Скорость распространения ультразвука

Нефтепродукт	Скорость ультра­звука при температуре + 10°С, м/с	Температурный коэффициент скорости ультра­звука при 10 °С, м/с
Бугульминская нефть (проба 2) 1418,5 3,88 Бугульминская нефть (проба 10) 1414,1 4,09 Мухановская нефть (проба 2) 1396,2 3,96 Мухановская нефть (проба 1 ) 1391,5 3,94 Девонская нефть (проба 1 ) 1374,5 3,87 Дизельное топливо зимнее (проба 108) 1370,6 3,91

При учете поправок на изменение скорости ультразвука в из­меряемой среде ультразвуковые счетчики могут измерять с пре­дельной погрешностью порядка 0,3 %.

Кроме рассмотренных четырех основных типов счетчиков, промышленное разви-тие получили электромагнитные счетчики. Эти счетчики измеряют электродвижущую силу, индуцируемую в потоке, пересекающем магнитное поле.

Поскольку электродвижущая сила возникает в движущемся в магнитном поле проводнике, этот метод применим только для электропроводных жидкостей. Для нефтей и нефтепродуктов, об­ладающих очень слабой электропроводностью, электромагнитные счетчики непригодны.

В калориметрических счетчиках в поток помещают тонкие чувствительные элемен-ты диаметром 5 мкм. Охлаждение чувстви­тельного элемента зависит от скорости потока. В опытных образ­цах достигнута погрешность измерения порядка 1,5 —2 %. Работа счет-чиков с использованием луча лазера аналогична ультразвуко­вым счетчикам и основана на изменении скорости луча в потоке — эффекте Допплера.

Основной метрологический характеристикой счетчика явля­ется коэффициент пропорциональности k, определяющий зависи­мость количества жидкости, прошедшей через счетчик, от частоты вращения ротора (для объемных и турбинных счетчиков) или от частоты возникновения вихрей для вихревых счетчиков. Значение коэффициента соответ-ствует числу импульсов на единицу объема жидкости и называется фактором счетчика. Из-за ряда причин значение фактора не остается постоянным во всем диапазоне рас­ходов, измеряемых счетчиком. Сказываются влияние трения в подшипниках, неточности изго-товления, изменение структуры потока и т. п. У турбинных счетчиков в идеальном случае частота вращения ротора линейно связана со скоростью потока. В реаль­ных условиях вследствие неравномерности потока, дисбаланса ро­тора, сжимаемости среды действии-тельная частота вращения будет отличаться от расчетной. Эти отличия определяют существование погрешности, особенно сказывающейся при малых значениях измеряемых расходов (рис. 2.46). При использовании счетчиков регламентируется нижнее значение расхода, при котором обеспе­чивается измерение с гарантированной погрешностью. Другой характеристикой счетчика является номинальный расход — наибольший длитель-ный расход, при котором погрешность пока­заний не выходит из установленных норм, а потери напора не со­здают в счетчике усилий, способствующих быстрому износу трущих-ся частей. Номинальный расход турбинных счетчиков Q_с в зависимости от относительной плотности р можно определить по графику, представленному на рис. 2.47.

Рис. 2.46. Зависимость частоты вращения ротора турбинного счетчика от скорости жидкости υ:

1 — теоретическая зависимость; 2, 3 — кривые соответственно при малой и повышенной вязкостях

Рис. 2.47. Зависимость номинального расхода от плотности при расчетах по воде (1) и по нефти (2)

Верхним пределом измерений называется кратковременный (не более 1 ч) расход, при котором погрешность показаний и на­грузка на опоры не выходят за пределы, установ-ленные для дан­ной конструкции. Наряду с погрешностью, т. е. максимальным отклоне-нием показаний от линейной характеристики во всем уста­новленном диапазоне измеряе-мых расходов Q, для счетчиков раз­личают повторяемость, т. е. возможную погрешность измерения в одной определенной заранее откалиброванной точке. Повторяе­мость χ у счетчиков значительно меньше погрешности δ₀ (рис. 2.48). Погрешность и повторяемость определяют относитель­но суммарных показаний на указателе счетчика.

С изменением вязкости существенно нарушается эпюра ско­ростей потока по сече-нию. Из-за различия уровней и законов из­менения коэффициента вязкого трения на различных режимах те­чения меняется закономерность торможения ротора силами поверх-ностного трения о поток. При одной и той же скорости потока это приводит к ускорению частоты вращения ротора при увеличе­нии вязкости и к снижению его скорости - при уменьшении. Воз­никающая при этом погрешность может существенно превысить допус-тимые пределы. При отсутствии специальных устройств, компенсирующих влияние вяз-кости, для счетчиков всегда огова­ривают пределы вязкости рабочей жидкости, в которых сохраня­ется номинальное значение погрешности.

Сигналы, получаемые от измерительных преобразователей на трубопроводе, воспроизводятся на показывающих приборах.

Рис. 2.48. Повторяемость турбинного счетчика

Ос­новным показывающим прибором является сумматор, в котором определяется общее количество пропущенной жидкости. На сум­матор периодически поступают им-пульсы в соответствии с часто­той вращения ротора (объемные или турбинные счетчики), часто­той срыва вихря (вихревые счетчики). В сумматоре эти импульсы умножаются на фактор счетчика и складываются с предыдущим значением пропущенного количества жидкости. При большой скорости поступления импульсов их счет выполняется на элект­ронных указателях. Для повышения точности измерения обычно стремятся к достижению определенной частоты следования им­пульсов (до 500 Гц). Для удобства отсчета наряду с электронными указателями сумматоры снабжают электромеханическими указа­телями, показывающими в единицах объема жидкости и произво­дящими счет с меньшей ско-ростью (до 10 Гц). Сумматор имеет так­же шкалу для воспроизведения расхода. Поскольку значение рас­хода определяется как число импульсов, поступившее за некото­рое ограни-ченное время, точность измерения расхода ниже, чем измерения суммарного количества жидкости.

Наряду с основными приборами указания расхода и количест­ва можно использо-вать ряд других приборов. К ним относят:

прибор-дозатор, обеспечивающий выдачу релейного сигнала для управления задвижкой при проходе через счетчик заранее заданного количества жидкости;

печатающее устройство, позволяющее после пропуска порции продукта отпечатать документ с указанием числа, шифра про­дукта или партии, отпущенного количества;

суммирующее устройство, воспринимающее сигналы от ука­зателей ряда парал-лельно установленных счетчиков и показываю­щее суммарное количество нефти, пропущенной через все счетчики;

вычислительные устройства, обеспечивающие преобразова­ние сигналов от счет-чика и датчика температуры и вычисление объема, приведенного к стандартной темпера-туре.

Для передачи измерений в устройство телемеханики вторич­ные приборы счетчиков имеют импульсный выход для значения количества и аналоговый выход - для суммарного расхода. Например, комплект аппаратуры счетчика "Турбоквант" включает предваритель-ный усилитель, искробезопасный блок, вторичный прибор. Предварительный усилитель типа LA-6/A служит для уси­ления сигнала от магнитоиндукционного датчика и передачи его на расстояние до 500 м.

Искробезопасный блок типа "Изолекс" обеспечивает искробезопасность цепей, соединяющих счетчик с вторичным прибором. При наличии "Изолекса" счетчик можно устанавливать во взрыво­опасных установках любых классов, а "Изолекс" и вторичный при­бор — в нормальных помещениях. Вторичный прибор счетчика "Турбоквант" типа TR-21 включает блок интегратора, осуществля­ющий счет поступающих импульсов и управление электромехани­ческим счетчиком. Для управления электромеханическим счетчи­ком используется делитель в пределах 1 — 9999, с помощью которо­го устанавли-вается соответствие числа поступивших импульсов стандартным единицам объема. Блок аналогового сигнала преоб­разует серию импульсов в единицу времени в сигнал 0 -5 мА, соответствующий измеренному расходу. В блоке интегратора имеется реле для управления дополнительным электромеханиче­ским счетчиком.