§ 7. Вибрационный массовый расходомер

Вибрационный массовый расходомер BMP предназначен для из­мерения массового расхода нефтегазовой смеси, непосредственно протекающей в трубопроводе.

Блок-схема BMP представлена на рис. 7.8. Она состоит из пер­вичного преобразователя ПП и блока предварительной обработки информации БПО, включающего в себя аналоговый (А77) и цифро­вой (ЦП) преобразователи.

Первичный преобразователь состоит из герметичного корпуса 1, в котором консольно закреплен вибратор 2. Через внутреннюю по­лость вибратора проходит газожидкостная смесь, массовый расход которой подлежит измерению. В корпус вмонтированы два электро­магнита: адаптер 3 и возбудитель 4. Эти электромагниты связаны между собой с помощью размещенных в аналоговом преобразовате­ле АП регулируемого усилителя 5 и усилителя мощности 6. Эта цепь образует вместе с вибратором 2 электромеханический генера­тор синусоидальных колебаний. Частота колебаний генератора опре­деляется собственной частотой колебания вибратора, которая в свою очередь, зависит при прочих равных условиях от массы вибра­тора, а следовательно, от массы (плотности) заполняющей полость вибратора среды. Каждая частичка среды, проходящая через вибра­тор, начинает принимать участие в его колебаниях, на что тратится определенная часть колебательной энергии системы (увеличивается ее коэффициент затухания). Иными словами, при участии частичек сре­ды одновременно в двух движениях (поступательном и круговом) возникают кориолисовы силы, направленные в сторону уменьшения вызывающей их причины. Чем больше частичек среды пройдет через вибратор в единицу времени, тем больше указанные потери.

Величина этих потерь, следовательно, может служить мерой мас­сового расхода смеси, а величина собственной частоты колебаний вибратора — мерой плотности этой смеси. Аналоговый преобразо­ватель снабжен блоком автоматической регулировки усиления 7 (АРУ), который под действием напряжения Up изменяет коэффи­циент усиления усилителя 5, а следовательно, ток в цепи возбудите­ля 4 таким образом, чтобы модуль скорости колебания вибратора напряжения адаптера Uа оставался бы постоянным. Эта величина зависит от напряжения уставки Uy. При изменении потерь массово­го расхода смеси изменяется и сила тока возбудителя i_в, что также служит мерой массового расхода смеси.

Напряжение, пропорциональное этой силе тока, посгупает на пре­образователь «напряжение—частота» 8 и на преобразователь «на­пряжение—ток» 9. Частота f_G, снимаемая с преобразователя 8, пропорциональна массовому расходу смеси. С помощью потенцио­метров в преобразователе 8 можно изменять нулевую частоту (при i_в=0) и крутизну преобразования (f_G=ni, где n — коэффициент пре­ образования).

На выходе преобразователя 9 включен миллиампер­метр—указатель мгновенного расхода 10, проходящей через вибра­тор смеси. На вход цифрового преобразователя поступают два про­порциональных по частоте переменных сигнала: f_G и f_ρ (этот сигнал, пропорциональный плотности, проходящей через вибратор смеси, снимается с усилителя 5 до управляемого каскада).

Цифровой преобразователь снабжен таймером 13, двумя счетчи­ками-делителями 12 и 14 и двумя счетчиками-накопителями 11 и 15. Таймер открывает входы счетчиков 12 и 14 на фиксированное вре­мя (100, 1000 и 10000 с). В зависимости от устанавливаемого на таймере времени коэффициент деления счетчиков 12 и 14 равен 1;

10 или 100. Таким образом, вне зависимости от времени на счетчи­ках 11 и 15 набирается одно и то же число (N_G или N_ρ) соответ­ствующее усредненным за время измерения расходу смеси ее плотности. Изменяя крутизну преобразователя -5, можно значение ng получить в именованных единицах (например, т/сут). На выход счетчика делителя 14 включен также электромеханический счетчик 16, на котором можно фиксировать расход (значение N_G). При жела­нии можно отключить таймер и использовать BMP как счетчик мас­сы прошедшей через него смеси. Если накопленное в счетчике 15 число меньше допустимого для данной скважины минимума расхода (который в виде уставки фиксируется в этом счетчике), то на выходе счетчика появится аварийный сигнал Vo. Основная при­веденная погрешность измерения ±5%. Электрическое питание—от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.