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 ST51. 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.
Autor:
Biogazu-entuzjasta
