книги / Приборы и средства учета природного газа и конденсата

Рис. 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

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

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

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

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.

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

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:

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

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

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

на 5, которая препятствует самопроизвольному повороту триба. По завершении оборота первый по ходу выступ 8 сцепляется

170