#AkademiaAutomatyki
25 Styczeń 2016
Dlaczego przepływomierz termiczny nadaje się do rozliczania kogeneracji?
Użytkownicy układów kogeneracyjnych zasilanych biogazem wiedzą, że do rozliczeń potrzebne im są pomiary ilości zużywanego gazu oraz dostarczonej z nim energii chemicznej. O ile pomiar wartości opałowej i energii chemicznej biogazu nie budzi wątpliwości – sprawę załatwia analizator biogazu AwiFLEX lub AwiECO, o tyle pomiar ilości gazu nie jest już tak oczywisty. Postanowiłem napisać kilka zdań wyjaśniających, dlaczego przepływomierz termiczny FCI ST51 jest w odpowiedni dla tych aplikacji.
Jeden czy kilka pomiarów?
Przepisy wymagają, żeby ilość zużywanego paliwa gazowego podawać w [Nm3/h]. Typowe przepływomierze ultradźwiękowe, wirowe i turbinowe są urządzeniami mierzącymi objętość gazu w warunkach aktualnych. Aby uzyskać wartość przepływu odniesioną do warunków normalnych, niezbędne są dodatkowe pomiary ciśnienia i temperatury gazu oraz urządzenie dokonujące odpowiednich przeliczeń (korektor, komputer przepływowy). Potrzebne są zatem cztery różne urządzenia, a ich montaż wiąże się zazwyczaj z rozcięciem rurociągu i wspawaniem dwóch króćców.
Potrzebną informację tzn. ilość biogazu wyrażoną w [Nm3/h] można jednak uzyskać znacznie mniejszym kosztem i wysiłkiem, stosując do tego tylko jedno urządzenie, a mianowicie termiczny przepływomierz masowy FCI ST 51. Urządzenie mierzy masę przepływającego gazu, a ta w odróżnieniu od objętości, jest taka sama w warunkach aktualnych i w warunkach normalnych.
Warto wymienić też inne zalety zastosowania przepływomierza termicznego:
- montaż wymaga wykonania tylko jednego króćca, a Użytkownik uzyskuje od razu dwa parametry gazu – przepływ i temperaturę,
- urządzenie jest instalowane przez zawór kulowy, co przy ciśnieniach panujących w instalacji biogazowej pozwala na montaż i demontaż bez zatrzymywania przepływu,
- to samo urządzenie może być stosowane na rurociągach o różnych średnicach (jakie to istotne może powiedzieć ktoś, komu zdarzyło się zamówić przepływomierz ultradźwiękowy na rurę DN100, podczas gdy doprowadzenie biogazu wykonano rurami DN80.
Jak przepływomierz termiczny kompensuje zmiany ciśnienia?
Osoby przyzwyczajone do pomiarów za pomocą przepływomierzy objętościowych pytają często, w jaki sposób przepływomierz termiczny kompensuje zmiany ciśnienia gazu, skoro nie ma czujnika ciśnienia?
Można odpowiedzieć krótko: Wynika to z zasady działania. Dłuższe uzasadnienie znajdziecie poniżej.
Przepływomierz termiczny FCI posiada dwa sensory wyposażone w czujniki PT1000 – pierwszy odniesienia (mierzy temperaturę gazu) i drugi podgrzewany (aktywny). Przepływający gaz odbiera ciepło od czujnika aktywnego i ochładza go. Im większa jest masa przepływającego gazu, tym bardziej czujnik aktywny zostaje ochłodzony. Wielkością mierzoną, mówiącą o aktualnym przepływie, jest różnica temperatur obu sensorów.
Z równania opisującego wymianę ciepła miedzy sensorem a przepływającym gazem, po przekształceniach uzyskuje się zależność między różnicą temperatur (sensor aktywny – sensor odniesienia), a gęstością gazu i prędkością przepływu. Po uwzględnieniu pola przekroju rurociągu uzyskuje się zależność między różnicą temperatur a przepływem masowym:
Zmiana ciśnienia gazu powoduje zmianę jego gęstości, co przekłada się na zmianę zdolności gazu do chłodzenia sensora, a dalej na różnicę temperatur. Jak widać, zmiana ciśnienia gazu wpływa na mierzony przepływ masowy – nie ma więc potrzeby stosowania czujnika ciśnienia!
Myślę, że przedstawione wyżej argumenty są wystarczająco przekonujące i wskazują wyższość stosowania przepływomierzy termicznych w instalacjach biogazowych. Zwłaszcza, że połączenie takiego przepływomierza z analizatorem biogazu AWITE (czyli układ AwiENERGY) oferuje możliwości niedostępne w inny sposób.
