книги / Приборы и средства учета природного газа и конденсата
..pdf4- 0,0012-22 = 0,699;
S T = f O № 9 = 0 , 3 % .
При определении нормальной плотности газа рн из таблиц с тремя значащими цифрами после запятой абсолютная погреш ность Лрн может быть принята равной половине единицы млад шего разряда последней значащей цифры в табличных значе ниях рн. В этом случае абсолютная погрешность Арн опреде ления нормальной плотности газа равна 0,0005 кг/м3.
Предельная погрешность определения нормальной плотно сти газа при Дрн = 0,0005 кг/м3 и рн=0,727 кг/м3 может быть рассчитана по формуле (115):
6 р„ = 50Др„ / р„ = 50-0,0005/0,727 = 0,03%.
Предельная погрешность определения коэффициента сжимае мости Z может быть найдена по формуле (116) при
Z = 0,974, |
6р= 0,79% , |
брН= 0,03% , 6N 2 = 0 , 6со2= 0 и 6ятабл= |
= 0,25%: |
|
|
6Z- У (1 - Z ) W + |
16бг2 + 46 рн+ 0,046 N2+ 0,0036 302+ б |,абл- |
= у (1 — 0,974)2 (0,792 + 16-0.32 + 4-0.032) + 0,252 = 0,25%.
Для определения предельной погрешности измерения рас хода газа 6<з(др) по результатам обработки одного комплекта диаграмм за истекшие сутки регистрирующего дифманометра, манометра и термометра подставим в формулу (95) получен ные значения всех погрешностей б«= 0,94%, 6е =0,054%, 6Re=0, 6др= 1,15%, 6р = 0,79%, 6т = 0,03% и 6Z = 0,25%:
6 Q М = У Ч + 4 + 82не + ( 1 / 4( 6 )2н + 32р + 6 р 2 + 6 т 2 + 6 (2) =
= У 0,942 + 0,0542 + (1/4Н0.032 + 1,15s + 0,792 + 0,32Г + +0,252 = 1,2%,.
б Зак. 1628
Глава 3
ДИФМАНОМЕТРЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, ТЕМПЕРАТУРЫ
И ПЛОТНОСТИ ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ
3.1. САМОПИШУЩИЕ И ПОКАЗЫВАЮЩИЕ ДИФМАНОМЕТРЫ, МАНОМЕТРЫ И ТЕРМОМЕТРЫ
В настоящее время для учета газа наибольшее распростра нение получила система (рис. 24), содержащая измерительный трубопровод с диафрагмой 1 , сильфонный самопишущий дифманометр 5 с круговой суточной диаграммой и дополнительной записью давления, а также местный жидкостный или дистан ционный манометрический термометр 2 со вторичным самопи шущим прибором 3. Отбор давлений выполняется с помощью стальных импульсных линий, оснащенных вентильными груп пами для включения и выключения дифманометра 5. Для ис ключения подачи одностороннего давления в измерительные камеры дифманометра на его входе устанавливается уравни тельный вентиль 6 . Для записи давления может также исполь зоваться и отдельный самопишущий манометр 4.
Измерительные трубопроводы с сужающими устройствами
располагаются |
либо на открытом воздухе, |
либо |
в помещении, |
а вторичные |
приборы — в отапливаемом |
помещении на рас |
|
стоянии не более 200 м от сужающего устройства. |
|
||
Мгновенный, часовой и суточный объемы газа, приведен |
|||
ные к нормальным условиям, определяются по |
результатам |
обработки дисковых диаграмм с помощью линейных или кор неизвлекающих планиметров.
Ниже рассмотрены схемы и конструкции механических са мопишущих дифманометров, манометров и термометров.
Сильфонные самопишущие дифманометры.-ГЭти дифманометры служат для измерения и регистрации на круговой су точной диаграмме перепада давления на сужающем устройстве. В зависимости от модификации привод диаграмм может осу ществляться либо от часового механизма, либо от синхронного электродвигателя. Отдельные модификации самопишущих диф манометров имеют дополнительную запись статического дав ления, а в ряде случаев — еще и температуры газа.
."Конструктивная схема сильфонного самопишущего дифма нометра, измеряющего перепад давления, приведена на рис.25.
Дифманометр содержит сильфонный блок 3 с сильфонами 2
я1 1 , заполненными жидкостью и связанными между собой
штоком 4, ’а также измерительную пружину 8 . Шток 4 через рычаг 5 и торсионную трубку 6 связан с поводком 7, который обеспечивает поворот стрелки-пера 9 самописца, пропорцио нальный измеряемому перепаду давления на .диафрагме 1 -
82
4 5
Запись перепада давления осуществляется на круговой диа грамме 1 0 , которая вращается по часовой стрелке с равномер ной скоростью от часового или электрического •синхронного дви гателя, совершая один оборот в сутки/)
Дифманометр работает следующим образом. Разность дав лений р\—р2 на диафрагме / поступает на сильфонный блокЗ. Сильфон 2 плюсовой камеры сжимается на величину, пропор циональную разности давлений Pi—р2, вызывая перемещение штока 4 и поступление жидкости из внутренней полости плю сового сильфона 2 в полость минусового сильфона 1 1 через дроссель 12. Усилие, возникающее на сильфонах, воспринима ется пружиной 8 . Перемещение «сильфон—шток» вызывает за кручивание торсионной трубки 6 при помощи рычага 5, связан ного со штоком 4.
С помощью рычага 5 и поводка 7 происходит передача дви жения от торсионной трубки 6 на стрелку-перо 9. Изменение предела измерения дифманометра по перепаду давления осу ществляется сменой пружины 8 .
Внешний вид и габаритно-присоединительные размеры силь фонных самопишущих дифманометров типа ДСС, выпускаемых Казанским заводом «Теплоконтроль», показаны на рис. 26.
Корпус дифманометров ДСС рассчитан на работу при из быточном давлении 160 и 320 кгс/см2. Пределы измерения диф манометров типа ДСС в зависимости от модификации лежат в диапазонах 0—1000, 0—1600, 0—2500 кгс/м2 и 0—0,4; 0— 0,63; 0—1,0; 0—1,6 и 0—2,5 кгс/см2.
Основная погрешность сильфонных самопишущих дифма
нометров отечественного производства не превышает |
1,5%. |
6* |
83 |
O O l O J
Рис. 25. Схема сильфонного самопишущего дифманомстра.
Масса дифманометра типа ДСС около 40 кг. В сильфонном дифманометре ДСС-712 имеется механизм для записи стати ческого давления в газопроводе с пределом измерения 0—5, 0—10, 0—16, 0—25, 0—40, 0—60, 0—100, 0—160 кгс/см2 класса точности 1,0. Основная погрешность самопишущих дифманометров фирмы «Фоксборо» (Англия) составляет 0,25 и 0,4%.
Самопишущие манометры. Для записи давления на пунк тах учета газа могут также использоваться самопишущие ма-
84
Рис. 26. Сильфонные самопишущие и показывающие дифманометры.
нометры с многовитковой трубчатой пружиной и суточной кру говой диаграммой с часовым., приводом (рис. 27). Такой мано метр (рис. 27, а) содержит трубчатую многовитковую пружи ну 4 с осью 5, поводком 3 и тягой 2, передающими поворот сво бодного конца пружины 4 под действием давления стрелкеперу 1.
Самопишущий манометр работает следующим образом. При подаче давления р в полость пружины свободный конец ее раз ворачивается и передает угол поворота через ось 5, поводок 3 и тягу 2 стрелке-перу 1, которая отклоняется на угол, пропор циональный входному давлению р, измеряя и записывая на су точной круговой диаграмме это давление. Отечественной про мышленностью выпускаются самопишущие манометры типа МС на давления 0—5, 0—10, 0—16, 0—25, 0—40, 0—60, 0— 100 и 0—160 кгс/см2 класса точности 1,0 и 1,5 (рис. 27, б).
Манометрические самопишущие термометры.. Являются про стыми гидроили пневмомеханическими приборами прямого из мерения. Принцип действия рассматриваемых термометров ос нован на свойстве газов и жидкостей изменять свои давление и объем при изменении температуры. Основным элементом ма нометрических термометров является герметично замкнутая термосистема, состоящая из термобаллона, воспринимающего температуру измеряемой среды, соединительного дистанцион ного капилляра и упругого чувствительного элемента, связан ного с пером самописца. Манометрические термометры харак теризуются возможностью измерения и регистрации темпера туры без использования электрической энергии, простотой конструкции, большой надежностью в эксплуатации, наличием
85
Рис. 27. Самопишущий манометр типа МС.
равномерной шкалы, взрывобезопасностью и нечувствитель ностью к внешним магнитным полям.
Взависимости от вида заполнителя термосистемы промыш ленностью выпускаются газовые, жидкостные и конденсацион ные парожидкостные манометрические термометры."?
Вкачестве заполнителя термосистем в газовых термомет
рах |
применяются |
азот, гелий |
или аргон, в жидкостных — бен |
|
зол |
или этиловый |
спирт, |
а в |
конденсационных парожидкост |
ных— ацетон, хлористый |
метил или фреон. Манометрические |
газовые термометры применяются для измерения температуры среды в пределах от —59 до +600 °С, жидкостные — от —50
до +300 °С, |
а конденсационные парожидкостные — от —25 до |
+ 300°С (в |
зависимости от выбранного диапазона измерения |
и типа термометра).
Манометрические газовые термометры, выпускаемые оте чественной промышленностью, обозначаются буквами ТГ, жид костные— ТЖ, а конденсационные — ТП.
Газовые термометры отличаются простотой заполнения тер мосистемы, сравнительно малой температурной погрешностью и наибольшей допускаемой длиной капилляра (до 49 м). Жид костные термометры отличаются малой инерционностью и не большим размером термобаллона. Преимуществами конденса ционных парожидкостных термометров являются небольшая температурная погрешность и сравнительно малые размеры термобаллона,
8<з
а-кгр |
|
Рис. 28. Схема самопишущего манометри |
ч |
ческого термометра. |
|
|
|
Работа манометрического термометра основана на преобра зовании измеряемой температуры в пропорциональное давле ние жидкости, газа или пара в замкнутой термосистеме с по следующим преобразованием этого давления в угол поворота манометрической пружины или в перемещение дна сильфона и связанной с ними стрелки-пера самопишущего прибора.
Конструктивная схема самопишущего манометрического тер мометра приведена на рис. 28. Такой термометр содержит тер мобаллон 6 , герметично соединенный с капилляром 5, и мано метрическую пружину 4, полость которой соединена со вторым концом капилляра 5. Свободный конец манометрической пру жины 4 поводком 3 и тягой 2 соединен со стрелкой-пером 1.
При изменении температуры измеряемой среды давление жидкости или газа в полости термобаллона изменяется, благо даря чему свободный конец манометрической пружины 4 по ворачивается на угол, пропорциональный давлению среды в тер мосистеме. Угол поворота свободного конца манометрической пружины посредством поводка 3 и тяги 2 передается стрелкеперу 1 , которая и осуществляет запись измеряемой температуры на круговой диаграмме, приводимой во вращение от часового механизма.
Для защиты термобаллона от механических повреждений, а также для возможности монтажа и демонтажа термометров при наличии в рабочем трубопроводе избыточного давления термобаллон устанавливается в защитной гильзе 7, монтируе мой на трубопроводе 8 . Защитная гильза 7 обычно вварива ется в трубопровод 8 и заполняется трансформаторным маслом. Диаметр термобаллона жидкостных термометров составляет 12, газовых — 20, а конденсационных — 16 мм. Длина термобал лона I зависит от длины соединительного капилляра L и лежит
87
в пределах от 125 до 500 мм при изменении длины капилляра от 1,6 до 40 м. В зависимости от исполнения наружный диа метр капилляра в защитном рукаве может быть 5,5 или 7,5 мм.
Класс точности отечественных манометрических термомет ров 1,0 и 1,5, термометров фирмы «Фоксборо» — 0,5.
Манометрические термометры выпускаются с записью как одной, так и двух температур. Для записи двух температур в общем корпусе вторичного прибора устанавливаются две ма нометрические пружины, раздельно связанные с двумя перьями, осуществляющими запись обеих температур на одной дисковой диаграмме. Двухканальные термометры снабжаются двумя термобаллонами, связанными с манометрическими пружинами отдельными соединительными капиллярами.
Диапазоны измерения газовых самопишущих термометров типа ТГ —50—50;—50—100;—50—150; 0—100; 0—150; 0—200; 0—400; 0—600; 100—300; 200—500; 200—600 °С. Диапазоны измерения жидкостных самопишущих термометров типа ТЖ 0—50; 0—100; 0—150; 0—200; —50—50; —50—100; 50—100; 50—150; 100—300 °С. Диапазоны измерения конденсационных термометров типа ТП —25—35; —10—50; 0—60; 0—100; 25— 125; 100—200; 200—300 °С.
Габаритно-присоединительные размеры вторичных приборов манометрических самопишущих термометров аналогичны га баритно-присоединительным размерам самопишущих маномет ров, показанных на рис. 27, б.
Жидкостные двухтрубные дифманометрыч Предназначены для измерения разности давлений (перепада давления) на су жающих устройствах при различных исследованиях. Принцип действия жидкостных дифманометров основан на уравновеши вании разностью столбов жидкости (воды или ртути) перепада давления, возникающего на сужающем устройстве при проте кании через него газа. Разность давлений в двухтрубных ма нометрах определяется по формуле
р, _ |
р2 = |
0,981 • 10-8Ар, |
|
(136) |
|
где Pi—Pi — разность |
измеряемых давлений, |
МПа; |
р — плот |
||
ность жидкости, залитой |
в полость прибора, |
кг/м3; |
Л— раз |
||
ность высот столбов жидкости в дифманометре, мм_> |
|
|
|||
При заполнении полости жидкостного дифманометра водой |
|||||
с плотностью рв= 1000 кг/м3 используется формула |
|
|
|||
р, — р2 = |
0,981 • 10-5Ав, |
|
(137) |
||
где Ав— разность столбов воды в дифманометре, мм. |
с плот |
||||
При заполнении полости дифманометра ртутью |
|||||
ностью ррт= 13595 кг/м3 формула (136) примет вид |
|
|
|||
P i — |
P i = |
1,333-10_4APT, |
|
( |
) |
|
|
|
|
|
138 |
где Арт —разность столбов ртути, мм,
Дубенским заводом счетных машин выпуска ется двухтрубный жид костный дифманометр типа ДТ-50, который мо жет применяться для из мерения перепада дав ления на сужающих уст ройствах при статиче ских давлениях в трубо проводе до 5 МПа.
Дифманометр ДТ-50 (рис. 29) содержит две стеклянные трубки 3, вен тильный блок 4 и блок 1 для соединения трубок 3 между собой. Стеклян ные трубки 3 заключены в металлические оправы. Трубки 3 с блоками 1 и 4 укреплены на подстав ке.
1280
Отсчет разности дав лений производится по стальной линейке 2. Для подключения дифмано метра к сужающему уст ройству в блоке 4 имеет ся два входных штуцера 5 и 10. Вентильный блок 4 имеет два продувочных вентиля с трубками 1 1 , уравнительный вентиль 8 , а также два входных вентиля 6 и 9 для вклю чения или отключения дифманометра. Стрелоч
ный манометр 7 служит
Рис. 29. Жидкостный дифманометр ДТ-50.
для контроля статисти ческого давления.
Дифманометр ДТ-50 рассчитан на измерение разности дав ления, соответствующего давлению водяного или ртутного стол ба высотой до 0,5 м при статических давлениях до 5 МПа. Погрешность дифманометра не превышает ±1 мм столба жид
кости. Габаритные размеры дифманометра ДТ-50 |
(без стрелоч |
ного манометра) составляют 165Х290ХП30 мм, |
а его масса |
не превышает 11,5 кг. |
|
89
Рис. 30. Схема электрического
дифманометра с емкостным преоб* разователем.
Мембранные дифманометры с выходными унифицирован ными токовыми сигналам^ 'Дифманометры с электрическими выходными сигналами предназначены для использования в ав томатизированных расходоизмерительных комплексах и служат для преобразования измеряемого перепада давления в унифи цированные токовые сигналы 0—5; 0—20 или 4—20 мА. Для использования на объектах газовой промышленности эти диф манометры должны иметь взрывобезопасное исполнение?)
Отечественной промышленностью выпускаются взрывобезо пасные дифманометры с унифицированным токовым выходом типа «Сапфир-22ДД-Ви» классов точности 0,25 и 0,5% 19]. Од нако дифманометры типа «Сапфир-22ДД-Вн» в настоящее время имеют достаточно большую зависимость выходного сиг нала от изменения статического давления в трубопроводе и температуры окружающего воздуха (до 4%), что затрудняет их использование в расходоизмерительных комплексах высо кой точности. Минприбором ведутся работы по снижению до полнительных погрешностей дифманомегров «Сапфир-22ДД-Вн».
В последнее время рядом зарубежных фирм, таких как«Роземаунт» (США), «Ёкогава» (Япония) и др. разработано новое поколение высокоточных взрывобезопасных электрических дифманометров с использованием емкостных преобразователей.
Принципиальная схема дифманометра с емкостным преоб разователем показана на рис. 30.
Такой дифманометр содержит измерительные мембраны 3 и 13, установленные в корпусах 1 и 2, разделительную мемб рану 1 2 , обкладки измерительного конденсатора 1 0 с выводами 6 и 8 и электронный блок 7. Давление pi подводится в камеру
90