[ez-toc]
انواع کنتور گاز
انواع کنتور گاز نقش حیاتی در اندازهگیری دقیق و ایمن مصرف گاز در مصارف خانگی، تجاری و صنعتی دارند. این کنتورها بسته به نوع کاربرد، دقت مورد نیاز، شرایط نصب و فناوری اندازهگیری به انواع مختلفی طبقهبندی میشوند. به طور کلی، کنتورهای گاز را میتوان در دو گروه اصلی کنتورهای حجمی و جرمی دستهبندی کرد که شامل فناوریهای سنتی مانند کنتور دیافراگمی و روتاری و فناوریهای نوینی چون کنتور آلتراسونیک و کنتور جرمی-حرارتی میشود.
آشنایی با ویژگیها، مزایا، معایب و معیارهای فنی هر نوع کنتور، برای انتخاب دقیقتر و مقرونبهصرفهتر در پروژههای اندازهگیری گاز بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله، به بررسی جامع انواع کنتورهای گاز هوشمند و مقایسه تخصصی آنها پرداختهایم تا تصمیمگیری دقیقتری داشته باشید.
انواع کنتور گاز از نظر فناوری اندازهگیری
انواع کنتورهای گاز هوشمند به طور کلی به دو نوع دبی سنج حجمی و جرمی تقسیم می شوند و به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند در ادامه انواع دبی سنج های را بررسی خواهیم نمود.
دبی سنج های حجمی
دلیل نامگذاری این دبیسنج ها این است که این دبیسنجها حجم سیال عبوری از یک مکان خاص را در یک دوره زمانی مشخص اندازه گیری میکنند. دبیسنجهای حجمی یک خروجی آنالوگ، دیجیتال یا پالس از نرخ جریان حجمی مایع یا گاز دارند. انواع مختلفی از دبیسنجهای حجمی وجود دارد که با توجه به سابقه استفاده از این دبیسنجها در صنعت گاز و امکان تهیه و یا تولید این دبیسنجها در داخل کشور، دو نوع دبیسنج حجمی زیر در این فصل مورد بررسی قرار گرفته است.
- دبیسنجهای جابجایی مثبت
- دبیسنجهای التراسونیک
- دبیسنجهای جرمی
دبیسنج جرمی، جرم سیالی را که در یک لوله در واحد زمان حرکت میکند؛ اندازه گیری مینماید. با توجه به سابقه کم استفاده از دبیسنج جرمی در دنیا، در این مطلب فقط دبیسنج جرمی از نوع جرمی-حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است.
کنتورهای جابجایی مثبت (Positive Displacement) – کنتورهای گاز روتاری و دیافراگمی
کنتور جابجایی مثبت یک فناوری گاز سنتی در نظر گرفته میشود. حتی با وجود فناوریهای جدید، کنتور گاز روتاری و دیافراگمی همچنان به طور گسترده برای کاربردهای اندازه گیری انتقال و توزیع گاز طبیعی استفاده میشوند.
-
اصول کارکرد کنتور جابجایی مثبت
کنتورهای جابجایی مثبت، دبیسنجهای حجمی هستند و حجم سیال را با جابجایی اجزای داخل کنتور اندازهگیری میکنند. در کنتور جابجایی مثبت، گاز به محفظه ای با حجم مشخص جریان مییابد. نرخ جریان بر اساس تعداد دفعاتی که محفظه پر شده و با جریان گاز در طول زمان تخلیه میشود، تعیین میگردد.
-
انواع کنتورهای جابجایی مثبت
نمونههایی از دبیسنجهای جابجایی مثبت عبارتند از: دنده بیضی شکل، روتاری، پیستونی، دیسک مهرهای، دیافراگمی و مارپیچی. این کنتورها برای کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده میشوند و به طور گسترده در اندازهگیری جریان گاز شهری استفاده میشوند که اغلب با دبیسنجهای توربینی رقابت میکنند.
با این حال، به طور کلی، کنتورهای جابجایی مثبت نسبت به کنتورهای توربینی در هنگام اندازهگیری جریان کم برتری دارند. به عنوان یک قاعده، اگر جریان گاز به کمتر از 15 درصد جریان نامی کنتور برسد، ممکن است کنتور توربینی نچرخد، با این حال، کنتورهای توربینی در خطوط بزرگتر وقتی جریان گاز ثابت و زیاد است، از کنتور جابجایی مثبت پیشی میگیرند.
کنتورهای دیافراگمی و روتاری هر دو جزو پر استفادهترین کنتورهای جابجایی مثبت برای اندازهگیری جریان گاز طبیعی هستند. در حالی که امروزه به نظر میرسد تمایل به کنتورهای روتاری وجود دارد، کنتورهای دیافراگمی همچنان سهم قابل توجهی در بازار دارند.
-
مزایای کنتورهای جابجایی مثبت
کنتورهای جابجایی مثبت نسبتاً کم هزینه، کارکرد طولانی مدت داشته و قابل اعتماد هستند. این مزایا کنتورهای جابجایی مثبت را تبدیل به کنتورهای اندازهگیری گاز ایدهآل میکند. بخشی از این امر به دلیل سرعت کم در تایید صنعتی فناورهای اندازه گیری جدید باشد.
کنتورهای روتاری نسبت به کنتورهای دیافراگمی کوچکتر و سبکتر هستند و قابلیت ارتقای اندازهگیری را به کاربران میدهند. همچنین کنتورهای روتاری حجم و فشار بیشتری را نسبت به کنتورهای دیافراگمی تحمل میکنند، اما در شرایط جریان کم محدودیتهایی دارند.
-
معایب کنتور جابجایی مثبت
از آنجایی که کنتورهای جابجایی مثبت دارای قطعات متحرک هستند، در معرض ساییدگی و پارگی هستند و نیاز به تعمیر و نگهداری دورهای دارند. کثیفی گاز برای کنتورهای جابجایی مثبت مشکلساز است و چون طراحی سازه آنها به گونهای است که نیاز به انسداد در جریان گاز دارد، افت فشار ایجاد میکنند. همچنین کنتورهای جابجایی مثبت میتواند حجیم باشد، به خصوص در اندازه های بزرگتر.
کنتورهای آلتراسونیک
دبیسنج آلتراسونیک از امواج صوتی برای تعیین سرعت جریان گاز در لوله استفاده میکند. در شرایط بدون جریان، فرکانس موج آلتراسونیک که به داخل لوله منتقل میشود و بازتاب آن، یکسان است. در حالی که در صورت عبور جریان گاز، فرکانس موج بازتابی به دلیل اثر داپلر تغییر میکند. وقتی گاز سریعتر حرکت میکند، تغییر فرکانس به صورت خطی افزایش مییابد. فرستنده کنتور آلتراسونیک از سیگنالهای امواج ارسالی و بازتاب آنها برای تعیین فلوی گاز در لوله استفاده میکند.
-
مزایای کنتور آلتراسونیک
1- دبیسنج التراسونیک در لوله های با اندازه بزرگ عملکرد خوبی دارد و عمدتاً مورد استفاده قرار میگیرد.
2- کنتور التراسونیک عملکرد کلی بالایی دارد. این کنتورها بسیار دقیق، با قابلیت تکرارپذیری بالا هستند و دماهای شدید را تحمل میکنند.
3- این کنتورها رنج بالایی را ارائه میدهند و میتوانند در شرایط جریان کم و زیاد اندازهگیری فلو را بدرستی انجام دهند.
4- این کنتورها قابلیت اطمینان طولانی مدتی دارند و به نگهداری کمی نیاز دارند زیرا قطعات متحرک ندارند. علاوه بر این، این کنتورها خود- عیب یابی دارند و پس از کالیبره شدن، میتوانند تغییرات اندازهگیری را تعیین کنند.
-
معایب کنتور آلتراسونیک
1- کنتورهای التراسونیک هزینه های اولیه بالایی دارند.
2- کثیفی گاز دقت کنتور را کاهش میدهد، اگرچه دبیسنجهای آلتراسونیک بهتر از کنتورهای توربینی ناخالصیهای گاز را کنترل میکنند.
3- صدا، حتی سر و صدای خارج از ادراک انسان، میتواند با پالسهای صوتی تداخل ایجاد کند.
کنتور جرمی- حرارتی
دبیسنجهای جرمی- حرارتی، فلوی جرم گاز را بر اساس انتقال حرارت از یک عنصر گرم شده اندازهگیری میکنند. در این نوع کنتور، گرما به جریان گاز تزریق میشود و سرعت پراکندگی گرما اندازهگیری میشود و این مقدار متناسب با فلوی جرمی است. در این نوع کنتور اصلاح فشار و دما مورد نیاز نیست. این نوع کنتور دقت و تکرارپذیری قابل قبولی را ارائه میدهد و به راحتی نصب میشود.
برای دستیابی به یک پروفایل جریان گاز کاملاً مناسب برای اندازهگیری فلوی گاز به صورت جرمی-حرارتی، یک فلوی مستقیم خوب در بالادست و پاییندست مورد نیاز است. به عنوان یک قاعده کلی، یک فاصله مستقیم از 5 برابر قطر لوله در بالادست و پاییندست (بسته به اغتشاشات فلوی گاز) مورد نیاز است. در صورتی که فضای اجرای مستقیم برای نصب این نوع کنتور وجود نداشته باشد میتوان از تجهیزات شکلدهنده فلوی گاز استفاده نمود.
-
مزایای کنتور جرمی-حجمی
از جمله مزایای کنتورهای جرمی-حرارتی، حساسیت بسیار خوب آنها به فلوی کم است. همچنین دارای محدوده عملکردی بالایی هستند و اتلاف فشار کمی دارند. بعلاوه ابعاد کنتور جرمی-حرارتی کوچک است.
-
معایب کنتور جرمی-حجمی
برای نصب این کنتور فلوی مستقیم بالادست و پاییندست موردنیاز است. همچنین این نوع کنتور نیاز به تعمیر و نگهداری دورهای دارد.
مزایا و معایب انواع کنتور گاز
با توجه به اینکه کنتورهای گاز مشترکین جزء نصب شده در کشور در حال حاضر از نوع دیافراگمی هستند و مبتنی بر سیستم اندازهگیری مکانیکی هستند و قرائت آنها به صورت دستی انجام میشود؛ لذا مستعد اشکالات مختلف هستند که عبارتند از:
- به دلیل استهلاک قطعات مکانیکی کنتور دارای کاهش دقت در طول زمان هستند.
- خواندن اطلاعات به صورت چشمی در محل کنتور انجام میشود و امکان گزینههای صورتحساب هوشمند وجود ندارد.
- قابلیت خواندن خودکار مقادیر اندازهگیری شده را ندارند.
- مستعد دستکاری و تغییر مقادیر دادههای ثبت شده کنتور هستند.
برای غلبه بر مشکلات بیان شده دو راهحل وجود دارد. یکی از آنها مقاوم سازی کنتورهای مکانیکی با رابط الکترونیکی است. راه حل دوم اندازه گیری الکترونیکی بر اساس فناوریهای نوظهور مانند آلتراسونیک و جرمی-حرارتی است.
مقایسه جامع انواع کنتور گاز هوشمند
با توجه به امکان استفاده از کنتورهای گاز هوشمند دیافراگمی، آلتراسونیک و جرمی- حرارتی در مشترکین جزء، در جدول زیر این سه نوع کنتور گاز هوشمند با هم مقایسه شده است. در این جدول در ستونی مجزا وزن معیارها در نظر گرفته شده است. در این جدول جمع وزنی معیارهای مختلف عدد 100 است. از 17 معیار در نظر گرفته شده برای کنتورهای هوشمند، 6 معیار دارای بالاترین ضریب وزنی (عدد 9) هستند که این معیارها بیشترین تاثیر در انتخاب کنتور هوشمند را دارند. این معیارها عبارتند از:
- دقت کنتور در طول عمر آن
- هزینه
- تعمیر دورهای
- نمودار رشد جهانی
- محدودهپذیری
- توان مصرفی بورد الکترونیکی
معیارهایی که تاثیر متوسط بر انتخاب نوع کنتور هوشمند دارند (ضریب وزنی 5) عبارتند از:
- زیرساخت تولید داخل کشور
- زیرساخت کالیبراسیون داخل کشور
- حساسیت کنتور به آلودگی گاز
- سایش مکانیکی
- تلفات فشار
- اندازه کنتور
در ادامه دو پارامتری که تاثیر کم (ضریب وزنی 3) بر انتخاب نوع کنتور هوشمند دارند آورده شده است که عبارتند از:
- ریسک سرمایه گذاری
- ماکزیمم فلوی عبوری از کنتور
نهایتاً معیارهای با کمترین ضریب تاثیر (وزن 2) که برای انتخاب نوع کنتور هوشمند قابل استفاده است عبارتست از:
- طول لوله در بالادست و پایین دست کنتور
- چگونگی کارکرد کنتور در خارج از محدوده دمای کاری کنتور
- تولید انحصاری
همچنین اعداد 1 الی 3 به ترتیب برای معیارهای Low، Medium و High در نظر گرفته شده است و معیاهایی که دارای پاسخ Yes یا No هستند با اعداد 1 یا 2 معادل شدهاند.
جدول امتیازدهی معیارها (دقت، هزینه، نگهداری، عملکرد و …)
| Final Score | Score | Smart meter type | Weight (100) | Flow meter Criteria | ||||||
| Thermal-mass | Ultrasonic | Diaphragm | Thermal-mass | Ultrasonic | Diaphragm | Thermal-mass | Ultrasonic | Diaphragm | ||
| 9 | 27 | 18 | 1 | 3 | 2 | Low | High | Medium | 9 | Accuracy over life span |
| 18 | 9 | 18 | 2 | 1 | 2 | Medium | High | Medium | 9 | Relative cost |
| 9 | 18 | 9 | 1 | 2 | 1 | Yes | No | Yes | 9 | Periodical maintenance requirement |
| 9 | 27 | 18 | 1 | 3 | 2 | Low | High | Medium | 9 | International trend |
| 18 | 27 | 9 | 2 | 3 | 1 | Medium | High | Low | 9 | Rangeability |
| 18 | 9 | 27 | 2 | 1 | 3 | Medium | High | Low | 9 | Power consumption of electronic board |
| 5 | 5 | 10 | 1 | 1 | 2 | No | No | Yes (Lower than requirement) | 5 | Domestic production capacity |
| 5 | 5 | 10 | 1 | 1 | 2 | No | No | Yes | 5 | Domestic calibration infrastructure |
| 5 | 10 | 15 | 1 | 2 | 3 | High | Medium | Low | 5 | Sensivity to gas contaminants |
| 10 | 10 | 5 | 2 | 2 | 1 | No | No | Yes | 5 | Mechanical wear |
| 10 | 15 | 5 | 2 | 3 | 1 | Low | None | High | 5 | Pressure loss |
| 10 | 10 | 5 | 2 | 2 | 1 | Yes | Yes | No | 5 | Small size |
| 3 | 6 | 9 | 1 | 2 | 3 | High | Medium | Low | 3 | Risk of investment |
| 6 | 9 | 3 | 2 | 3 | 1 | Medium | High | Low | 3 | Max flow |
| 4 | 2 | 6 | 2 | 1 | 3 | Medium | High | No | 2 | Upstream & downstream pipe length |
| 2 | 2 | 6 | 1 | 1 | 3 | Low | Low | High | 2 | Meter operation out of working temperature range |
| 2 | 4 | 6 | 1 | 2 | 3 | High | Medium | Low | 2 | Exclusive production |
| 143 | 195 | 179 | Total Score | |||||||
جمعبندی نهایی
کنتورهای گاز بسته به فناوری بهکار رفته در آنها، عملکرد، دقت، قیمت و نیاز به نگهداری، به گروههای مختلفی تقسیم میشوند. در این مقاله، سه نوع اصلی از کنتورهای گاز هوشمند مورد بررسی قرار گرفتند:
-
کنتورهای جابجایی مثبت (دیافراگمی و روتاری): رایجترین نوع کنتورها با قیمت مناسب و طول عمر بالا، اما با قطعات مکانیکی مستعد استهلاک و افت دقت.
-
کنتورهای آلتراسونیک: دارای دقت و قابلیت تکرارپذیری بالا، بدون قطعات متحرک و مناسب برای شرایط سخت، اما با هزینه بالا و حساس به آلودگی صوتی و گاز.
-
کنتورهای جرمی-حرارتی: مناسب برای اندازهگیری دقیق فلوی گاز با حساسیت بالا به جریان کم، بدون نیاز به اصلاح فشار و دما، اما با نیاز به نصب خاص.
در جدول مقایسه نهایی، معیارهایی چون دقت در طول عمر، هزینه، محدوده اندازهگیری، مصرف انرژی، حساسیت به آلودگی و توان تولید داخل در نظر گرفته شد. بر اساس امتیاز نهایی:
-
کنتور آلتراسونیک با نمره 195 در صدر قرار دارد.
-
پس از آن کنتور جرمی-حرارتی با امتیاز 143 قرار گرفته است.
-
کنتور دیافراگمی با امتیاز 179، با وجود دقت و هزینه مناسب، همچنان در بسیاری از شبکههای توزیع گاز جایگاه دارد.
در نهایت، انتخاب بهترین نوع کنتور به شرایط پروژه، بودجه، الزامات دقت، زیرساخت داخلی و نوع مصرف بستگی دارد. استفاده از فناوریهای نوین میتواند گامی مؤثر در جهت هوشمندسازی شبکه توزیع گاز باشد.
سوالات متداول درباره انواع کنتور گاز
کدام نوع کنتور گاز بیشترین دقت را دارد؟
کنتور آلتراسونیک بیشترین دقت را در طول عمر خود دارد و برای پروژههای حساس صنعتی و تجاری مناسب است.
آیا میتوان کنتور دیافراگمی را به کنتور هوشمند تبدیل کرد؟
بله، با نصب ماژولهای الکترونیکی میتوان کنتور دیافراگمی را مقاومسازی و هوشمند کرد.
کنتور جرمی حرارتی چه مزایایی دارد؟
حساسیت بالا به فلوی کم، ابعاد کوچک، عدم نیاز به اصلاح فشار و دما و دقت بالا از جمله مزایای این نوع کنتور است.
آیا کنتورهای التراسونیک در ایران تولید میشوند؟
در حال حاضر زیرساخت تولید و کالیبراسیون این نوع کنتورها در ایران محدود است، اما در حال توسعه میباشد.
