Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

Рис. 2.48. Повторяемость турбинного счетчика

трубопроводе, воспроизводятся на показывающих приборах. Ос­ новным показывающим прибором является сумматор, в котором определяется общее количество пропущенной жидкости. На сум­ матор периодически поступают импульсы в соответствии с часто­ той вращения ротора (объемные или турбинные счетчики), часто­ той 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 элект­ ронных указателях. Для повышения точности измерения обычно стремятся к достижению определенной частоты следования им­ пульсов (до 500 Гц). Для удобства отсчета наряду с электронными указателями сумматоры снабжают электромеханическими указа­ телями, показывающими в единицах объема жидкости и произво­ дящими счет с меньшей скоростью (до 10 Гц). Сумматор имеет так­ же шкалу для воспроизведения расхода. Поскольку значение рас­ хода определяется как число импульсов, поступившее за некото­ рое ограниченное время, точность измерения расхода ниже, чем измерения суммарного количества жидкости.

Наряду с основными приборами указания расхода и количест­ ва можно использовать 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 пор­ ции продукта отпечатать документ с указанием числа, шифра про­ дукта или партии, отпущенного количества;

131

суммирующее устройство, воспринимающее сигналы от ука­ зателей ряда параллельно установленных счетчиков и показываю­ щее суммарное количество нефти, пропущенной через все счетчики; вычислительные устройства, обеспечивающие преобразова­ ние сигналов от счетчика и датчика температуры и вычисление

объема, приведенного к стандартной температуре.

Для передачи измерений в устройство телемеханики вторич­ ные приборы счетчиков имеют импульсный выход для значения количества и аналоговый выход — для суммарного расхода. Например, комплект аппаратуры счетчика "Турбоквант" включает предварительный усилитель, искробезопасный блок, вторичный прибор. Предварительный усилитель типа LA-6/A служит для уси­ ления 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 взрыво­ опасных установках любых классов, а "Изолекс" и вторичный при­ бор — в нормальных помещениях. Вторичный прибор счетчика "Турбоквант" типа TR-21 включает блок интегратора, осуществля­ ющий счет поступающих импульсов и управление электромехани­ ческим счетчиком. Для управления электромеханическим счетчи­ ком используется делитель в пределах 1 —9999, с помощью которо­ го устанавливается соответствие числа поступивших импульсов стандартным единицам объема. Блок аналогового сигнала преоб­ разует серию импульсов в единицу времени в сигнал 0 — 5 мА, соответствующий измеренному расходу. В блоке интегратора имеется реле для управления дополнительным электромеханиче­ ским счетчиком.

2.5.5. Эксплуатация и поверка счетчиков

При установке счетчиков следует выполнить ряд условий, обеспечивающих правильную работу. При наличии в жидкости механических примесей больших размеров, чем допускает конст­ рукция счетчика, в начале участка должны быть установлены до­ полнительные фильтры. Фильтр представляет собой цилиндриче­ скую емкость, у которой с противоположных сторон имеются два патрубка — входной и выходной. Диаметры патрубков примерно вдвое больше диаметров соответствующих счетчиков. Внизу ци­

132

линдрического днища — штуцер для дренажа и спуска грязи, вверху в съемной крышке монтируют кран для выпуска воздуха. Внутри корпуса устанавливают фильтрующий элемент, который располагают под углом 45 ° к вертикальной оси цилиндра. Сетка фильтра задерживает твердые механические частицы, размер которых зависит от размера ячеек сетки. Для турбинных счетчи­ ков размер ячеек может составлять 2 —10 мм. В случае загрязне­ ния фильтра снимают крышку, сетку вынимают и чистят.

Перед счетчиком и после него должны быть прямые участки необходимой длины для создания равномерного потока по сече­ нию трубопровода. Для снятия счетчика при ремонте или поверке с обеих сторон его должны быть установлены задвижки. При на­ личии любого обвода вокруг счетчика устанавливаемые задвижки служат для герметичного перекрытия и их оборудуют устрой­ ством для проверки герметичности. Аналогичные условия должны быть соблюдены при параллельной установке нескольких счетчи­ ков. При компоновке узла следует обращать внимание на то, что­ бы имелся достаточный запас давления для преодоления потерь на счетчике и фильтре. Потери на фильтре зависят от степени его загрязнения и могут составлять до 0,2 МПа.

При обычных условиях прямой участок перед счетчиком дол­ жен быть равен примерно 20 диаметрам. Нормируемая длина пря­ мого участка уменьшается с уменьшением скорости потока, плот­ ности жидкости и увеличением вязкости. Длину прямого участка после счетчика принимают равной приблизительно 10 диаметрам счетчика. Для сокращения длины прямого участка применяют струевыпрямители, представляющие набор труб более мелкого диаметра, устанавливаемых внутри трубы (рис. 2.49). Диаметр таких труб должен быть не больше 0, lDy {Dy— условный диаметр), число их — не меньше 4. Длина секции струевыпрямителя (2 —3)Dy. При наличии струевыпрямителя длина прямого участка перед счетчиком должна составлять не менее 10 Dy. При больших производительностях применяют несколько параллельно устанав­ ливаемых счетчиков. Параллельная установка дает определенные преимущества по сравнению со схемой с одним счетчиком. Эти преимущества заключаются в следующем:

при установке нескольких счетчиков расширяется диапазон пропускной способности, при котором обеспечивается нормаль­ ная эксплуатация с заданной погрешностью; возможность отключе­ ния счетчиков поодиночке снижает общую пропускную способность

133

узла и соответственно нижнюю границудопускаемых расходов; с учетом возможности некоторой перегрузки счетчиков, схе­

ма может остаться полностью работоспособной и при неисправно­ сти одного из них и его ремонте;

поскольку распределение потоков по параллельным линиям практически постоянно, показания счетчиков на параллельных линиях могут сопоставляться на электронном приборе, и таким об­ разом их можно корректировать; неисправность одного из счетчи­ ков может быть немедленно обнаружена и соответствующий сиг­ нал передан дежурному персоналу;

параллельно устанавливаемые счетчики поверяют на прувере меньшего объема; при параллельной установке каждый счетчик должен иметь свой показывающий прибор.

Во время эксплуатации необходимо регулярно смазывать опо­ ры вращающихся частей и промывать фильтры, периодически ос­ матривать состояние внутренней поверхности и проверять значе­ ние фактора.

В последнее время применяют измерительные станции, или так называемые блочные узлы учета. В состав блочного узла вхо­ дит все оборудование, необходимое для количественного учета (рис. 2.50). Кроме основного, резервного и контрольного счетчи­ ков, на общей раме устанавливают также запорную арматуру, фильтры, струевыпрямители, датчики температуры, плотности, давления, содержания влаги, автоматический пробоотборник и т. д. В состав узла может входить трубопоршневая установка для поверки показаний счетчиков. При измерениях больших расходов в состав блочного узла включают несколько рабочих счетчиков. Всю эту аппаратуру заранее собирают вместе на заводе-изготови- теле, проверяют и поставляют на место.

Показания счетчиков выводятся на общую панель, объединя­ ющую показывающие приборы для всех измеряемых параметров; обычно шкаф управления блочного узла имеет вычислительные устройства, с помощью которых определяются значения приве­ денного и неприведенного расходов, пересчет количества в едини­ цы массы, определение массы "нетто" и т. д. При наличии вычи­ слительного устройства можно повысить точность измерения, если заложить в его память зависимость погрешности счетчика от расхода. В этом случае отклонение от линейности может авто­ матически исправляться, и измерение осуществляется с большей точностью.

135

погрешности для рабочего счетчика.

Контрольный счетчик устанавливают выше по потоку, после­ довательно с поверяемым, чтобы они находились в одинаковых ус­ ловиях по температуре и давлению протекающей через них жид­ кости. Схема включения контрольного счетчика должна обеспечи­ вать тождественность потоков, предотвращения утечек между ра­ бочим и контрольным счетчиками. Утечки обычно обнаруживают с помощью контрольных кранов.

По сигналу "пуск" счетчики одновременно начинают счет им­ пульсов, поступающих от магнитоиндукционных датчиков пове­ ряемого и контрольного счетчиков.

Измерения проводят по 3 раза в точках с расходом 40, 60, 80, 100 % от номинальной пропускной способности. Для каждого из­ мерения вычисляют погрешность

где Л/ — показания счетчика импульсов поверяемого счетчика при i-м измерении;

К — фактор поверяемого счетчика по градуировке; по1— показания счетчика импульсов образцового счетчика

при i-м измерении;

Koj — фактор образцового счетчика в точке, соответствующей данному расходу.

Погрешность счетчика принимают равной максимальному значению погрешности из полученного ряда.

Если фактическое значение погрешности меньше или равно пределу допустимой погрешности счетчиков, то его допускают к применению. В противном случае должна быть произведена переградуировка и установлено новое значение фактора.

Переградуировка осуществляется аналогично поверке. Коэффициент преобразования поверяемого преобразователя

определяется для каждого измерения по формуле

137

где kt— коэффициент преобразования поверяемого счетчика; ка— коэффициент преобразования образцового счетчика

при данном расходе (по свидетельству аттестации); п„ л01— число импульсов, накопленное за время измерения

счетчиками импульсов от датчиков соответственно поверяемого и образцового счетчиков.

При каждом расходе производят не менее трех измерений. По ним определяют среднее значение коэффициента преобразовате­ ля в данной точке расхода по формуле

где ш — число измерений.

Значение фактора поверяемого счетчика вычисляется по фор­ муле

где к — фактор поверяемого счетчика в диапазоне расходов; &mm> ^mai— минимальное и максимальное средние значения ко­

эффициентов преобразования при разных расходах соответственно.

Возможно проведение поверки счетчиков по замерам в резер­ вуар, и общее количество прошедшей через счетчик нефти опре­ деляется по калибровочным таблицам.

Наиболее удобным устройством, обеспечивающим поверку счетчиков с достаточной точностью, является трубопоршневая ус­ тановка (ТПУ), или, как ее иначе называют, прувер. Основную часть прувера составляет точно вымеренный по объему участок калиброванной трубы между двумя предельными отметками. Вы­ теснение объема жидкости осуществляется с помощью шара (пор­ шня) . Шар представляет резиновую полость, несколько большую диаметра трубы, в которую под давлением накачивают жидкость (вода, антифриз). В начальной и конечной точке калиброванного участка устанавливают детекторы-сигнализаторы прохождения шара (рис. 2.51). Идея поверки счетчиков на прувере заключается

138

термометрами и манометрами. Манометры устанавливают на вхо­ де и выходе установки, а термометры в трех точках — в начале, в середине и в конце. Цена деления термометра должна составлять 0,2 °С.

2.5.6. Системы измерения количества и качества нефти

Для реализации перечисленных ранее методов определения массы нефти и нефтепродуктов, с целью эффективной эксплуата­ ции и рационального обслуживания средств, используемых при учете нефти и нефтепродуктов, их объединяют в единые техноло­ гические узлы или пункты-узлы учета нефти (нефтепродуктов); пункты учета нефти (ПУН).

В зависимости от назначения узлов учета существует несколь­ ко вариантов их компоновки. Наиболее простой вариант — с одной измерительной линией и без резервирования использует­ ся для оперативного учета нефти, но этот вариант в последнее время находит все меньшее применение. На приемо-сдаточных пунктах (ПСП) промыслов в настоящее время для оперативного учета нефти все большее применение находит компоновка узлов, состоящая из двух измерительных линий: рабочей и резервной.

Для товарных (коммерческих) узлов учета наибольшее рас­ пространение получила компоновка, состоящая из трех измери­ тельных линий: рабочей, резервной и контрольной, причем рабо­ чая линия может состоять как из одной, так и из нескольких "ни­ ток", количество которых определяется пропускной способностью применяемых счетчиков и максимальной производительностью перекачки через узел учета. Такая компоновка наиболее характер­ на для систем магистральных нефтепроводов.

Наряду с развитием и разработкой различных конструкций счетчиков в настоящее время большое внимание уделяют органи­ зации учета нефти и нефтепродуктов. С этой целью в состав узлов учета вводят различное оборудование и средства измерения: запорную арматуру, фильтры, струевыпрямители, датчики темпе­ ратуры, давления, плотности, содержания влаги, а также может быть предусмотрена и трубопоршневая установка (ТПУ) для по­ верки счетчиков.

С внедрением средств автоматики, телемеханики, средств вы­ числительной техники с учетом взаимозаменяемости различных методов определения массы нефти и нефтепродуктов, обеспечи­

140