کنتور گاز

کنتور گاز مکانیکی از رایج‌ترین انواع کنتورهای گاز برای مصارف خانگی و تجاری به شمار می‌روند. این کنتورها براساس اصول مکانیکی کار می‌کنند و از قطعات مختلفی مانند چرخ‌دنده‌ها و دیافراگم‌ها برای ثبت حجم گاز عبوری استفاده می‌کنند. با توجه به نوع و ظرفیت مصرف گاز از انواع مختلفی از کنتورهای گاز استفاده می شود که در بخش زیر به طور خلاصه معرفی شده و به برخی مزایا و معایب آنها اشاره شده است:

۱. کنتور دیافراگمی (Diaphragm Meter)

کنتور گاز دیافراگمی رایج‌ترین نوع کنتور گاز خانگی است. عملکرد این نوع کنتور برمبنای حرکت دیافراگم‌هایی است که با عبور گاز حرکت می‌کنند و حجم گاز عبوری را ثبت می‌کنند. با جریان گاز هدایت شده توسط شیرهای داخلی، محفظه ها به طور متناوب از گاز پر و خالی می شوند که باعث تولید یک جریان دائم در کنتور می‌شود. هرچه دیافراگم ها بازتر می شوند. اهرم‌های متصل به میل لنگ حرکت خطی دیافراگم ها را به حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل می‌کند که عنصر اصلی جریان می‌باشد. این شفت می تواند مکانیزم شمارش کیلومتر را اجرا کند و یا می تواند پالی های الکتریکی را برای کامپیوتر تولید کند. کنتورهای گاز دیافراگمی از نوع جابه جایی مثبت می‌باشند.

• مزایا: دقت بالا در مصرف خانگی، عمر طولانی، قابلیت اعتماد بالا.
• معایب: اندازه نسبتاً بزرگ‌تر نسبت به برخی دیگر از انواع کنتورها.

۲. کنتور توربینی (Turbine Meter)

کنتور گاز توربینی غالبا برای سنجش میزان مصرف گاز در صنایع کوچک یا مصارف بالاتر کاربرد دارند. کنتور گاز توربینی حجم گاز را از طریق سرعت گاز عبوری از کنتور محاسبه می‌کند. به دلیل اینکه حجم گاز به این صورت محاسبه می‌شود، بسیار حائز اهمیت است که شرایط جریانی خوبی داشته باشیم. یک توربین کوچک داخلی، سرعت گاز را اندازه می‌گیرد که به صورت مکانیکی به کنتور مکانیکی یا الکتریکی فرستاده می‌شود. این کنتورها جریان گاز را مختل نمی‌کنند، اما محدودیت‌هایی در اندازه‌گیری دبی‌های کم گاز دارند.

• مزایا: دقت بالا در جریان‌های بالاتر، سرعت واکنش مناسب.
• معایب: هزینه بالاتر نسبت به کنتورهای دیافراگمی، نیاز به نگهداری بیشتر.

۳. کنتور چرخشی یا روتاری (Rotary Meter)

کنتور گار روتاری ابزار آلات دقیق ماشینی هستند که قابلیت اندازه‌گیری حجم و فشار بیشتری را نسبت به کنتورهای دیافراگمی دارد. کنتور روتاری در مصارف تجاری و صنعتی کاربرد بیشتری دارد اما در برخی موارد برای مصارف خانگی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کنتور بر اساس حرکت دو روتور درون محفظه‌ای که گاز از آن عبور می‌کند، کار می‌کند. با چرخش روتورها، حجم گاز عبوری اندازه‌گیری می‌شود.

• مزایا: دقت بالا، قابلیت اندازه‌گیری جریان‌های متفاوت گاز.
• معایب: پیچیدگی بیشتر در ساختار، هزینه نگهداری بالاتر.

۴.  کنتور گاز اوریفیسی

انواع کنتور گاز اوریفیسی به دلیل قابلیت اندازه‌گیری گاز در جریان‌های بزرگ و با فشار بالا برای کاربردهای صنعتی و پالایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع کنتور از اصل اختلاف فشار در دو طرف یک صفحه یا روزنه (اوریفیس) برای اندازه‌گیری حجم گاز عبوری استفاده می‌کند. داخل کنتور گاز اوریفیس یک خط لوله مستقیم وجود دارد که دقیقا به عنوان صفحه اوریفیس که موجب افت فشار می شود، شناخته می‌شود که تا حد زیادی بر روی جریان اثر می‌گذارد. کنتورهای اوریفیس یک مدل از کنتورهای دیفرانسیلی می‌باشند که می‌تواند میزان جریان گاز را با اندازه‌گیری اختلاف فشار بین جریان طراحی شده و جریان آشفته داخل اتصالات، محاسبه کند.

• مزایا : طراحی ساده، قابلیت استفاده در شرایط مختلف، مناسب برای جریان‌های بزرگ و پرفشار، دوام بالا
• معایب : ایجاد افت فشار، دقت پایین در جریان‌های کم، نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای

5. کنتور گاز اولتراسونیک

کنتور گاز اولتراسونیک به دلیل دقت بالا، عدم نیاز به نگهداری زیاد و عمر طولانی، یکی از پیشرفته‌ترین انواع کنتورهای گاز است. این کنتورها به ویژه برای صنایع و کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق جریان گاز دارند مناسب هستند. کنتورهای گاز فراصوتی بسیار پیچیده‌تر از کنتورهایی که صرفاً مکانیکی هستند می‌باشند، زیرا این کنتورها نیاز به پردازش و محاسبات دقیق سیگنال‌ها دارند. کنتورهای آلتراسونیک سرعت حرکت گاز را با اندازه‌گیری سرعت حرکت صوت از محیط گازی درون لوله محاسبه می‌کند. انجمن گازی آمریکا نحوه استفاده و نصب این کنتور ها را پوشش می‌دهد. این انجمن استاندارد محاسبه سرعت صوت را مشخص می‌کند که با دانستن فشار، دما، و ترکیب سرعت صوت گاز را پیش‌بینی می‌شود.

مهم‌ترین مشخصه کنتور گاز آلتراسونیک سرعت متوسط صوت در مسیرهای مختلف می‌باشد. طول هر مسیر به دقت در به دقت در کارخانه اندازه‌گیری می‌شود. هر مسیر شامل یک مبدل اولتراسونیک در یک انتها و سنسور در انتهای دیگر می‌باشد. این کنتور زمانی که پالس به مبدل می رسد صدایی را تولید می‌کند و زمانی قبل از اینکه سنسور پالس صوتی را دریافت کند. را محاسبه می‌کند. در بعضی از مسیرهایی که به سمت بالا می باشند، مجموع زمان‌هایی برای بالا رفتن پالس های صوت می‌تواند به مجموع طول‌هایی که برای بالا رفتن نیاز است تقسیم می شود. تا سرعت متوسط صوت در این مسیرها به دست آید.

این سرعت با سرعت صوت در گاز که با سرعت مشخصی در لوله حرکت می‌کند. فرق دارد. مسیرهای دیگر ممکن است یکسان یا مشابه به این مسیر باشند با این تفاوت که پالس های صوت به سمت پایین حرکت می‌کند. سپس کنتور تفاوت سرعت بین مسیر به سمت بالا و مسیر به سمت پایین را محاسبه می‌کند تا بتواند سرعت گاز را محاسبه کند. در واقع برای محاسبه حجم گاز عبوری می توان سرعت گاز را محاسبه کرد. و از طریق روابطی میزان حجم گاز عبوری را به دست آورد. در این کنتور یک مرحله به سمت عقب تر رفته و ابتدا سرعت صوت را محاسبه می‌کند. و از روی سرعت صوت، سرعت گاز را حساب می‌کند و از روی سرعت گاز، حجم گاز محاسبه می‌شود.

کنتورهای اولتراسونیک گران قیمت ولی با بهترین عملکرد بدون وجود هیچ سیالی در مقدار گاز اندازه‌گیری شده می‌باشد. به همین دلیل آن‌ها عمدتاً در برنامه‌هایی با دبی بالا و فشار بالا همانند خط لوله کاربری و یا جایی که گاز همیشه خشک می‌باشد. دقت در این مرحله بسیار اهمیت دارد چرا که کمی بی‌‌دقتی خطرات جبران‌ناپذیر بسیاری را به همراه خواهد داشت.

نسبت خرابی کنتور اولتراسونیک معمولا بیشتر از هر نوع کنتور گاز طبیعی دیگر می‌باشد اما صحت و کیفیت کنتور اولتراسونیک بسیار بیشتر از کنتورهای توربینی می‌اشد. انواع ارزان قیمت کنتور اولتراسونیک به عنوان کنتور حریان کلمپ‌دار در دسترس می‌باشد که می‌تواند برای اندازه‌گیری جریان در هر قطر لوله بدون اصلاح استفاده شود.

• مزایا : دقت بالا، نگهداری آسان، عمر طولانی، اندازه‌گیری در جریان های متغیر، عدم افت فشار
• معایب : قیمت بالا، حساسیت به شرایط محیطی، نیاز به انرژی الکتریکی

6. کنتور گاز کوریلیس

کنتور گاز کوریلیس از دقیق‌ترین و پیشرفته‌ترین ابزارها برای اندازه‌گیری مستقیم جرم گاز هستند و برخلاف کنتورهای حجمی، مستقیماً جرم گاز عبوری را اندازه‌گیری می‌کنند. این نوع کنتورها عمدتاً در صنایع بزرگ و فرآیندهای حساس به دقت بالا مانند پتروشیمی، نفت و گاز، و صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. کنتور گاز کوریلیس معمولا یک یا چند لوله با جابجایی طولی یا محور می‌باشد که برای به لرزه در آوردن فرکانس رزونانس به حرکت در آورده می‌شوند. این کنتورها هم برای گاز و هم برای مایعات به کار می‌روند. زمانی که جریان سیال آرام می باشد، هر دو قسمت بالا دست و پایین دست با جابه‌جایی در فاز یکدیگر را به لرزه در می‌آورند. فرکانس این ارتعاش با چگالی لوله (شامل محتویاتش) اندازه‌گیری می‌شود. این امر اجازه می‌دهد که کنتور چگالی جریان گاز را در زمان واقعی به دست آورد. زمانی که سیال شروع به جریان می‌کند.

نیروی کوریلیس وارد بازی می‌شود. این نتیجه رابطه بین تفاوت فاز در ارتعاش‌های بخش بالادست و پایین‌دست و دبی جریان جرمی سیال موجود در لوله را نشان می‌دهد. کنترل آنالوگ و محاسبات کنتور کوریلیس تنها با اجزای فیزیکی آن کامل نمی‌باشد. باید اکچویتور، سنسور و المان‌های الکترونیک محاسباتی در کنتور وجود داشته باشد. کنتورهای کوریلیس می توانند طیف گسترده‌ای از دبی جریان را تامین و توانایی منحصر به فرد جهت خروجی جریان جرمی دارد که در حال حاضر بالاترین دقت اندازه‌گیری جریان جرمی را دارا می‌باشد.

• مزایا : دقت بالا، توانائی اندازه‌گیری جریان دو فازی، حساسیت پایین در برابر دما و فشار
• معایب : قیمت بالا، نیاز به نصب و تعمیرات تخصصی، حساسیت به لرزش‌های محیطی، محدودیت در اندازه‌گیری جریان‌های بسیار پایین

نحوه محاسبه میزان گاز مصرفی

برای محاسبه میزان گاز مصرفی، باید چند پارامتر را در نظر گرفت که در بخش زیر به طور مفصل توضیح داده شده است:

– ارزش گرمایی (Heating value)

میزان هزینه گاز مصرفی با توجه به ارزش گرمایی آن محاسبه می‌شود. حجم جریان گاز که توسط کنتور گاز فراهم شده است، یک مقدار خواندنی است. حجم گاز ارتباطی به کیفیت گاز و گرمای آن در زمانی که سوزانده می‌شود، ندارد. مشتریان با توجه به گرمای موجود در گاز قبض می‌گیرند. کیفیت گاز در هر چرخه صورت قبض اندازه‌گیری و تنظیم می‌شود. این حالت با اسم‌های مختلفی مانند مقدار گرمازایی (calorific value)، ارزش گرمایی (heating value) و یا مقدار گرمایی (therm value) شناخته می شود.

میزان ارزش گرمایی گاز طبیعی می تواند با استفاده از یک کروماتوگراف گاز فرآیند محاسبه شود که می‌تواند مقدار هر یک از گاز های زیر را اندازه‌گیری کند:

• متان
• اتان
• هیدروژن
• کربن مونواکسید
• بخار آب

علاوه بر این برای تبدیل حجم گاز به انرژی گرمایی باید دما و فشار گاز هم به ملاحظات اضافه شود. اندازه‌گیری فشار معمولا کار دشواری نیست، کنتور به آسانی بر روی رگلاتور گاز نصب می‌شود و به دقت فشار را می‌خواند. سپس مقدار فشار در سیستم قبض‌دهی وارد می‌شود. دمای متغیر به آسانی قابل اندازه‌گیری نیست، اما کنتورهایی برای اندازه‌گیری دقیق ما طراحی شده است که دما را در یک حد معقول نگه دارد.

– نمایشگر کنتور

میزان گاز هر مدل از کنتورهای گاز با نمایشگرهای مختلفی نشان داده می‌شود. رایج‌ترین نمایشگرها از عقربه‌های چندگانه می‌باشند و یا نمایشگرهای دیحیتال شبیه به کیلومتر شمارهای اتومبیل و نمایشگرهای ریموت نیز امروزه رایج شده‌اند.