім різний обсяг. У газовій промисловості для вирішення цієї проблеми використовуються три системи вимірювання витрати (фактична, стандартна та нормальна). Вам потрібно знати їх, щоб вибрати правильне обладнання та точно вимірювати.

Детальні визначення

- Стандартна швидкість потоку

Стандартна швидкість потоку (наприклад, Sm3/год, SCFM) коригує фактичні показники потоку до загальної точки відліку, наприклад, конвертуючи валюту. Це дозволяє порівнювати вимірювання з різних ситуацій на рівних умовах. Коригування використовує закон ідеального газу (PV = nRT), який пов'язує тиск, об'єм і температуру.

Найпоширеніші стандартні умови:

• Тиск: 1 атмосфера (101,325 кПа або 14,696 фунтів на квадратний дюйм) на рівні моря
• Температура: 15°C (59°F) або іноді 60°F (15,56°C)

Майте на увазі: у різних регіонах та галузях промисловості існують дещо різні стандартні умови, тому завжди перевіряйте, який стандарт застосовується до вашого застосування.

- Звичайна швидкість потоку

Тепловий масовий витратомір з нормальними витратами

Звичайна витрата (наприклад, Нм3/год ) працює так само, як і стандартна витрата, за винятком використання іншої опорної температури:

Нормальні умови:

• Тиск: 1 атмосфера (101,325 кПа або 14,696 фунтів на квадратний дюйм)
• Температура: 0°C (32°F або 273,15 K)

Ви частіше побачите, що це використовується в європейських стандартах, а також у хімічній чи нафтохімічній промисловості.

- Фактична швидкість потоку

Відображення фактичної витрати за допомогою витратоміра

Фактична швидкість потоку – це те, що насправді відбувається у вашій трубі прямо зараз: об’єм газу, що протікає в режимі реального часу, за поточної робочої температури та тиску. Без коригувань, без виправлень.

Ось що на це впливає: коли температура підвищується, газ розширюється, і фактичний потік збільшується; коли тиск підвищується, газ стискається, і фактичний об'єм зменшується.

Рекомендовані продукти для вимірювання фактичної витрати:

Silver Automation Instruments пропонує кілька рішень:

---

---

---

Таблиця швидкого порівняння

Flow Type	Reference Pressure	Reference Temperature	Typical Use	Common Units
Standard	101.325 kPa (14.696 psia)	15°C (59°F) or 60°F	US markets, billing	SCFM, Sm³/h
Normal	101.325 kPa (14.696 psia)	0°C (32°F)	EU markets, chemical industry	Nm³/h, NLPM
Actual	Process pressure	Process temperature	Equipment sizing, control	ACFM, Am³/h

Чому ці відмінності важливі

Розуміння цих типів швидкості потоку безпосередньо впливає на ваші операції та витрати:

• Вибір розміру обладнання: Розмір датчиків витрати газу має бути підібраний на основі фактичних умов потоку, щоб забезпечити належну швидкість та діапазон вимірювання.
• Виставлення рахунків та передача відповідальності: продаж газу здійснюється за стандартних або типових умов, щоб підтримувати ціни на одному рівні незалежно від умов експлуатації.
• Контроль процесу: Системам контролю може знадобитися реальна витрата газу або повітря, щоб вносити негайні та правильні зміни до всього процесу, але їм також може знадобитися стандартна витрата, щоб визначити, скільки матеріалу збалансовано.
• Порівняння та стандартизація: Стандартні та нормальні витрати дозволяють працівникам, що працюють з інструментами, та керівникам заводів порівнювати вимірювання в різних місцях, за різний час та за різних умов.

Практичний приклад:

Розглянемо газ, що тече за адресою:

• Фактичні умови: 5 бар (500 кПа) та 50°C
• Фактична витрата: 100 ам³/год

Після корекції до стандартних умов (101,325 кПа та 15°C):

Стандартна витрата може становити приблизно 450 см³/год

Це демонструє, чому ця різниця важлива — один і той самий потік газу має разюче різні значення залежно від того, які опорні умови використовуються.

Перетворення між типами потоків:

Щоб конвертувати між фактичними, стандартними та нормальними витратами, вам потрібно буде застосувати поправки до газового закону:

Основна формула перетворення:

Q₁/Q₂ = (P₁/P₂) × (T₂/T₁) × (Z₂/Z₁)

Де:

• Q = об'ємна витрата
• P = абсолютний тиск
• T = абсолютна температура (Кельвін)
• Z = коефіцієнт стисливості

Приклад покрокового перетворення:

Перерахунок 100 ам³/год при тиску 5 бар та температурі 50°C до стандартних умов (1,01325 бар, 15°C):

1. Перетворіть температури в Кельвіни:

• oT₁ (фактична) = 50°C + 273,15 = 323,15 K
• oT₂ (стандарт) = 15°C + 273,15 = 288,15 K

2. Використовуйте тиск в абсолютних значеннях:

• oP₁ (фактичний) = 5 бар
• oP₂ (стандарт) = 1,01325 бар

3. Застосуйте формулу (припускаючи, що Z₁ ≈ Z₂ ≈ 1 для ідеального газу):

• oQ(стандарт) = 100 × (5/1,01325) × (288,15/323,15)
• oQ(стандарт) = 100 × 4,935 × 0,892
• oQ (стандарт) ≈ 440 см³/год

Поширені помилки під час вимірювання витрати газу або повітря

Уникнення цих поширених помилок може заощадити ваш час, гроші та допомогти вам отримати точні вимірювання та приймати правильні рішення.

1. Плутанина між фактичною та стандартною швидкістю потоку.

Що відбувається: Ви замовляєте витратомір розрахований на 100 куб. см³/год, але ваша система насправді працює зі продуктивністю 100 куб. м³/год за підвищеного тиску.

Результат: Витратомір газу може бути заниженого розміру, що може призвести до надмірного падіння тиску, нестабільних показників або навіть пошкодження, якщо потік газу перевищує допустимий для датчика витрати газу.

Рішення: Завжди уточнюйте на silverinstruments.com, чи є необхідна витрата газу фактичною, стандартною чи нормальною (або, як ми кажемо, робочою), та надавайте повні умови експлуатації відділу продажів silverinstruments.com.

2. Ігнорування коефіцієнта стисливості

Що відбувається: Ви застосовуєте простий закон ідеального газу для вимірювання природного газу під високим тиском, не враховуючи, як насправді поводяться реальні гази.

Результат: Похибки вимірювання можуть легко сягати 5–15% або навіть вище, коли тиск перевищує 50 бар, а також за такого високого номінального тиску датчик витрати газу може вийти з ладу.

Рішення: Завжди враховуйте корекції Z-фактора у випадках високого тиску або коли газ поводиться неідеально.

3. Нехтування вмістом вологи

Що відбувається: Вимірювання вологого газу так, ніби це повністю сухий газ, ігноруючи вміст водяної пари.

Результат: Завищений об'єм газу, неправильний матеріальний баланс, низька точність вимірювання або проблеми з виставленням рахунків.

Рішення: Під час запиту щодо витратоміра газу на сайті silverinstruments.com уточнюйте, чи є газ вологим, чи сухим. Насправді більшість технологій витратомірів газу погано працюють при вимірюванні вологого газу. За потреби використовуйте сепаратори вологи або лічильники, спеціально розроблені для вологого газу.

4. Неправильне налаштування температурної компенсації

Що відбувається: Встановлення датчиків температури в місцях з поганим тепловим контактом або затримкою повітря.

Результат: Неточні показники температури спричиняють помилки компенсації.

Рішення: Дотримуйтесь правил монтажу виробника та використовуйте термогільзи належного розміру з достатнім зануренням та термопастою.

5. Змішування стандартів вимірювання

Що відбувається: порівняння цінових пропозицій, де один постачальник використовує Sm³/год (при 15°C), а інший — Nm³/год (при 0°C), без конвертації між ними.

Результат: Ви бачите різні ціни, бо порівнюєте неправильні речі. Це призводить до неправильного вибору обладнання.

Рішення: Завжди перетворюйте всі специфікації на однакові еталонні умови перед порівнянням.

Галузеві застосування

Різні галузі мають специфічні потреби щодо вимірювання витрати. Ось як різні застосування вирішують свої унікальні завдання:

1. Природний газ: виставлення рахунків та передача відповідальності

Вимірювання витрати природного газу

Вимога: Стандартне вимірювання витрати (зазвичай 15°C, 101,325 кПа) для виставлення рахунків

Ключові виклики:

• Високий тиск, який сильно змінюється (20-70 бар)
• Зміни температури залежно від сезонів
• Точність для грошових операцій має бути ±0,5%.

Рішення: Турбіна з автоматичною компенсацією датчика тиску та датчика температури. Або ж можна використовувати коріолісові витратоміри, які можуть безпосередньо вимірювати масову витрату природного газу (ПГ).

2. Системи стисненого повітря: управління енергією

Вимірювання витрати стисненого повітря

Вимога: Вимірювання фактичної витрати стисненого повітря для виявлення витоків та контролю ефективності

Ключові виклики:

• Дуже мінливі моделі попиту (коливання 50-100%)
• Падіння тиску під час пікового навантаження
• що вимагає економічно ефективного моніторингу для багатьох місць

Рішення: Тепловий масовий витратомір або вихровий витратомір (гарне співвідношення ціни та якості)

Переваги : Може скоротити втрати енергії на 20-30% завдяки ранньому виявленню витоків

3. Хімічні заводи: управління процесами та матеріальний баланс

Вимога: Вимірювання нормального потоку (0°C, 101,325 кПа), яке зазвичай використовується на багатьох об'єктах для стехіометричних розрахунків.

Ключові виклики:

• Кілька потоків подачі газу, що вимагають точного контролю співвідношення (±2-5%)
• Корозійні або небезпечні газові потоки
• Вимоги до закриття матеріального балансу

Рішення: Коріолісові вимірювачі для маси або теплові масові витратоміри; резервні вимірювачі для критичних процесів

4. Виробництво напівпровідників: контроль спеціальних газів

Термічні регулятори масової витрати (MFC)

Вимога: Надточне керування масовою витратою, виміряне в SCCM (стандартних кубічних сантиметрах за хвилину)

Ключові виклики:

• Дуже низькі швидкості потоку (типово 0,1-1000 кубічних сантиметрів на кубічний дюйм)
• Вимоги до надвисокої чистоти (99,9999%+)
• Дорогі спеціальні гази (силан, арсин тощо)
• Вимоги до швидкого часу відгуку (<1 секунди)

Рішення: Терморегулятори масової витрати (MFC) з точністю зчитування ±1,0% та повторюваністю ±0,2%

5. Моніторинг навколишнього середовища: викиди та факельний газ

Основна вимога: Стандартний об'ємний потік для звітності про відповідність нормативним вимогам

Ключові виклики:

• Змінний склад газу, що впливає на вимірювання
• Високі температури (до 400°C у випадках факельного розпалювання)
• Корозійні продукти горіння
• Умови встановлення на відкритому повітрі

Рішення: Ультразвуковий (неінтрузивний), витратомір перепаду тиску або теплові масові вимірювачі; системи відбору проб для перевірки складу газу

Висновок

Сподіваємося, що цей посібник допоміг вам зрозуміти критичні відмінності між фактичними, стандартними та нормальними витратами газу, щоб ви могли:

✓ Правильно вкажіть вимоги до потоку газу
✓ Виберіть лічильники витрати газу відповідного розміру
✓ Уникайте дороговартісних помилок вимірювання
✓ Забезпечити точне виставлення рахунків та контроль процесів
✓ Оптимізуйте продуктивність вашої системи вимірювання газу

Ми повинні добре розуміти ці основи, якщо хочемо, щоб наші проекти з вимірювання витрати газу були успішними. Незалежно від того, чи ви проектуєте нову систему, усуваєте неполадки чи оптимізуєте продуктивність, різниця між фактичними, стандартними та нормальними витратами впливає на кожну частину вашої вимірювальної системи.

Потрібна допомога з вашою конкретною заявкою?

Наші досвідчені інженери Silver Automation Instruments допоможуть вам обрати правильне рішення для ваших потреб у вимірюванні витрати газу.

Напишіть нам: sales@silverinstruments.com

WhatsApp: +86 18936759191