Fundamentals of Measurement Gas

Fundamentals Fundamentals of of 

Gas Measurement Gas Measurement 

By By Harry Pytel Harry Pytel 

Canadian Meter Company Inc. Canadian Meter Company Inc.

Introduction Introduction 

n n Gas Measurement is the metering of gas Gas Measurement is the metering of gas supplies to residential,commercial and supplies to residential,commercial and industrial premises and is the process which industrial premises and is the process which determines how much gas has been used. determines how much gas has been used. 

n n Ultimately it determines how much revenue Ultimately it determines how much revenue will be realized by the Gas Utility. will be realized by the Gas Utility.

TYPES OF METERS TYPES OF METERS 

n n Diaphragm Diaphragm  Positive Displacement Positive Displacement n n Rotary Rotary  Positive Displacement Positive Displacement n n Turbine Turbine  Inferential Inferential n n Orifice Plate Orifice Plate  Inferential Inferential n n Ultrasonic Ultrasonic  Inferential Inferential

Metering Metering ­ ­ Types of Meters Types of Meters 

n n  A. Positive Displacement A. Positive Displacement – –  1.  Diaphragm 1.  Diaphragm – –  2.  Rotary 2.  Rotary – –  3.  Wet Test 3.  Wet Test

Metering Metering ­ ­ Types of Meters Types of Meters 

n n  A. Positive A. Positive Displacement Displacement – –  1. Diaphragm 1. Diaphragm

Diaphragm Meters Diaphragm Meters 

n n  Components Components – –  Body Body – –  Diaphragms Diaphragms – –  Linkage Linkage – –  Valve Covers & Seats Valve Covers & Seats – –  Index Index

Diaphragm Meters Diaphragm Meters 

n n  Principles of Operation Principles of Operation

Diaphragm Meter Series Diaphragm Meter Series 

n n  175 175 n n  200 200 n n  400 400 n n  600 600 n n  750 750 n n  800 800 n n  1000 1000

Diaphragm Meters Diaphragm Meters 

n n  Industrial Industrial – –  AL AL­ ­1400 1400 – –  AL AL­ ­2300 2300 – –  AL AL­ ­5000 5000 – –  R R­ ­3000 3000 – –  R R­ ­5000 5000 – –  R R­ ­10,000 10,000

DIAPHRAGM METER DIAPHRAGM METER OPTIONS OPTIONS 

n n  Automatic Meter Automatic Meter Reading Reading 

n n  Pulse Output Pulse Output

Diaphragm Meters Diaphragm Meters 

n n Manufacturers Manufacturers – – Canadian Meter Canadian Meter – – Invensys Invensys – – Schlumberger Schlumberger – – National National

Metering Metering ­ ­ Proving Proving

Meter Proving and Proof Meter Proving and Proof 

n n Diaphragm meters are proved/calibrated Diaphragm meters are proved/calibrated on either a Bell prover or a Sonic Nozzle on either a Bell prover or a Sonic Nozzle prover. prover. 

n n The accuracy of the diaphragm meter is The accuracy of the diaphragm meter is defined in percent accuracy , percent proof defined in percent accuracy , percent proof or error. or error.

Metering Metering ­ ­ Types of Meters Types of Meters n n  A. Positive Displacement A. Positive Displacement 

– –  1. Diaphragm 1. Diaphragm – –  2. Rotary 2. Rotary – –  3. Wet Test 3. Wet Test

Wet Test Meters Wet Test Meters 

n n Wet Test Meter Wet Test Meter – –  A,B,C,D A,B,C,D ­ ­ Metering Metering Compartments Compartments 

– –  a,b,c,d a,b,c,d ­ ­ Compartment Inlets Compartment Inlets 

– –  a a’ ’,b ,b’ ’,c ,c’ ’,d ,d’ ’ ­ ­ Compartment Outlets Compartment Outlets 

– –  E E ­ ­ Gas Inlet Gas Inlet

Metering Metering ­ ­ Types of Meters Types of Meters n n  A. Positive A. Positive Displacement Displacement – –  1. Diaphragm 1. Diaphragm – –  2. Rotary 2. Rotary

Rotary Meter Rotary Meter 

n n  Components Components – –  Impellers Impellers – –  Cylinder Cylinder – –  Headplates Headplates – –  Timing Gears Timing Gears and Magnetic and Magnetic Drive Drive 

– –  Index Index – –  TC Module TC Module

Rotary Meter Rotary Meter 

n n  Principles of Operation Principles of Operation – –  Demand initiates flow Demand initiates flow through the meter.    Left through the meter.    Left impeller turns counter impeller turns counter­ ­ clockwise and right clockwise and right impeller turns clockwise. impeller turns clockwise.

Rotary Meter Rotary Meter 

n n  Principles of Principles of Operation Operation – –  A definite volume of A definite volume of gas is captured by the gas is captured by the left impeller. left impeller.

Rotary Meter Rotary Meter 

n n  Principles of Principles of Operation Operation – –  Measuring cavity Measuring cavity opens releasing the opens releasing the captured gas captured gas downstream. downstream.

Rotary Meter Rotary Meter 

n n  Principles of Principles of Operation Operation – –  The meter cycles four The meter cycles four times completing one times completing one revolution. revolution.

Rotary Meter Rotary Meter 

n n  Meter Meter  Capacity Capacity n n  Size Size  (CFH) (CFH) 

– –  8C 8C  800 800 – –  9C 9C  900 900 – –  1M 1M  1000 1000 – –  11C 11C  1100 1100 – –  15C 15C  1500 1500 – –  2M 2M  2000 2000 – –  2.5M 2.5M  2500 2500 – –  3M 3M  3000 3000 – –  3.5M 3.5M  3500 3500 

n n  Meter Meter  Capacity Capacity n n  Size Size  (CFH) (CFH) 

– –  5.5M 5.5M  5500 5500 – –  6M 6M  6000 6000 – –  7M 7M  7000 7000 – –  9M 9M  9000 9000 – –  11M 11M  11000 11000 – –  16M 16M  16000 16000 – –  23M 23M  23000 23000 – –  56M 56M  56000 56000 – –  102M 102M  102000 102000

Rotary Meters Rotary Meters 

n n  Installation Installation – –  Filter or Strainer Filter or Strainer – –  Use Non Use Non­ ­lubricating lubricating Valves Valves 

– –  Level Set Level Set ( (+ +1/16 1/16” ”/Foot) /Foot) 

– –  Impellers Move Impellers Move Freely Freely

Rotary Meter Rotary Meter 

n n Manufacturers Manufacturers – – Canadian Meter Canadian Meter – – Instromet Instromet – – Dresser Dresser – – Romet Romet

Metering Metering ­ ­ Types of Meters Types of Meters n n  A. Positive A. Positive Displacement Displacement – –  1. Diaphragm 1. Diaphragm – –  2. Rotary 2. Rotary – –  3. Wet Test 3. Wet Test 

n n  Inferential Inferential – –  4. Turbine 4. Turbine

Turbine Meter Turbine Meter 

n n  Components Components – –  Body Body – –  Measuring Mechanism Measuring Mechanism – –  Output and Readout Device Output and Readout Device

Turbine Meter Turbine Meter 

n n  Principles of Principles of Operation Operation – –  Velocity Meter Velocity Meter – –  The faster the gas The faster the gas flows through the flows through the meter, the faster the meter, the faster the rotor turns. rotor turns.

Turbine Meter Turbine Meter 

n n  Gas velocity Gas velocity increases as the increases as the diffuser decreases the diffuser decreases the cross cross­ ­sectional area sectional area of flow.  This of flow.  This improves low end improves low end performance of the performance of the meter. meter.

Turbine Meter Turbine Meter 

Pressure (PSIG) 

3”­ 45º (SCFH) 

4” – 45º (SCFH) 

6” – 45º (SCFH) 

8” ­ 45º (SCFH) 

0.25  10,000  18,000  35,000  60,000 

50  44,000  80,000  154,000  265,000 

100  79,000  142,000  276,000  474,000 

200  150,000  271,000  526,000  902,000 

500  379,000  695,000  1,328,000  2,276,000 

Based on P atm = 14.37 psia & P base = 14.73 psia

Turbine Meter Turbine Meter 

n n Options Options – – High Frequency Inductive Pulser High Frequency Inductive Pulser – – Dual Rotor Dual Rotor ­ ­ Self Testing Self Testing – – Instrument Drive Instrument Drive – – Electronic Corrector Electronic Corrector

Turbine Meter Turbine Meter 

n n  Installation Installation – –  Recommended Recommended

Turbine Meter Turbine Meter 

n n  Typical Installation Typical Installation

Turbine Meter Turbine Meter 

n n Manufacturers Manufacturers – – Canadian Meter Canadian Meter – – Instromet Instromet – – Equimeter Equimeter – – Daniel Daniel

Metering Metering ­ ­ Types of Meters Types of Meters 

n n  A. Positive A. Positive Displacement Displacement – –  1. Diaphragm 1. Diaphragm – –  2. Rotary 2. Rotary – –  3. Wet Test 3. Wet Test 

n n  B. Inferential B. Inferential – –  4. Turbine 4. Turbine – –  5. Orifice 5. Orifice

Orifice Meters Orifice Meters 

n n  Q=C Q=C’ ’{(h {(h w w x (p x (p f f )} )} 1/2 1/2 

n n Where Where – –  Q = Volume MSCF Q = Volume MSCF – –  h h w w = Differential = Differential Pressure ( Pressure (“ “w.c.) w.c.) 

– –  p p f f = Static Pressure = Static Pressure (PSIA) (PSIA) 

– –  C C’ ’ = = F F b b xF xF r r xYxF xYxF pb pb xF xF tb tb xF xF tf tf x x F F g g xF xF pv pv xF xF m m xF xF a a xF xF l l

Metering Metering ­ ­ Types of Meters Types of Meters 

n n A. Positive Displacement A. Positive Displacement – – 1. Diaphragm 1. Diaphragm – – 2. Rotary 2. Rotary – – 3. Wet Test 3. Wet Test 

n n  Inferential Inferential – – 4. Turbine 4. Turbine – – 5. Orifice 5. Orifice – – 6. Other Methods 6. Other Methods

Other Methods Other Methods ­ ­ Ultrasonic Metering Ultrasonic Metering n n Manufacturers Manufacturers 

– – Instromet Instromet – – Daniel Daniel

Instrumentation Instrumentation 

n n  Electronic Correctors Electronic Correctors

Instrumentation Instrumentation 

n n Benefits of Electronic Devices Benefits of Electronic Devices – – Improved Accuracy ( Improved Accuracy (+ + 0.5%) 0.5%) – – Ease of Calibration Ease of Calibration – – Acquire, Process, Store and Send Data Acquire, Process, Store and Send Data – – Audit Trail Audit Trail – – Reports and Alarms Reports and Alarms – – Communication Options Communication Options

Thank you! 

Any questions??