Что такое стандартный расход, фактический расход, нормальный расход при измерении расхода газа?

Мы получили множество запросов на измерение расхода газа от представителей различных отраслей промышленности по всему миру. Поскольку измерение расхода газа включает в себя множество динамических переменных, таких как температура, давление и влажность в газовом потоке, выбор подходящего расходомера газа считается более сложной задачей, чем выбор расходомера жидкости. Прежде чем наши инженеры Silver Automation Instruments смогут предложить вам газовый счётчик подходящего размера, им необходимо знать тип измеряемого газа, рабочую температуру и рабочее давление.

Некоторые клиенты путаются в различных единицах измерения расхода газа, которые часто встречаются в спецификациях и технических описаниях, например:

• Нм³/ч (нормальные кубические метры в час)
• Ам³/ч (фактические кубические метры в час)
• SCFM (стандартные кубические футы в минуту)
• SCCM (стандартные кубические сантиметры в минуту)
• ACFM (фактические кубические футы в минуту)

Префиксы имеют определенные значения:

• N = Нормальный поток
• S = Стандартный поток
• A = Фактический поток

Но в чем именно заключаются эти различия и почему они важны?

Эта путаница возникает из-за сжимаемости газов, а это значит, что их объём сильно меняется в зависимости от температуры и давления. В зависимости от способа измерения, одно и то же количество газа может занимать совершенно разный объём. В газовой промышленности для решения этой проблемы используются три системы измерения расхода (фактическая, стандартная и нормальная). Необходимо знать их, чтобы выбрать правильное оборудование и проводить точные измерения.

Подробные определения

- Стандартный расход

Стандартный расход (например, см3/ч, стандартный куб. фут/мин) корректирует фактические показания расхода относительно общей точки отсчёта, подобно конвертации валюты. Это позволяет сравнивать показания, полученные в различных условиях, на равноправной основе. Корректировка основана на законе идеального газа (PV = nRT), который связывает давление, объём и температуру.

Наиболее распространенные стандартные условия:

• Давление: 1 атмосфера (101,325 кПа или 14,696 фунтов на кв. дюйм) на уровне моря
• Температура: 15°C (59°F) или иногда 60°F (15,56°C)

Помните: в разных регионах и отраслях действуют несколько различающиеся стандартные условия, поэтому всегда дважды проверяйте, какой стандарт применим к вашему применению.

- Нормальный расход

Тепловой массовый расходомер с нормальным расходом

Нормальный расход (например, Нм3/ч ) работает так же, как стандартный расход, за исключением того, что он использует другую опорную температуру:

Нормальные условия:

• Давление: 1 атмосфера (101,325 кПа или 14,696 фунтов на кв. дюйм)
• Температура: 0°C (32°F или 273,15 K)

Чаще всего это используется в европейских стандартах, а также в химической и нефтехимической промышленности.

- Фактический расход

Отображение фактического расхода расходомером

Фактический расход — это то, что происходит в вашей трубе прямо сейчас: реальный объём газа, протекающего через неё при текущей рабочей температуре и давлении. Без корректировок, без поправок.

Вот что на это влияет: когда температура повышается, газ расширяется и фактический поток увеличивается; когда давление повышается, газ сжимается и фактический объем уменьшается.

Рекомендуемые продукты для фактического измерения расхода:

Silver Automation Instruments предлагает несколько решений:

---

---

---

Краткая справочная таблица

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

Почему эти различия важны

Понимание этих типов расхода напрямую влияет на вашу деятельность и расходы:

• Габариты оборудования: Датчики расхода газа должны быть рассчитаны на основе фактических условий потока, чтобы обеспечить надлежащую скорость и диапазон измерений.
• Выставление счетов и коммерческий учет: При продаже газа применяются стандартные или типичные условия, чтобы цены оставались неизменными независимо от условий эксплуатации.
• Управление технологическим процессом: системам управления может потребоваться реальный расход газа или воздуха для внесения немедленных и правильных изменений во весь процесс, но им также может потребоваться стандартный расход, чтобы определить, сколько материала находится в равновесии.
• Сравнение и стандартизация: стандартные и нормальные потоки позволяют работникам полевых приборов и менеджерам заводов сравнивать измерения в разных местах, в разное время и при разных условиях.

Практический пример:

Рассмотрим газ, текущий со скоростью:

• Фактические условия: 5 бар (500 кПа) и 50°C
• Фактический расход: 100 м³/ч

При приведении к стандартным условиям (101,325 кПа и 15°C):

Стандартный расход может составлять около 450 см³/ч.

Это показывает, почему это различие имеет значение: один и тот же поток газа имеет существенно разные значения в зависимости от используемых исходных условий.

Преобразование между типами потока:

Для преобразования фактических, стандартных и нормальных потоков вам необходимо применить поправки к газовому закону:

Основная формула преобразования:

Q₁/Q₂ = (P₁/P₂) × (T₂/T₁) × (Z₂/Z₁)

Где:

• Q = объемный расход
• P = абсолютное давление
• T = абсолютная температура (по Кельвину)
• Z = коэффициент сжимаемости

Пошаговый пример преобразования:

Перевод 100 м³/ч при 5 бар и 50 °C в стандартные условия (1,01325 бар, 15 °C):

1.Переведем температуру в градусы Кельвина:

• oT₁ (факт.) = 50°C + 273,15 = 323,15 К
• oT₂ (стандарт) = 15°C + 273,15 = 288,15 К

2. Используйте абсолютные значения давления:

• oP₁ (фактическое) = 5 бар
• oP₂ (стандартное) = 1,01325 бар

3. Применяем формулу (предполагая, что Z₁ ≈ Z₂ ≈ 1 для идеального газа):

• oQ(стандарт) = 100 × (5/1,01325) × (288,15/323,15)
• oQ(стандарт) = 100 × 4,935 × 0,892
• oQ(стандарт) ≈ 440 См³/ч

Распространенные ошибки при измерении расхода газа или воздуха

Избегая этих распространенных ошибок, вы можете сэкономить время и деньги, а также получить точные измерения и принять правильные решения.

1. Путаница между фактическим и стандартным расходом.

Что происходит: вы заказываете расходомер, рассчитанный на 100 см³/ч, но фактически ваша система работает с расходом 100 м³/ч при повышенном давлении.

Результат: Расходомер газа может быть недостаточного размера, что может привести к чрезмерному падению давления, нестабильным показаниям или даже повреждению, если расход газа превышает пределы, определяемые датчиком расхода газа.

Решение: Всегда уточняйте у silverinstruments.com, является ли требуемый расход газа фактическим, стандартным или нормальным (или, как мы говорим, эксплуатационным), и предоставьте полные рабочие условия отделу продаж silverinstruments.com.

2. Игнорирование фактора сжимаемости

Что происходит: вы применяете простой закон идеального газа для измерения природного газа высокого давления, не принимая во внимание, как на самом деле ведут себя реальные газы.

Результат: погрешность измерения может легко достигать 5–15% и даже выше, когда давление превышает 50 бар, а при таком высоком давлении датчик расхода газа может выйти из строя.

Решение: Всегда включайте поправки на Z-фактор в приложениях с высоким давлением или в тех случаях, когда газ ведет себя неидеально.

3. Не обращайте внимания на содержание влаги

Что происходит: измерение влажного газа, как если бы это был абсолютно сухой газ, без учета содержания водяного пара.

Результат: завышенный объем газа, неверный материальный баланс, низкая точность измерений или проблемы с выставлением счетов.

Решение: При запросе расходомера газа на сайте silverinstruments.com укажите, является ли газ влажным или сухим. На самом деле, большинство технологий измерения расхода газа плохо справляются с измерением влажного газа. При необходимости используйте влагоотделители или влагомеры, специально разработанные для влажного газа.

4. Неправильная настройка температурной компенсации

Что происходит: установка датчиков температуры в местах с плохим тепловым контактом или скоплением воздуха.

Результат: Неточные показания температуры приводят к ошибкам компенсации.

Решение: Следуйте рекомендациям производителя по установке и используйте термокарманы правильного размера с достаточным погружением и термопастой.

5. Смешивание стандартов измерений

Что происходит: сравнение расценок, в которых один поставщик использует См³/ч (при 15 °C), а другой — Нм³/ч (при 0 °C), без конвертации между ними.

Результат: вы видите разные цены, потому что сравниваете не то. Это приводит к неправильному выбору оборудования.

Решение: Перед сравнением всегда приводите все характеристики к одинаковым исходным условиям.

Отраслевые приложения

У разных отраслей промышленности свои потребности в измерении расхода. Вот как различные приложения решают свои уникальные задачи:

1. Природный газ: выставление счетов и коммерческий учет

Измерение расхода природного газа

Требование: стандартное измерение расхода (обычно 15°C, 101,325 кПа) для выставления счетов

Основные проблемы:

• Высокое давление, которое сильно меняется (20-70 бар)
• Температурные сдвиги в зависимости от сезона
• Точность денежных транзакций должна составлять ±0,5%.

Решение: турбина с автоматическим датчиком давления и компенсацией температуры. Или можно использовать кориолисовы расходомеры, которые могут напрямую измерять массовый расход природного газа (ПГ).

2. Системы сжатого воздуха: управление энергопотреблением

Измерение расхода сжатого воздуха

Требование: Фактическое измерение расхода сжатого воздуха для обнаружения утечек и контроля эффективности

Основные проблемы:

• Высокая изменчивость спроса (колебания 50–100%)
• Падение давления во время пиковой нагрузки
• требующий экономически эффективного мониторинга для многих мест

Решение: Тепловой массовый расходомер или вихревой расходомер (хорошее соотношение цены и производительности)

Преимущества : позволяет сократить потери энергии на 20–30 % за счет раннего обнаружения утечек.

3. Химические заводы: управление технологическим процессом и материальный баланс

Требование: нормальное измерение расхода (0°C, 101,325 кПа), обычно используемое во многих установках для стехиометрических расчетов.

Основные проблемы:

• Несколько потоков подачи газа, требующих точного контроля соотношения (±2–5 %)
• Коррозионные или опасные газовые потоки
• Требования к закрытию материального баланса

Решение: Кориолисовы расходомеры для измерения массы или термического массового расхода; резервные расходомеры для критически важных процессов

4. Производство полупроводников: специальный контроль газа

Термомассовые регуляторы расхода (МРР)

Требование: сверхточный контроль массового расхода, измеряемый в стандартных кубических сантиметрах в минуту (SCCM)

Основные проблемы:

• Очень низкие скорости потока (обычно 0,1–1000 куб. см/мин)
• Сверхвысокие требования к чистоте (99,9999%+)
• Дорогие специальные газы (силан, арсин и т. д.)
• Требования к быстрому времени отклика (<1 секунды)

Решение: Терморегуляторы массового расхода (MFC) с точностью показаний ±1,0% и повторяемостью ±0,2%

5. Мониторинг окружающей среды: выбросы и сжигание газа

Основное требование: стандартный объемный расход для отчетности о соответствии нормативным требованиям

Основные проблемы:

• Переменный состав газа, влияющий на измерения
• Высокие температуры (до 400°C при использовании в факелах)
• Коррозионные продукты горения
• Условия наружной установки

Решение: Ультразвуковой (неинтрузивный), расходомер перепада давления или тепловые массовые расходомеры; системы отбора проб для проверки состава газа

Заключение

Мы надеемся, что это руководство помогло вам понять существенные различия между фактическим, стандартным и нормальным расходом газа, и вы сможете:

✓ Правильно укажите требования к расходу газа
✓ Выберите расходомеры газа подходящего размера
✓ Избегайте дорогостоящих ошибок измерений
✓ Обеспечить точное выставление счетов и контроль процессов
✓ Оптимизируйте производительность вашей системы измерения газа

Мы должны хорошо понимать эти основы, чтобы наши проекты по измерению расхода газа были успешными. Независимо от того, разрабатываете ли вы новую систему, устраняете неполадки или оптимизируете производительность, разница между фактическим, стандартным и нормальным расходом влияет на каждый компонент вашей измерительной системы.

Нужна помощь с вашим конкретным приложением?

Наши опытные инженеры компании Silver Automation Instruments готовы помочь вам выбрать правильное решение для ваших задач по измерению расхода газа.

Напишите нам: sales@silverinstruments.com

Вотсап: +86 18936759191