книги / Приборы и средства учета природного газа и конденсата
..pdfРис. 60. Погружной турбинный преобразователь местной скорости потока. ,а — структурная схема; б — внешний вид.
преобразователя электрических сигналов этого прибора ана логична схеме, показанной на рис. 58, а. Для извлечения пре образователя / из трубопровода прибор снабжается пробко вым краном 3.
Турбинные погружные преобразователи местной скорости потока выпускаются фирмами «Флоу Митерс» (Великобрита
ния), комбинатом |
ММГ-АМ |
(ВНР) и др. для трубопроводов |
‘С диаметрами до |
1400 мм, |
работающих при давлениях до |
100 кгс/см2. Диаметр ротора погружного преобразователя 50 мм. Диапазон измерения скоростей газа от 1 до 27 м/с, а жидко сти— от 0,3 до 14 м/с. Погрешность предварительно отградуи рованных преобразователей не превышает 2%- Выходная час тота преобразователей при измерении расхода газа от 0 до 3000 Гц, а при измерении расхода жидкостей — от 0 до 1500 Гц. Внешний вид преобразователя показан на рис. 60, б.
Для тех случаев, когда отсутствует электропитание, нахо дят применение и механические турбинные счетчики, содержа щие турбинку и механический счетчик оборотов.
Схема механического турбинного счетчика жидкости пока зана на рис. 61. Такой счетчик содержит турбинку 14, свободно вращающуюся в подшипниках 13, 15 корпуса 19, шестерни 16, 17, магнитные полумуфты 11, 12 коноид 9, фрикционное коль цо 21, ролик 3, шестерни 5, 6 и механический счетчик оборо тов 7.
Счетчик работает следующим образом. Вращение турбинки 14 под действием потока жидкости с расходом Q через ше стерни 16, 17, магнитные полумуфты И, 12 передается коноиду
Щ Зак. 1626 |
161 |
9 через немагнитную стенку 2 0 . Коноид 9 жестко связан с осью полумуфты 11 и свободно вращается в подшипниках 8 . Вра щение коноида через фрикционное кольцо 2 1 передается ро лику 3, установленному в подшипниках 4, и далее через ше стерни 5,6 — входному валу счетчика оборотов 7.
Смещение кольца 2 1 вдоль оси ролика 3 под действием регулировочного винта 2 и вилки 1 обеспечивает удобную ре гулировку верхнего предела измерения счетчика, необходимую для его настройки. Весь механизм счетчика размещается в кор пусе 1 0 , герметично отделенном от потока жидкостей стенкой 20. Для формирования потока до и после турбинки 14 уста навливаются обтекатели 18.
Существенное повышение долговечности турбинных преоб разователей обеспечивается периодической смазкой подшип ников турбинки. С этой целью на внешней стороне корпуса преобразователя устанавливается ручной плунжерный насос с резервуаром для смазки. При ручной подкачке смазка из на соса по трубопроводам подводится в подшипники турбинки, создавая благоприятные условия для ее работы. При правильно выбранных конструкции и режиме работы турбинки подкачка смазки производится не чаще 1 раза в месяц.
162
Рис. 62. rlopOAoyjioBHtejik Для турйиниых расходомеров и счетчиков.
Практика эксплуатации турбинных счетчиков различных типов при измерении расхода и количества газа и жидкости показала, что имеют место случаи частого выхода их из строя из-за поломки лопастей и валов турбин, связанных с попадани ем в полость преобразователя кусков горной породы, металличе ских предметов и т. п. Для предотвращения указанных поло мок необходимо перед турбинным преобразователем устанав ливать фильтр-породоуловитель, вариант исполнения которого представлен на рис. 62.
Породоуловитель содержит входной патрубок 2 и выход ной 4, расширительную камеру 1 с сеткой 6 и отражателем 5. Камера закрывается фланцами 3 и 8 . На фланце 8 установлен ряд пластин 7, служащих для задержания крупных частиц породы и других предметов.
В расширительной камере 1, выполненной из отрезка трубы большего, чем трубопровод, диаметра с установленной сеткой 6 и отражателем 5, происходит резкое расширение потока. Вследствие этого скорость потока в ней уменьшается и круп ные частицы породы и другие предметы, ударяясь об отража тель 5, скапливаются на дне породоуловителя. Очистка породоуловителя производится при сбросе давления из трубопровода и снятии фланца 8 .
Схема монтажа турбинного счетчика жидкости с фильтромпородоуловителем на его входе приведена на рис. 63. Фильтрпородоуловитель 2 со счетчиком 3 устанавливаются парал лельно основному трубопроводу 6 . При включении счетчика
11 |
163 |
Рнс. 64. Устройство турбинного счетчика газа с механическим корректором по темпе ратуре и давлению.
в работу байпасный кран 5 закрыт, а краны 1 и 4 открыты. Для очистки породоуловителя, а также монтажа и демонтажа счетчика 3 краны 1 и 4 закрывают, а кран 5 открывают. При этом поток жидкости проходит по трубопроводу 6 .
Турбинный счетчик газа с механическим корректором по температуре и давлению. Для измерения объема прошедшего по трубе газа в ряде случаев находят применение турбинные счетчики с механическим корректором по температуре и дав лению.
164
Устройство турбинного счетчика газа с механическим кор* ректором по температуре и давлению показано на рис. 64. Та кой счетчик содержит турбину 26, корпус 2, зубчатую передачу 3, две магнитные полумуфты 25, фрикционные ролики 7, 24, ко ноид 5, подвижные фрикционные кольца 8, 23, рычаги 12—15, 17, 18, манометрическую пружину 11 коррекции давления суказателем рабочего давления 10, манометрическую пружину 21 коррекции температуры с указателем температуры 22, капил ляром 9 и термобаллоном 1, а также счетчик прошедшего че рез прибор объема газа 19.
Подача давления газа в полость манометрической пружи ны 21 производится по трубке 28 с вентилем 27, а темпера тура газа вводится с помощью герметичной системы «термо баллон 1— капилляр 9 и манометрическая пружина 11», пред ставляющей собой жидкостный манометрический термометр. Ролики 7 и 24 с коноидом 5 имеют возможность вращения в опорах 6.
Под действием потока газа происходит вращение турбины 26 с частотой вращения, пропорциональной расходу газа Q. Это вращение посредством зубчатой передачи 3 и магнитных полумуфт 25 через герметичную стенку 4 корпуса 2 передается ролику 24 и далее через кольцо 23, коноид 5, кольцо 8 и ро лик 7 — входному залу механического счетчика оборотов 19.
В среднем положении колец 23 и 8 частота вращения вход ного вала счетчика оборотов 19 пропорциональна объемному расходу газа при расчетных значениях давления газа р и тем пературы Т в измерительном трубопроводе. Для коррекции по казаний объемных счетчиков газа при изменении температуры и давления счетчик оснащен механическим корректором, со держащим манометрический термометр и манометрическую пружину.
При изменении температуры газа Т в трубопроводе изме няется давление жидкости в герметичной системе манометриче ского термометра «термобаллон 1 — манометрическая пружина 11», что приводит к смещению фрикционного кольца 23 вдоль оси ролика 24 посредством рычагов 12, 14. Изменение давления газа р в трубопроводе, подаваемого в полость манометриче ской пружины 21, приводит к смещению фрикционного кольца 8 вдоль оси ролика 7 посредством рычагов 18, 17, 15 и 13.
Смещение кольца 23 относительно ролика 24, а кольца 8 относительно ролика 7 приводит к изменению скорости вход ного вала счетчика 19 прямо пропорционально изменению дав ления газа р в трубопроводе и обратно пропорционально тем пературе газа Т. При этом показания счетчика 19 пропорцио нальны объему прошедшего через счетчик газа VH> приведен ному к нормальным условиям и определяемому формулой (212).
Винты 16 и 20, а также набор отверстий в рычагах 12 и 17 служат для регулировки пределов измерения каналов темпе-
165
Рис. 65. Внешний вид турбинного счетчика газа с механическим корректором по тем пературе и давлению.
ратуры и давления посредствсш изменения передаточного от ношения рычажных механизмов.
Внешний вид турбинного счетчика газа с механическим кор ректором по температуре и давлению показан на рис. 65.
Счетчик смонтирован в корпусе 8, на котором установлен корректор 3. Давление газа р подается в корректор 3 по тру бопроводу 4, а термобаллон манометрического термометра со единен с манометрической пружиной коррекции по темпера туре капилляром 5.
Для измерения объема прошедшего через прибор газа в ра бочих условиях служит счетчик 2. На внешней, стороне кор пуса 8 расположен масляный насос 1 с ручной подкачкой, слу жащий для подачи смазки в опоры турбины, что существенно повышает долговечность работы счетчика. Подача масла в опо ры турбины по трубопроводу 7 производится при качании ручки 6.
Турбинные счетчики газа с механическим корректором вы пускаются рядом зарубежных фирм, таких как «Инстромет» (Бельгия), «Ромбах» (ФРГ), «Роквелл» (США) и др., с услов ными диаметрами от 50 до 250 мм и рассчитаны на условные давления 6, 16, 25 и 75 кгс/см2. Диапазоны измеряемых рас ходов таких счетчиков лежат в пределах 0—1000; 0—1600; 0—2500; 0—4000 и 0—5000 м3/ч. Погрешность турбинных рас ходомеров составляет 0,25—1%.
Рис. |
66. |
Схема |
монтажа |
турбинного счетчика газа с |
механическим корректором по |
|
температуре и давлению |
на |
газораспределительной станции с обеспечением возможно |
||||
сти |
его |
поверки |
в условиях |
эксплуатации с помощью |
сопел критического истечения. |
Схема монтажа турбинного счетчика газа с механическим корректором по температуре и давлению на газораспредели тельной станции с обеспечением возможности его поверки в условиях эксплуатации соплом критического истечения при ведена на рис. 66.
Счетчик газа 4 устанавливают на байпасной линии после регулятора давления первой ступени 1 и подключают к основ ному трубопроводу 11 с помощью вентилей 2 и 10 при закры тых вентилях 12, 5 и 8. Для повышения долговечности счетчика перед ним размещают фильтр-породоуловитель ' 3. Образцо вое сопло критического истечения 7 с манометром 6 уста навливают последовательно со счетчиком 4 параллельно регу лятору давления второй ступени 9.
В |
рабочем состоянии поток |
газа при открытых |
вентилях |
2, 10 |
и закрытых вентилях 12, 5 |
и 8 проходит через |
регулятор |
давления 1, вентиль 2, счетчик 4, вентиль 10, регулятор дав ления второй ступени 9 и далее на выход газораспределитель ной станции. При поверке счетчика вентиль 10 закрывают, а вентили 5 и 8 открывают. При этом поверяемый счетчик 4 оказывается последовательно включенным с соплом 7, благо
даря |
чему весь поток газа |
проходит через указанное сопло. |
|
Режим работы регулятора давления второй ступени 9 |
дол |
||
жен |
обеспечивать режим |
критического истечения через |
соп |
ло 7. |
При критическом режиме истечения газа через |
сопло |
7 расход газа через него, принимаемый за образцовый, опре деляется по формуле (173), а погрешность измерения — по формуле (203).
Коррекция показаний турбинных счетчиков с помощью электронных корректоров по температуре, давлению и плот ности газа. При использовании турбинных счетчиков с частот ным или токовым выходными сигналами для автоматического приведения газа к нормальным условиям их необходимо до полнять преобразователями фактической плотности газа в ра бочих условиях или преобразователями температуры и давле-
167
Рис. 67. Структурные схемы турбинных расходомеров.
а —с коррекцией по температуре и давлению; б — с коррекцией по плотности газа в рабочих условиях.
ния, а также электронным автоматическим вычислительным устройством, решающим одно из следующих уравнений:
|
|
<2м = Qvp; |
|
|
(218) |
|
Q„ = Qvp / Рн; |
|
|
(219) |
|
|
QH = |
QVPTHI (PnTZ), |
|
(220) |
|
где QH— расход |
газа, |
приведенный |
к нормальным |
условиям, |
|
м3/ч; Qv — объемный |
расход газа в рабочих условиях, |
м3/ч; |
|||
Qм — массовый |
расход |
газа, кг/ч; |
р — фактическая |
плотность |
|
газа в рабочих |
условиях, кг/м3; рн — плотность газа |
при |
нор |
мальных условиях.
Структурная схема устройства, реализующего формулу (218), представлена на рис. 67, а. Она содержит преобразова тель фактической плотности газа 7, турбинный преобразова тель расхода /, блоки нормирования сигналов 3 и 5, множи тельное устройство 4, счетчик количества газа с указателем мгновенного расхода 6 и индукционный преобразователь 2.
При реализации схемы, приведенной на рис. 67, а, счетчик 6 может быть отградуирован в единицах массы (кг), а измери
ла
тель мгновенного расхода — в единицах массового расхода (кг/с или кг/ч).
Структурная схема приведения показаний турбинных рас ходомеров к нормальным условиям с использованием преобра зователей давления и температуры, реализующая формулу (220), приведена на рис. 67, б. Она содержит преобразователи температуры и давления 1 и 4, турбинный преобразователь|расхода 6, блок нормирования сигналов 2, множительно-делитель ное устройство 3 и счетчик количества газа 5 с указателем мгновенного расхода.
При реализации схемы, приведенной на рис. 67, б, счет чик 5 может быть отградуирован в кубических метрах, а изме-.. ритель мгновенного расхода — в единицах объемного расхода, приведенных к нормальным условиям.
7.4. ОТСЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ СЧЕТЧИКОВ
Для отсчета объема или массы прошедшего газа или жид кости в интеграторах расхода и объемных счетчиках приме няют в основном шестиили восьмиразрядные цифровые деся тичные счетчики оборотов либо электромеханические счетчики электрических импульсов с различными размерностями и мас штабными коэффициентами. В последнее время находят широ кое применение многоразрядные электронные счетчики элект рических импульсов с запоминанием показаний при кратко временных или длительных исчезновениях электрического пи тания.
Достоинством указанных счетчиков является возможность цифрового отсчета накопленных значений объема или массы прошедшего через них вещества с высокой точностью (до одной единицы младшего разряда независимо от значений накоплен ного на счетчике числа), заданных числом оборотов выходного вала объемного счетчика или числом выходных импульсов ин теграторов расхода (от 0 до 999 999 при использовании шести разрядного счетчика или от 0 до 99 999999 при использовании восьмиразрядного счетчика), а также сохранность накопленной информации в течение неограниченного времени независимо от наличия электропитания.
Ниже рассмотрены различные типы многоразрядных счет чиков.
Цифровые барабанные счетчики оборотов. Предназначены для измерения суммарного накопленного угла поворота вала и цифровой индикации этого угла. Счетчики выполняются с по нижающей дискретной десятичной передачей, имеющей пере даточное отношение между двумя соседними барабанами, рав ное 1: 10. Схема многоразрядного счетчика оборотов показана на рис. 68. Такой счетчик содержит несколько цифровых ба-
169
Рис. 68. Многоразрядный цифровой барабанный счетчик оборотов.
рабанов (обычно 6 или 8), на боковой поверхности которых нанесены десять цифр — от 0 до 9.
Зубчатая передача между соседними барабанами выпол нена таким образом, что при полном обороте ведущего бара бана последующий ведомый барабан дискретно поворачивается на 1/10 оборота. Известные конструкции счетчиков, как, на пример, счетчик, показанный на рис. 68, а, содержит несколько цифровых барабанов, один из которых (младшего разряда) 5
жестко |
соединен с |
входным |
валом 6 , а остальные |
(старших |
разрядов) свободно |
сидят на нем. Торцевые поверхности ба |
|||
рабанов |
снабжены |
с одной стороны двадцатью зубьями 7, |
||
а с другой — двумя |
цилиндрическими выступами 8 , между ко |
|||
торыми |
расположен |
паз 9 |
(рис. 68, б), частично |
заходящий |
на цилиндрическую поверхность барабана. Каждая пара ба рабанов соединена между собой трибом 2 , имеющим восемь зубьев. Зубья 4 этого триба уменьшены через один по ширине таким образом, что они свободно заходят в пространство меж ду барабанами и передают вращение от цилиндрических вы
ступов |
(zi = 2 ) ведущего |
барабана |
зубьям |
ведомого |
(z2 = 20). |
|
Широкие зубья 3 триба 2 |
скользят |
по наружной |
поверхности |
|||
барабана 5, обеспечивая |
фиксацию |
триба |
после |
расцепления |
||
с выступами 8 . Паз 9 служит для |
захода |
в него |
широкого |
|||
зуба 3 |
триба при его вращении. Отсчет показаний |
произво |
дится через смотровое окно экрана 1. В исходном положении все барабаны установлены таким образом, что в смотровом окне экрана 1 видны нули.
Счетчик работает следующим образом. Входной вал пово
рачивает |
ведущий барабан 5 младшего |
разряда в |
сторону |
|
возрастания |
его показаний. При этом |
широкие |
зубья 3 |
|
(рис. 68, |
б) |
скользят по цилиндрической |
поверхности |
бараба |
на 5, которая препятствует самопроизвольному повороту триба. По завершении оборота первый по ходу выступ 8 сцепляется
170