6 . Измерение расхода жидкости.

Измерение расхода протекающей по трубопроводу жидкости за определенный отрезок времени или в каждый данный момент имеет большое значение для учета нефтепродуктов при отпуске их, а также для контроля и регулирова­ния технологических процессов бурения, добычи, транспорта и переработки нефти и газа. Объем или масса воды добываемые из каждой скважины, является не только учетным фактором, но представляет собой важнейший параметр, по кото­рому определяют ход разработки нефтяного месторождения и геолого-техническое состояние данной скважины.

Технологический процесс подготовки нефти на промыслах (обезвоживание, обессоливание и стабилизация) протекает при определенных расходах сырой нефти, воды и химического реа­гента, значение которых необходимо контролировать и регулиро­вать. Метод поддержания пластового давления нефтяного место­рождения законтурным и внутриконтурным заводнением преду­сматривает закачку в пласт через нагнетательные скважины боль­ших объемов воды, учет которых для контроля процесса завод-нения обязателен. Технологический процесс гидравлического разрыва пласта возможен только при непрерывном контроле расхода и объема жидкости, закачиваемой в пласт.

Измерение расхода сырья, полуфабрикатов, реагентов и целе­вых продуктов является важнейшим условием управления тех­нологическим процессом переработки нефти.

Расходом вещества называется объем или масса ве­щества, проходящего через данное сечение канала в единицу вре­мени. В зависимости от применяемых единиц определяют расход объемный или массовый. Приборы для измерения расхода назы­ваются расходомерами. Интегрирующие приборы для измерения объема или массы называются счетчиками.

В соответствии с определением единицами расхода в системе единиц СИ будут м³/с и кг/с. Иногда расход определяют также в м³/ч, л/с, кг/ч, т/ч.

По принципу действия расходомеры можно разделить на сле­дующие группы: объемные, переменного перепада давления, по­стоянного перепада давления, переменного уровня, тахометрические, скоростные, инерционные, электромагнитные, ультразву­ковые и радиоактивные.

Все приборы, измеряю количество вещества, разделяются на счетчики количества вещества за какой-либо отрезок времени дающие показания, Например в кг или м³, и расходомеры, измеряющие расход вещества за единицу времени и дающие показания например, в кг/ч или м³/ч.

Измерение количеств и расходов веществ имеет большое значение при управлении производственными процессами и их контроле. Без измерения количества, расходов сырья, полуфабрикатов, реагентов, целевых продуктов невозможны соблюдение режима производства и правильное ведение технологических процессов.

Измерение количеств жидкостей.

Счетчики

Для учета количества жидкостей, протекающих по трубопроводам применяются скоростные и объемные счетчики. Работа счетчиков характеризуется следующими показателями:

1) диаметром условного прохода входного патрубка (в мм.)

2) характерным расходом - условной величиной, соответствующей количеству протекающей через счетчик среды (в м³/ч) при потери напора в счетчике равной 10 м вод, ст.;

З) верхним пределом измерения - максимальным кратковременным расходом (в м³/ч), при котором погрешность показаний и потеря напора не выходят за пределы, установленные для данной конструкции прибора;

4) нижним пределом измерения - минимальным расходом (в м³/ч), при котором погрешность показания счетчика не превышает допустимой;

5) емкостью — наибольшим количеством среды, которое может быть отсчитано счетчиком (в м³)

Скоростные счетчики Принцип действия скоростных счетчиков основан на измерении числа оборотов крыльчатки, приводимой в движение струей среды, протекающей через прибор. Скорость вращения крыльчатки (вертушки) пропорциональна скорости протекания среды, а так как сечение трубопровода постоянно, то следовательно, и количеству протекающей среды. Число оборотов крыльчатки суммируется счетным механизмом счетчика, соединенным передаточным механизмом с осью крыльчатки и дающим показания в объемных единицах. Скоростные счетчики выпускаются с горизонтальным и вертикальным расположением крыльчатки и применяются в основном как водомеры.

Объемные счетчики. В объемных счетчиках измеряемая среда, заполняя некоторый объем, приводит в движение поршень, диск, шестерни или другие подобные элементы, соединенные со счетным механизмом. Количество измеряемой среды Q, замеренной счетчиками, определяют объемом его рабочей камеры q, умноженным на число циклов n (ходов поршня, качаний диска, оборотов шестерни) работы счетчика, т. е.

Q=nq

Объемные счетчики выпускаются поршневыми, дисковыми, с овальными шестернями и ротационные.

На нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах нашли применение поршневые объемные счетчики мазутомеры типа МП. Основными частями счетчика являются гидродвигатель и суммирующая головка. Двигатель преобразует величину объема протекающей через него жидкости в пропорциональное этому объему число оборотов выходного валика, которое суммируется счетчиком. Мгновенное значение расхода измеряется тахометром, расположенным, как и счетчик, в суммирующей головке. Верхний предел измерений равен 4000 л/ч при условном диаметре прохода 30 мм. Вязкость среды может находиться в пределах 3—12° по Энглеру.

Для измерения небольших количеств чистых жидкостей, таких, как бензина, жидких углеводородов в т. п., находят применение дисковые объемные счетчики БД-40 и СД-100. Действие их основано на отсчете определенных объемов жидкости, пропускаемой через счетчик за каждое полное колебательное движение диска, вызываемое действием разности давлений жидкости в трубопроводе до и после счетчика. Движение диска через передаточный механизм переда роликовому и стрелочному счетным указателям.

Схемы объемных счетчиков;

а- счетчик БД; б- счетчик с овальным шестернями.

Схема счетчика БД показана на рис.- а. Измеряемая жидкость поступает в мерную камеру счетчика через входной патрубок и сетчатый фильтр 1. Мерная камера состоит из двух конусов, обращенных своими вершинами навстречу друг другу. В центре мерной камеры расположен шар, с которым жестко скреплен диск 2, находящийся в среднем сечении шара. Таким образом, диск разделяет мерную камеру на две полости: одну, обращенную навстречу потоку, и вторую — на выходе потока. В выходной патрубок жидкость может пройти только обтекая опорный шар и толкая перед собой диск 2. На опорном шаре закреплен стержень 4, который обкатывается по неподвижному конусу З. Под давлением жидкости, поступающей во входную часть мерной камеры, диск приходит в колебательное движение, заставляя стержень 4 шара обкатываться вокруг конуса З. При этом стержень вращает поводок, соединенный с передаточным механизмом (на схеме не показан), и через ось, проходящую внутри сальника, приводит в действие счетный механизм. За одно полное колебание диска и шара через прибор протекает количество жидкости, равное мерному объему камеры.

Роликовый счетный механизм предназначен для учета общего количества жидкости, а стрелочный — для указания количества жидкости за каждый отдельный измеренный объем.

Верхний предел измерений счетчика БД-40 с калибром диаметром входного патрубка 40 мм составляет 10 м³, а СД-100 с диаметром 100 мм — 50 м³/час

Из объемных счетчиков с овальными шестернями для измерения вязких и маловязких жидкостей, таких, как мазут, смазочные масла, бензин, керосин и т. п., на нефтеперерабатывающих заводах находят применение счетчики жидкостные шестеренчатые типа СВШ.

Действие такого счетчика основано на отсчете определенных объемов жидкости, заключенных между двумя овальными шестернями, вращающимися в измерительной камере под действием разности давлений жидкости в трубопроводе до и после счетчика. Учет жидкости, прошедшей через счетчик, основан на отсчете числа оборотов овальных шестерен. Счетчик имеет роликовый и стрелочный указатели.

Схема счетчика показана на рис. - б. В измерительной камере 1 установлены овальные шестерни 2, которые вращаются при поступлении в камеру жидкости. При повороте шестерен последние выталкивают отмеренную ранее в серпообразном пространстве 3 порцию жидкости. За полный оборот шестерен через счетчик проходят четыре измеренных объема.

Выпускаются счетчики СВШС-40 и СВШБ-16/40 с диаметром входного патрубка 40 мм и номинальным расходом на бензин соответственно 14000 л/ч и 6500 л/ч, а для нефтепродуктов СВШБ-16/40на 5000 л/ч. Счетчики могут измерять расход бензина при температурах от -30 до +40 °С, а нефтепродуктов- от 0 до +60 °С. Ротационные счетчики в процессах нефтепереработки и нефтехимии почти не применяются.