книги / Приборы и средства учета природного газа и конденсата

значений а для всех способов отбора с погрешностью, не пре­ вышающей 0,2—0,3% в указанном диапазоне изменения мо­ дуля т. При 0 ,5 < т< 0 ,7 коэффициенты для разных спо­ собов отбора различны и их необходимо учитывать (рис. 11).

давлений в местах отбора, что уменьшает влияние засорения, загрязнения и шероховатости трубы на коэффициент расхода сужающего устройства. При фланцевом и угловом способах из-за большой крутизны кривых давления в местах отбора имеется сильная зависимость измеряемого перепада давления от диаметра отверстий для отбора давления и их расположе­ ния. В связи с этим допуск на диаметр отверстий для отбора давления при угловом способе составляет (0,01-7-0,02)1), в то время как допуск на расстояния /] и /2 до соответствующих то­ чек отбора по методу суженной струи— (0,14-0,2)1). Значи­ тельным достоинством углового способа перед другими явля­ ется возможность применения кольцевых камер для отбора средних давлений до и после сужающего устройства.

2.2. КОНСТРУКЦИИ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

В настоящее время практически на всех пунктах учета газа в качестве сужающих устройств используются диафрагмы,уста­ новленные между фланцами трубопровода или в специальных камерах. Это объясняется тем, что изготовление и монтаж диа­ фрагм значительно проще, чем других типов сужающих уст­ ройств, как, например, сопел, сопел Вентури, труб Долла идр.

Конструкции и основные размеры стандартных измеритель­ ных диафрагм показаны на рис. 12.

На рис. 12, а приведена конструкция стандартной измери­ тельной диафрагмы с цилиндрическим отверстием диаметром d и острыми входными и выходными кромками. Входная кром­ ка отверстия измерительной диафрагмы считается острой, если

ред диафрагмой; ро— коэффициент Пуассона; <тв— предел проч­ ности при растяжении при рабочей температуре, кгс/см2; т — относительная площадь (модуль) сужающего устройства.

52

Рис. 12. Конструкции и основные размеры стандартных измерительных диафрагм.

ходить в коническую, как показано на рис. 12, б. Угол скоса <р конической части должен лежать в пределах от 30 до 45°. Тол­ щина цилиндрической части диафрагмы ец определяется выра­ жением

Перепад давления при угловом способе отбора давлений может отбираться либо с помощью косых отверстий, как пока­ зано на рис. 12, г, либо с помощью кольцевых камер, как по­ казано на рио. 12, в. Ширина кольцевой щели с (рис. 12, в), соединяющей камеру с трубопроводом, не должна превышать 0,03 D при т^ 0 ,4 5 , а при /я>0,45 должна удовлетворять усло­ вию

Размеры сечения камеры а и b выбираются из условия, что' площадь сечения камеры составляет не менее V2 площади се­ чения кольцевой щели шириной с, т. е.

в Правилах [И] и здесь не рассмотрены. Конструкции сужаю­ щих устройств приведены на рис. 13. На рис. 13, а показана конструкция сужающего устройства с диафрагмой 1, установ­ ленной непосредственно между фланцами и уплотненной гер-

53

метизирующими прокладками или кольцами 2 . Отверстия 4 и 5 служат для отбора давлений. Первое по потоку отверстие необходимо для отбора большего давления pi (плюсового), а за диафрагмой — меньшего рг (минусового). Давления могут отбираться либо непосредственно у диафрагмы (угловой от­ бор), либо на расстояниях 25,4 мм от плоскости диафрагмы (фланцевый отбор).

Могут быть использованы и другие способы отбора давле­ ний. Для удобства монтажа и демонтажа диафрагма иногда снабжается ручкой.

При диаметре трубопровода свыше 100 мм смена диафрагм в трубопроводе сопряжена со значительными трудностями, рвд-

54

занными с необходимостью раздвижения жестко смонтирован­ ного трубопровода. Для облегчения этой операции диафраг­ менные блоки снабжаются несколькими распорными болтами 3, устанавливаемыми между стяжными шпильками.

На рис. 13, б показаны два варианта установки диафраг­ мы 2 с помощью двух дополнительных дисков 4 с кольцевыми камерами для отбора давлений. Один вариант уплотнения плоской диафрагмы плоскими дисками показан в верхней ча­ сти рисунка, а другой, с уплотнением типа «выступ-впадина»,— снизу. Первый вариант более простой, однако уплотнение и центрирование относительно оси трубопровода сопряжены с определенными трудностями. Второй вариант с уплотнением типа «выступ-впадина» обеспечивает простое и надежное уплот­ нение с одновременным центрированием отверстия диафрагмы. Отверстия 1 и 3 служат для отбора давлений из кольцевых камер, а болты 6 предназначены для облегчения монтажа и демонтажа диафрагмы. Уплотнение диафрагмы 2 и дисков 4 обеспечивается герметизирующими прокладками 5.

Рассмотренные диафрагменные узлы широко применяются в трубопроводах диаметром от 50 до 700 мм. При диаметрах свыше 700 мм и давлениях 3—7,5 МПа установка диафрагм усложняется из-за большой жесткости трубопровода. Вместо диафрагмы в блок, показанный на рис. 13, б, может быть уста­ новлено сопло 2 (рис. 13, в) между дисками 1. Сопло Вентури можно устанавливать между фланцами (рис. 13, г) или вва­ ривать в разрыв трубопровода (рис. 13, д). Установка сопла Вентури 1 между фланцами (рис. 13, г) целесообразна при диаметре трубопровода меньше 700 мм, а при диаметре свыше 700 мм его рекомендуется вваривать в трубопровод (рис. 13, д). Большее давление р\ отбирается непосредственно на входе

всопло /, а меньшее р2 — в цилиндрической части сопла через отверстия 2 (рис. 13, г). Для повышения жесткости сварные сопла снабжаются ребрами жесткости 3. Меньшее давление Рг

вэтом случае также отбирается через отверстия 2 .

Благодаря высоким гидродинамическим характеристикам, обусловленным плавным очертанием профиля, сопло Вентури имеет малые потери давления, не создает условия для скопле­ ния перед ним конденсата, имеет малый износ рабочих поверх­ ностей, что обеспечивает его большую долговечность и высо­

ными проверками.

В последнее время ведется поиск сужающих устройств, об­ ладающих преимуществами перед общепринятыми конструк­ циями, прежде всего меньшими потерями давления. За рубежом с этой целью разработан ряд новых сужающих устройств, к которым относятся трубы Долла, Хупера и др.

55

Труба Долла (рис. 13, е) содержит трубопровод 1 с вход­ ным конусом 2 и выходным 4, между которыми расположена кольцевая щель 3, служащая для отбора минусового давления. В трубах Долла отсутствует плавный переход от сужения по­ тока к расширению, поэтому в месте резкого изменения направ­ ления потока (в области кольцевой щели 3) создается значи­ тельное разрежение, что увеличивает перепад давления Ар= р|—р2 при весьма малых невосстанавливаемых потерях давления рп. Трубы Долла выпускаются фирмой «Кент» (Ве­ ликобритания). В трубе Долла перепад давления в 2—2,4 раза больше, чем в трубе Вентури при одинаковом отношении d/D и равных расходах. Поскольку абсолютные потери давления

уних близки, отношение потерь давления к перепаду давления

утрубы Долла оказывается в 2 раза меньшим.

2.3. УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕВИЗИИ И СМЕНЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДИАФРАГМ

В процессе эксплуатации пунктов учета газа вследствие абразивного износа кромок и цилиндрической поверхности от­ верстия геометрические размеры диафрагмы могут изменяться, что приводит к появлению систематической погрешности изме­ рения расхода и количеств газа. В связи с этим измерительные диафрагмы пунктов учета газа должны периодически прове­ ряться с извлечением их из трубопровода. Однако извлечение диафрагмы из действующего трубопровода, находящегося под избыточным давлением газа, задача непростая.

При установке диафрагмы между фланцами для ее извлече­ ния измерительные трубопроводы должны быть снабжены не­ обходимым числом отсекающих кранов, обеспечивающих от­ ключение измерительного участка с диафрагмой от источника давления газа, а также осуществляющих сброс газа из трубо­ провода. После сброса газа диафрагма извлекается с помощью разжимных болтов.

Для облегчения монтажа и демонтажа диафрагм рядом за­ рубежных фирм, таких, как «Даниель», «Пеко Робинсон»,

и установку диафрагм как без сброса давления из измеритель­ ного трубопровода, например камеры «Сениор» фирмы «Да­ ниель», так и с предварительным сбросом давления — камеры «Пеко Робинсон».

Камера «Сениор» фирмы «Даниель» (рис. 14, а) содержит корпус 15, обойму 14 с диафрагмой 1 и рейкой 3, камеру 8 для вывода обоймы, передвижную крышку 1 0 с рейкой 1 1 , ше­ стерню 12 привода крышки, а также шестерни 2 и 4 для пере-1

56

Рис. 14. Камеры для смены и ревизии измерительных диафрагм.

мещения обоймы. Камера 8 сверху закрывается крышкой 5 с помощью опорной пластины 6 и винтов 7. Перепад давления отбирается через отверстия 13, расположенные на расстоянии

57

Диафрагму меняют следующим образом. Шестерней 12, на­ ходящейся в зацеплении с рейкой 1 1 , открывают вход в полость камеры 8 за счет смещения крышки 10. Затем с помощью ше­ стерни 2 и рейки 3 обойму 14 с диафрагмой перемещают вверх до зацепления рейки 5 с шестерней 4 и далее полностью вводят обойму с диафрагмой в полость камеры 8 . После этого закры­ вают крышку 1 0 и игольчатым вентилем 9 сообщают полость камеры 8 с атмосферой. Когда давление в камере 8 уравняется

сатмосферным, открывают крышку 5 и с помощью шестерни 4

ирейки 3 извлекают обойму 14. Установку этой обоймы с диа­ фрагмой выполняют в обратном порядке. Привод шестерен 2, 4 и 12 осуществляется с помощью специальных накидных ру­ кояток.

Камера «Пеко Робинсон» (рис. 14, б) содержит стальной литой корпус 2, измерительную диафрагму 1, кассету 5 и по­ воротный рычаг 3, на котором укреплена кассета 8 с диафраг­ мой 1. Корпус 2 снабжен поперечным пазом, в котором в рабо­

чем положении размещается кассета 8 с диафрагмой 1. Ры­ чаг 3 с укрепленной на нем кассетой имеет возможность пово­ рота вокруг оси 9. Для облегчения извлечения диафрагмы ка­ мера снабжена грузоподъемной талью 6 , подвешенной на пово­ ротном кронштейне 7. Крепление и герметизация кассеты 8 с диафрагмой 1 в корпусе 2 обеспечиваются с помощью при­ жимной планки 4 и болтов 5, ввинчиваемых в резьбовые от­ верстия корпуса 2. Для извлечения диафрагмы ослабляют болты 5, вынимают прижимную планку 4 и с помощью тали 6 поворачивают рычаг 3 вокруг оси 9, благодаря чему кассета с диафрагмой, укрепленные на рычаге 3, выходят из корпуса.

Камеры «Пеко Робинсон» выпускаются с условными диа­ метрами от 50 до 700 мм на давление до 7,5 МПа.

Внешний вид камеры «Сениор» фирмы «Даниель» показан на рис. 14, в, а камеры «Юниор» — на рнс. 14, г.

Применение камер типа «Сениор» без сброса давления из газопровода существенно облегчает монтаж и демонтаж диа­ фрагм и упрощает крановую обвязку пункта учета газа за счет уменьшения числа запорных кранов, необходимых для отклю­ чения измерительного участка трубопровода при проведении работ, связанных с монтажом или демонтажом диафрагмы.

Однако камеры типа «Сениор» являются весьма дорогостоя­ щими устройствами, особенно на большие диаметры (700 и 1000 мм), в связи с чем они не находят широкого применения. Более широко применяются камеры «Пеко Робинсон» или «Юниор» фирмы «Даниель» благодаря более простому устрой­ ству.

Весьма интересен способ установки диафрагмы в шаровых равнопроходных кранах, выпускаемых фирмой «Камко» (США). Эти краны обеспечивают извлечение диафрагмы через отвер-

58

стие, закрываемое крышкой, без сброса газа из измерительного трубопровода с одновременным его перекрытием (рис. 15).

фрагмы, ручку управления краном 3, штуцеры 4 и 6 для от­ бора давлений и уплотнительные кольца 5 и 7. Измерительная диафрагма 8 устанавливается в поперечном пазу шарового за­ твора 9. При открытом кране (рис. 15, б) она находится в ра­ бочем положении, а давления отбираются через отверстия шту­ церов 4 и 6 . При закрытом кране (рис. 15, а) шаровой затвор

мой кольцом 7. Внешний вид шарового крана с измерительной диафрагмой приведен на рис. 15, я.

59

2.4. ОБВЯЗКА ДИФМАНОМЕТРОВ-РАСХОДОМЕРОВ

Схема подключения дифманометра-расходомера к сужаю­ щему устройству с помощью трубных соединительных линий при измерении расхода газа приведена на рис. 16. Такая схема содержит трубопровод 3 с сужающим устройством 2 , сливные

Соединительные линии 5 прокладываются с наклоном 1:10 для исключения скопления в них жидкости. В конце соедини­ тельных линий 5 устанавливаются конденсатосборники 11 со сливными вентилями 12. Емкость 13 служит для сбора жидко­ сти при сбросе ее из конденсатосборников И. Соединительные линии при их длине более 25 м обычно выполняются стальными трубами диаметром 18—20 мм с толщиной стенки 2—2,5 мм. Для исключения замерзания жидкости или образования в ней твердых кристаллогидратов целесообразно импульсные линии теплоизолировать, а вдоль пучка линий прокладывать взрывобезопасный термокабель, обеспечивающий обогрев импульсных линий при пропускании через него электрического тока.

Вентили 4, 6 , 7, 9, 10 и 12 служат для подключения дифма-

ления, что может привести к выходу дифманометра из строя, должен строго соблюдаться следующий порядок подключения дифманометра к трубопроводу с давлением газа. При закры­ тых вентилях 4, 7, 9 и 10, а также сбросных вентилях 6 сна­ чала открывается уравнительный вентиль 9, соединяющий обе измерительные камеры дифманометра между собой, а затем последовательно открываются вентили 7, 10 и 4. После этого уравнительный вентиль 9 закрывается, вследствие чего на вход дифманометра 8 подается измеряемый перепад давлений. От­ ключение дифманометра производится в обратном порядке. Сначала открывается уравнительный вентиль 9, а затем после­ довательно закрываются вентили 7, 10 и 4.

В тех случаях, когда установка внутренних кольцевых ка­ мер для отбора давлений (рис. 12, в) затруднена или невоз­ можна, рекомендуется делать кольцевые отборы с помощью наружной трубчатой обвязки, как показано на рис. 17. От диа­ фрагмы 7, установленной в трубопроводе 1 , с помощью наруж­ ных трубок 2 и 6 отбираются давления Р\ и р2 (по четыре трубки на каждое давление). Трубки 2 отбора давлений от диафрагмы герметично связаны между собой парой кольцевых трубок 3 и 5, к которым присоединяются импульсные линии дифманометра. Для слива конденсата из соединительных линий предусматриваются конденсатосборники 8 со сливными венти-

60