книги / Приборы и средства учета природного газа и конденсата

мости от их числа, наличия в них остатка газа, гидравличе­ ского сопротивления подводящих трубопроводов, типа запор­ ной арматуры, возможности выпадения твердых кристаллогид­ ратов в трубопроводе и арматуре заправочной линии при не­ достаточной подготовке газа может лежать в пределах от 5 до 30 мин.

Как видно из характеристики процесса заправки газом, его расход и давление меняются в широком диапазоне, что крайне затрудняет использование для измерения расхода газа метода переменного перепада давления на сужающем устройстве как при докритическом, так и при критическом режиме истечения.

В связи с особенностями процесса заправки баллонов авто­ мобиля для измерения объема заправляемого газа могут быть использованы следующие методы определения объема газа, на­ ходящегося под высоким давлением:

—метод определения объема газа по известному объему баллонов, параметрам газа, а также начальному и конечному давлению газа в баллонах;

—метод измерения объема газа, приведенного к нормаль­ ным условиям, по показаниям скоростных расходомеров и пре­ образователей плотности газа в рабочих условиях с автомати­ ческим вычислением расхода и объема газа по известным фор­

мулам;

—метод измерения объема газа с использованием объем­ ных счетчиков газа высокого давления с автоматическим кор­ ректором по плотности газа в рабочих условиях;

—метод измерения массы газа путем взвешивания, изме­ рения массового расхода и др.

Ниже рассматриваются методы и средства учета газа, на­ шедшие применение при определении объемов заправляемого в автомобили сжатого природного газа.

Метод определения объема газа по известному объему бал­ лонов, параметрам газа, а также начальному и конечному давлению газа в баллонах. Объем заправленного в баллоны автомобиля природного газа, приведенный к нормальным усло­ виям, может быть определен по известному значению объема

201

баллонов, а также начальному и конечному давлениям и тем­ пературам газа в баллонах:

правки) и конечный (после заправки) объемы газа в балло­ нах, приведенные к нормальным условиям, м3.

давлении ру и температуре Т\\ р„ — нормальное давление, рав­ ное 1,0332 кгс/см2; Ти— нормальная температура, равная 293 К.

Конечный объем газа в баллонах после заправки определя­ ется формулой

где р2 — абсолютное давление газа в баллонах после заправки,

в формулу (239), получаем выражение для определения объема заправленного в баллоны газа:

- Г„, = nV, . (242)

Значения коэффициентов сжимаемости Z\ до заправки при давлении р\ и температуре Т\ и Z2 (после заправки) при тем­ пературе Т2 и давлении р2 рассчитываются по формулам (46) — (63).

Как видно из формулы (242), для вычисления объема газа при заправке автомобиля необходимо вводить в вычислитель объема на АГНКС число баллонов п и объем одного баллона Уб для каждого заправляемого автомобиля, а также измерять давление р\, р2 и температуру Т\, Т2. Вычислитель должен так­ же осуществлять автоматическое вычисление по формулам (46)—(63) коэффициента сжимаемости газа Z\ по измеренным значениям р\ и Т\ и коэффициента сжимаемости Z2 по значе­ ниям р2 и Т2.

202

С допустимой точностью можно принять, что температура газа в баллонах автомобиля Гг до заправки равна температуре окружающего воздуха. Измерение же температуры газа в бал­ лонах Г2 после заправки представляет определенные трудно­ сти, так как для ее измерения требуется установка электриче­ ского преобразователя температуры газа в баллоны автомо­ биля.

Вто же время температуру газа после заправки Г2 можно

сдопустимой точностью вычислить, полагая, что заправляе­ мый газ также имеет температуру окружающего воздуха и теп­ лообмен баллонов с окружающей средой невелик из-за непро­ должительности заправки, по формуле

где С — постоянная Джоуля, значения которой лежат в преде­ лах от 0,2 до 0,5°С/(кгс/см2) и уточняются на месте эксплуа­ тации АГНКС.

Подставив значение Г2 из формулы (238) в формулу (237), получаем

Формула (244) может быть принята за основу для вычис­ ления объема газа, заправляемого в баллоны автомобиля по известным значениям числа баллонов, объема одного баллона, а также по измеренным давлениям р\, р2 и температуре окру­ жающего воздуха.

Для практической реализации формулы (244) при вычис­ лении объема заправляемого газа каждая газораздаточная ко­ лонка должна быть оснащена электрическим преобразователем давления газа с диапазоном измерения от 0 до 250 кгс/ем2 и выходным унифицированным токовым сигналом, например типа «Сапфир», а на АГНКС устанавливается один термопреобра­ зователь температуры, измеряющий температуру окружающего воздуха. Выходной сигнал указанного преобразователя вводит­ ся в вычислитель расхода. Плотность газа в нормальных усло­ виях рн, необходимая для вычисления коэффициентов сжимае­ мости, вводится в вычислитель вручную ежесуточно.

При заправке автомобиля оператор вводит вручную в вы­ числитель паспортные данные автомобиля (число баллонов и объем одного баллона). Все остальные измерения и вычисле­ ния производятся автоматически. При подключении к балло­ нам заправочного шланга автоматически измеряется давление Pi и вычислитель определяет начальный объем VHt, который хранит в своей памяти до завершения процесса заправки. При достижении конечного давления (200 кгс/см2) происходит вы­ числение конечного объема Кв2, температуры Т2 по формуле (243) и затем заправленного объема Ув по формуле (239).

203

Турбинный счетчик заправляемого в автомобиль сжатого газа с автоматической коррекцией по плотности газа в рабо­ чих условиях. Для измерения объема сжатого газа, заправляе­ мого в автомобили на АГНКС, может быть использован тур­ бинный счетчик с автоматической коррекцией показаний по плотности газа в рабочих условиях. При этом объем заправ­ ленного газа определяется по формуле

правляемого газа в рабочих условиях; р — плотность газа в ра­ бочих условиях; рн— плотность газа при нормальных условиях; С — коэффициент преобразования счетчика.

Структурная схема турбинного счетчика сжатого газа, за­ правляемого в автомобили на АГНКС, с автоматической кор­ рекцией по плотности газа в рабочих условиях приведена на рис. 86.

Счетчик содержит крыльчатку 8 , установленную в опорах Я индукционный преобразователь 3, вибрационно-частотный пре­ образователь плотности газа в рабочих условиях 1 и вторич­ ный электронный прибор 2 с цифровыми индикаторами заправ­ ленного объема и стоимости газа. Выход вторичного прибора может соединяться с цифропечатающим устройством. Турбин­ ный преобразователь 8 , 9, 3 с преобразователем плотности 1 размещены в корпусе 10, устанавливаемом вертикально. Вход

налы 11. Вторичный электронный прибор 2 счетчика обеспечи­ вает автоматическое решение выражения (245), отсчет объема заправленного в автомобиль газа, вычисление накопленного объема отпущенного газа по газораздаточной колонке, цифропечать на ленте с выдачей водителю чека, с указанием номера машины, даты и времени заправки, а также объема и стоимо­ сти отпущенного газа. Погрешность описанного счетчика не превышает 0,5—1%.

Средства поверки счетчиков газа, заправляемого в автомо­ били на АГНКС. Поверка счетчиков газа, заправляемого в ав­ томобили на АГНКС, может быть достаточно просто осуществ­ лена методом взвешивания на платформенных весах группы незаполненных и заполненных при рабочем давлении автомо-

204

Рис. 86. Структурная схема турбинного счетчика сжатого газа, заправляемого в авто­ мобили на А Г Н К С , с автоматической коррекцией по плотности газа в рабочих усло­ виях.

бильных баллонов. При этом масса заполняющего баллоны газа определяется как разность результатов взвешивания за­ полненных и незаполненных газом баллонов:

где Мт— масса заправленного в баллоны газа, кг; Мб.г — масса баллонов, заполненных газом, вг; Мб — масса баллонов, кг.

Объем газа в указанных баллонах, приведенный к нормаль­ ным условиям, может быть определен по формуле

где V„—объем газа, заправленного в баллоны установки, при­ веденный к нормальным условиям, м3; рн— плотность газа

205

оВкод

правляемого в автомобили, приведена на рис. 87. Устройство содержит поверяемый счетчик газа 1 с гибким заправочным шлангом 3, платформенные весы 5, на которых уложены авто­ мобильные баллоны 6 по 50 л с заправочной головкой 4, а так­ же ресиверы 7 со сжатым газом, подача которого в баллоны б осуществляется включением электромагнитного клапана 1 0 . Автоматическое поддержание заданного давления газа на вы­ ходе ресиверов осуществляется с помощью регулятора давле­ ния 9. Контроль давления газа в ресиверах производится с по­ мощью манометра 8 , а давления на выходе поверяемого счет­ чика— с помощью манометра 2. Гибкий шланг 3 оснащен ци­ линдрическим наконечником, обеспечивающим герметичное со­ членение заправочного шланга с заправочной головкой.

Для поверки могут быть использованы многопредельные платформенные весы типа РП-600Ц-135 грузоподъемностью до 600 кг с погрешностью взвешивания до 0,1 кг. Весы осна­ щены ручным переключателем диапазона взвешивания с ком­

чателем диапазона весов компенсируется масса незаполненных баллонов и устанавливается на весах условный нуль. Включе­ нием клапана 10 сжатый газ с давлением 220—250 кгс/см2 из ресиверов 7 последовательно подается в поверяемый счетчик 1,

206

^лава 9

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ ПРИБОРОВ УЧЕТА ГАЗА И КОНДЕНСАТА

9.1. МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ АТТЕСТАЦИЯ ПУНКТОВ УЧЕТА ГАЗА И КОНДЕНСАТА

Все вновь вводимые и находящиеся в эксплуатации пункты учета природного газа и жидкого углеводородного конденсата подлежат метрологической аттестации в органах Госстандарта с целью определения погрешности измерения расхода и количе­ ства прошедшего по трубопроводу газа или конденсата.

Метрологической аттестации подлежат как измерительные трубопроводы с сужающими устройствами и импульсными ли­ ниями для отбора давлений, так и все измерительные приборы, служащие для определения расхода или количества (объема, массы) газа или конденсата (дифманометры, манометры, тер­ мометры, измерители плотности, нормирующие преобразовате­ ли, вычислители расхода, расходоизмерительные комплексы с использованием ЭВМ, включая средства дистанционной пе­ редачи результатов измерения и другие приборы).

Погрешность преобразования расхода газа или конденсата в перепад давлений на стандартных и специальных сужающих устройствах, а также параметры измерительных трубопрово­ дов определяются расчетным путем и измерением геометриче­ ских размеров трубопроводов и сужающих устройств, а погреш­ ности измерительных приборов—экспериментальным путем, сличением показаний образцовых приборов, применяемых при проверке, с показаниями поверяемых (рабочих) приборов.Сум­ марная погрешность пункта учета газа или конденсата, опреде­ ляемая погрешностями измерительных трубопроводов с сужа­ ющими устройствами и погрешностями измерительных прибо­ ров, рассчитывается по формулам (95)—(96). При использо­ вании многониточных пунктов учета эта погрешность снижа­ ется и рассчитывается по формуле (206).

При испытаниях и поверке приборов следует иметь в виду, что погрешность образцового средства измерения должна быть в 3—5 раз меньше погрешности поверяемого прибора. По ре­ зультатам расчетов и экспериментальных измерений, прове­ денных при поверке приборов, определяется суммарная пре­ дельная погрешность пункта учета, которая заносится в акт метрологической аттестации. Межповерочный интервал расхо­ домеров устанавливается ГОСТ 8.002—71.

Аттестация может быть также проведена и досрочно по тре­ бованию поставщика или потребителя газа при наличии рас-

208

хождений в результатах определения расхода и количества газа или конденсата.

Ниже описываются образцовые приборы и средства, при­ меняемые при поверке приборов пункта учета газа и конден­ сата.

9.2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ ДИФМАНОМЕТРОВ-РАСХОДОМЕРОВ

Наиболее простыми и достаточно точными приборами, при­ меняемыми для поверки дифманометров-расходомеров, явля­ ются двухтрубные стеклянные манометры, заполняемые водой или ртутью и подключаемые к плюсовой камере поверяемого дифманометра. При этом минусовая камера поверяемого диф­ манометра соединяется с атмосферой. Измеряемое давление определяется разностью столбов жидкости Я в трубах жидкост­ ного манометра и рассчитывается по формулам (136) и (138).

Схема устройства для поверки дифманометров с исполь­ зованием жидкостных манометров приведена на рис. 88. Уст­ ройство содержит источник давления газа 1 (баллон со сжа­ тым газом, ручной насос с небольшим ресивером, компрессор и др.), регулируемый редуктор давления 2 , пневматический дроссель 3, поверяемый дифманометр 4 и двухтрубный жид­ костный манометр 5. Высота труб жидкостного манометра Я i должна быть примерно в 2 раза больше максимальной рабочей высоты разности столбов жидкости Я. Редуктор 2 обеспечивает снижение, регулирование и стабилизацию давления питания р на входе дифманометра 4 в пределах от 0 до 1 кгс/см2, что вполне достаточно для поверки большинства применяемых на пунктах учета газа дифманометров.

Достоинством жидкостных двухтрубных манометров явля­ ется то, что погрешность измерения у них постоянна и равна примерно ± 1 мм столба жидкости. Эта погрешность может быть снижена и доведена до 0,3 мм за счет применения спе­ циальных устройств (нониусов и т. п.). Высота труб Н\ жид­ костных манометров колеблется от 200 мм до 2 м и более.

воздушные манометры, применяемые для поверки дифманомет­ ров путем подачи одностороннего давления воздуха в плюсо­ вую камеру поверяемого дифманометра.

Схема грузопоршневого манометра «Аметек» (США) с пла­ вающей в потоке шариковой заслонкой приведена на рис. 89. Такой манометр содержит свободно взвешенную в потоке воз­ духа шариковую заслонку 7, на которой установлено нагрузоч­ ное устройство 9 с грузом ЯД Шариковая заслонка 7 располо­ жена над соплом 8 , и сила ее тяжести уравновешивается дав­ лением струи питающего воздуха, выходящего из сопла 8 .

Сжатый воздух с давлением р от источника давления под­ водится к трубке 6 через дроссель 5 и поступает в плюсовую

Сброс в атмосферу

1И

р - 0 +1кгс/смг

1

'■1'%-JJ Р- «

Рис. 88. Схема устройства для поверки дифманометров с использованием жидкостных манометров.

камеру поверяемого дифманометра 1 через штуцер 3 и на вы­ ход сопла 8 . При достижении равенства усилия струи воздуха, выходящей из сопла 8 , суммарной силе тяжести шариковой за­ слонки 7, нагрузочного устройства 9 и груза 10 давление воз­ духа рвых на входе поверяемого дифманометра 1 будет одно­ значно зависеть от общей массы трех перечисленных элемен­ тов. При данном способе поверки минусовая камера дифмано­ метра сообщается с атмосферой посредством штуцера 2 .

Манометр 4 служит для индикации выходного давления. Грузопоршневой манометр «Аметек» обеспечивает формирова­ ние выходного давления воздуха в пределах от 0 до 0,625 кгс/см2 с погрешностью не более 0,025%- Давление пи­ тающего воздуха манометра «Аметек» лежит в пределах от 2 до 7 кгс/см2.

Отечественной промышленностью разработан и выпускается образцовый грузопоршневой манометр типа МП-2,5, обеспечи­ вающий формирование с высокой точностью выходного давле­ ния воздуха заранее заданной величины, определяемой массой

грузами 1 1 , источник сжатого воздуха с давлением р, подклю­ чаемый к описываемому манометру через вентиль 34, а также вспомогательное оборудование — воздушный компрессор 37 с поршнем 38 и маховиком 39, масляный компенсатор 32, на­ полнительную воронку 2 0 , запорные вентили и соединительные трубопроводы. Для улучшения визуального отсчета манометр снабжен оптической системой контроля положения тор ца 1

210