книги / Приборы и средства учета природного газа и конденсата
..pdfЬг=(0,2Щ8)В |
|
|
|
е |
А |
|
Б |
й |
|
||
У77У7У, 1 |
|
7777777. |
|
Ь,-2 мм- |
|
12 -2 5 м м |
|
|
А |
. |
Б |
Рис. 10. Способы отбора давлений от сужающих устройств. |
а — кривая распределения давления у |
диафрагмы; б —« — способы отбора давления; |
б, в — угловой, г — по методу суженной |
струи, д — радиальный, е — фланцевый. |
значений а для всех способов отбора с погрешностью, не пре вышающей 0,2—0,3% в указанном диапазоне изменения мо дуля т. При 0 ,5 < т< 0 ,7 коэффициенты для разных спо собов отбора различны и их необходимо учитывать (рис. 11).
4* |
S1 |
LJ %
О |
0.2 |
0,4 |
Q6 т |
Рис. 11. Зависимость коэффициента Кф
от модуля m для перехода от углового к другим способам отбора давления.
/ — для метода суженной струи; 2 —для радиального отбора; 3 — для фланцевого
отбора.
Существенным достоинством |
метода суженной струи, |
а также радиального (при т ^ 0 ,5 5 ) |
является пологость кривых |
давлений в местах отбора, что уменьшает влияние засорения, загрязнения и шероховатости трубы на коэффициент расхода сужающего устройства. При фланцевом и угловом способах из-за большой крутизны кривых давления в местах отбора имеется сильная зависимость измеряемого перепада давления от диаметра отверстий для отбора давления и их расположе ния. В связи с этим допуск на диаметр отверстий для отбора давления при угловом способе составляет (0,01-7-0,02)1), в то время как допуск на расстояния /] и /2 до соответствующих то чек отбора по методу суженной струи— (0,14-0,2)1). Значи тельным достоинством углового способа перед другими явля ется возможность применения кольцевых камер для отбора средних давлений до и после сужающего устройства.
2.2. КОНСТРУКЦИИ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
В настоящее время практически на всех пунктах учета газа в качестве сужающих устройств используются диафрагмы,уста новленные между фланцами трубопровода или в специальных камерах. Это объясняется тем, что изготовление и монтаж диа фрагм значительно проще, чем других типов сужающих уст ройств, как, например, сопел, сопел Вентури, труб Долла идр.
Конструкции и основные размеры стандартных измеритель ных диафрагм показаны на рис. 12.
На рис. 12, а приведена конструкция стандартной измери тельной диафрагмы с цилиндрическим отверстием диаметром d и острыми входными и выходными кромками. Входная кром ка отверстия измерительной диафрагмы считается острой, если
радиус ее притупления |
0,0004 d. Толщина диафрагмы |
Е |
||
не должна превышать 0,05 D и определяется выражением |
|
|
||
(3 + |
но) - |
(1 — po)m — 2(1 + Po)T^ l n |
i ] < |
|
|
< £ < 0 ,0 5 Z ), |
(120) |
||
где D — внутренний |
диаметр измерительного трубопровода |
пе |
ред диафрагмой; ро— коэффициент Пуассона; <тв— предел проч ности при растяжении при рабочей температуре, кгс/см2; т — относительная площадь (модуль) сужающего устройства.
Цилиндрическая |
часть отверстия |
диафрагмы полируется |
с чистотой обработки, показанной на |
рис. 12, а. У диафрагмы |
|
толщиной Е более |
0,02 D цилиндрическая часть должна пере- |
52
Рис. 12. Конструкции и основные размеры стандартных измерительных диафрагм.
ходить в коническую, как показано на рис. 12, б. Угол скоса <р конической части должен лежать в пределах от 30 до 45°. Тол щина цилиндрической части диафрагмы ец определяется выра жением
<?ц = 0.02D при Е > 0.02D. |
(121) |
Перепад давления при угловом способе отбора давлений может отбираться либо с помощью косых отверстий, как пока зано на рис. 12, г, либо с помощью кольцевых камер, как по казано на рио. 12, в. Ширина кольцевой щели с (рис. 12, в), соединяющей камеру с трубопроводом, не должна превышать 0,03 D при т^ 0 ,4 5 , а при /я>0,45 должна удовлетворять усло вию
0,0Ш <с<0,02£>. |
(122) |
Размеры сечения камеры а и b выбираются из условия, что' площадь сечения камеры составляет не менее V2 площади се чения кольцевой щели шириной с, т. е.
|
a b > (ll2 )n cD . |
(123) |
Толщина h |
стенки корпуса камеры (рис. 12, |
в) должна |
быть не менее 2 |
с. |
приведены |
Конструкции |
и размеры сопел и сопел Вентури |
в Правилах [И] и здесь не рассмотрены. Конструкции сужаю щих устройств приведены на рис. 13. На рис. 13, а показана конструкция сужающего устройства с диафрагмой 1, установ ленной непосредственно между фланцами и уплотненной гер-
53
метизирующими прокладками или кольцами 2 . Отверстия 4 и 5 служат для отбора давлений. Первое по потоку отверстие необходимо для отбора большего давления pi (плюсового), а за диафрагмой — меньшего рг (минусового). Давления могут отбираться либо непосредственно у диафрагмы (угловой от бор), либо на расстояниях 25,4 мм от плоскости диафрагмы (фланцевый отбор).
Могут быть использованы и другие способы отбора давле ний. Для удобства монтажа и демонтажа диафрагма иногда снабжается ручкой.
При диаметре трубопровода свыше 100 мм смена диафрагм в трубопроводе сопряжена со значительными трудностями, рвд-
54
занными с необходимостью раздвижения жестко смонтирован ного трубопровода. Для облегчения этой операции диафраг менные блоки снабжаются несколькими распорными болтами 3, устанавливаемыми между стяжными шпильками.
На рис. 13, б показаны два варианта установки диафраг мы 2 с помощью двух дополнительных дисков 4 с кольцевыми камерами для отбора давлений. Один вариант уплотнения плоской диафрагмы плоскими дисками показан в верхней ча сти рисунка, а другой, с уплотнением типа «выступ-впадина»,— снизу. Первый вариант более простой, однако уплотнение и центрирование относительно оси трубопровода сопряжены с определенными трудностями. Второй вариант с уплотнением типа «выступ-впадина» обеспечивает простое и надежное уплот нение с одновременным центрированием отверстия диафрагмы. Отверстия 1 и 3 служат для отбора давлений из кольцевых камер, а болты 6 предназначены для облегчения монтажа и демонтажа диафрагмы. Уплотнение диафрагмы 2 и дисков 4 обеспечивается герметизирующими прокладками 5.
Рассмотренные диафрагменные узлы широко применяются в трубопроводах диаметром от 50 до 700 мм. При диаметрах свыше 700 мм и давлениях 3—7,5 МПа установка диафрагм усложняется из-за большой жесткости трубопровода. Вместо диафрагмы в блок, показанный на рис. 13, б, может быть уста новлено сопло 2 (рис. 13, в) между дисками 1. Сопло Вентури можно устанавливать между фланцами (рис. 13, г) или вва ривать в разрыв трубопровода (рис. 13, д). Установка сопла Вентури 1 между фланцами (рис. 13, г) целесообразна при диаметре трубопровода меньше 700 мм, а при диаметре свыше 700 мм его рекомендуется вваривать в трубопровод (рис. 13, д). Большее давление р\ отбирается непосредственно на входе
всопло /, а меньшее р2 — в цилиндрической части сопла через отверстия 2 (рис. 13, г). Для повышения жесткости сварные сопла снабжаются ребрами жесткости 3. Меньшее давление Рг
вэтом случае также отбирается через отверстия 2 .
Благодаря высоким гидродинамическим характеристикам, обусловленным плавным очертанием профиля, сопло Вентури имеет малые потери давления, не создает условия для скопле ния перед ним конденсата, имеет малый износ рабочих поверх ностей, что обеспечивает его большую долговечность и высо
кую стабильность метрологических |
характеристик во времени |
и позволяет существенно увеличить |
время между контроль |
ными проверками.
В последнее время ведется поиск сужающих устройств, об ладающих преимуществами перед общепринятыми конструк циями, прежде всего меньшими потерями давления. За рубежом с этой целью разработан ряд новых сужающих устройств, к которым относятся трубы Долла, Хупера и др.
55
Труба Долла (рис. 13, е) содержит трубопровод 1 с вход ным конусом 2 и выходным 4, между которыми расположена кольцевая щель 3, служащая для отбора минусового давления. В трубах Долла отсутствует плавный переход от сужения по тока к расширению, поэтому в месте резкого изменения направ ления потока (в области кольцевой щели 3) создается значи тельное разрежение, что увеличивает перепад давления Ар= р|—р2 при весьма малых невосстанавливаемых потерях давления рп. Трубы Долла выпускаются фирмой «Кент» (Ве ликобритания). В трубе Долла перепад давления в 2—2,4 раза больше, чем в трубе Вентури при одинаковом отношении d/D и равных расходах. Поскольку абсолютные потери давления
уних близки, отношение потерь давления к перепаду давления
утрубы Долла оказывается в 2 раза меньшим.
2.3. УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕВИЗИИ И СМЕНЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДИАФРАГМ
В процессе эксплуатации пунктов учета газа вследствие абразивного износа кромок и цилиндрической поверхности от верстия геометрические размеры диафрагмы могут изменяться, что приводит к появлению систематической погрешности изме рения расхода и количеств газа. В связи с этим измерительные диафрагмы пунктов учета газа должны периодически прове ряться с извлечением их из трубопровода. Однако извлечение диафрагмы из действующего трубопровода, находящегося под избыточным давлением газа, задача непростая.
При установке диафрагмы между фланцами для ее извлече ния измерительные трубопроводы должны быть снабжены не обходимым числом отсекающих кранов, обеспечивающих от ключение измерительного участка с диафрагмой от источника давления газа, а также осуществляющих сброс газа из трубо провода. После сброса газа диафрагма извлекается с помощью разжимных болтов.
Для облегчения монтажа и демонтажа диафрагм рядом за рубежных фирм, таких, как «Даниель», «Пеко Робинсон»,
«Камко» (США), «Лолл |
Шторм» (Франция), |
«Ведепсер» |
|
(ВНР) и др., выпускаются |
специальные камеры, |
рассчитанные |
|
на установку в трубопроводах |
диаметром от 50 |
до 1000 мм |
|
с давлением до 7,5 МПа (рис. |
14). Камеры обеспечивают съем |
и установку диафрагм как без сброса давления из измеритель ного трубопровода, например камеры «Сениор» фирмы «Да ниель», так и с предварительным сбросом давления — камеры «Пеко Робинсон».
Камера «Сениор» фирмы «Даниель» (рис. 14, а) содержит корпус 15, обойму 14 с диафрагмой 1 и рейкой 3, камеру 8 для вывода обоймы, передвижную крышку 1 0 с рейкой 1 1 , ше стерню 12 привода крышки, а также шестерни 2 и 4 для пере-1
56
Рис. 14. Камеры для смены и ревизии измерительных диафрагм.
мещения обоймы. Камера 8 сверху закрывается крышкой 5 с помощью опорной пластины 6 и винтов 7. Перепад давления отбирается через отверстия 13, расположенные на расстоянии
25,4 мм от торцов |
диафрагмы (фланцевый отбор |
давлений). |
||
Полость камеры |
8 для |
сброса газа |
из камеры |
сообщается |
с атмосферой с помощью |
игольчатого |
вентиля 9. |
|
57
Диафрагму меняют следующим образом. Шестерней 12, на ходящейся в зацеплении с рейкой 1 1 , открывают вход в полость камеры 8 за счет смещения крышки 10. Затем с помощью ше стерни 2 и рейки 3 обойму 14 с диафрагмой перемещают вверх до зацепления рейки 5 с шестерней 4 и далее полностью вводят обойму с диафрагмой в полость камеры 8 . После этого закры вают крышку 1 0 и игольчатым вентилем 9 сообщают полость камеры 8 с атмосферой. Когда давление в камере 8 уравняется
сатмосферным, открывают крышку 5 и с помощью шестерни 4
ирейки 3 извлекают обойму 14. Установку этой обоймы с диа фрагмой выполняют в обратном порядке. Привод шестерен 2, 4 и 12 осуществляется с помощью специальных накидных ру кояток.
Камера «Пеко Робинсон» (рис. 14, б) содержит стальной литой корпус 2, измерительную диафрагму 1, кассету 5 и по воротный рычаг 3, на котором укреплена кассета 8 с диафраг мой 1. Корпус 2 снабжен поперечным пазом, в котором в рабо
чем положении размещается кассета 8 с диафрагмой 1. Ры чаг 3 с укрепленной на нем кассетой имеет возможность пово рота вокруг оси 9. Для облегчения извлечения диафрагмы ка мера снабжена грузоподъемной талью 6 , подвешенной на пово ротном кронштейне 7. Крепление и герметизация кассеты 8 с диафрагмой 1 в корпусе 2 обеспечиваются с помощью при жимной планки 4 и болтов 5, ввинчиваемых в резьбовые от верстия корпуса 2. Для извлечения диафрагмы ослабляют болты 5, вынимают прижимную планку 4 и с помощью тали 6 поворачивают рычаг 3 вокруг оси 9, благодаря чему кассета с диафрагмой, укрепленные на рычаге 3, выходят из корпуса.
Камеры «Пеко Робинсон» выпускаются с условными диа метрами от 50 до 700 мм на давление до 7,5 МПа.
Внешний вид камеры «Сениор» фирмы «Даниель» показан на рис. 14, в, а камеры «Юниор» — на рнс. 14, г.
Применение камер типа «Сениор» без сброса давления из газопровода существенно облегчает монтаж и демонтаж диа фрагм и упрощает крановую обвязку пункта учета газа за счет уменьшения числа запорных кранов, необходимых для отклю чения измерительного участка трубопровода при проведении работ, связанных с монтажом или демонтажом диафрагмы.
Однако камеры типа «Сениор» являются весьма дорогостоя щими устройствами, особенно на большие диаметры (700 и 1000 мм), в связи с чем они не находят широкого применения. Более широко применяются камеры «Пеко Робинсон» или «Юниор» фирмы «Даниель» благодаря более простому устрой ству.
Весьма интересен способ установки диафрагмы в шаровых равнопроходных кранах, выпускаемых фирмой «Камко» (США). Эти краны обеспечивают извлечение диафрагмы через отвер-
58
стие, закрываемое крышкой, без сброса газа из измерительного трубопровода с одновременным его перекрытием (рис. 15).
Шаровой кран «Камко» |
(рис. 15, а |
и б) содержит корпус 2, |
в котором размещается шаровой затвор 9 с установленной в нем |
||
измерительной диафрагмой |
8 , крышку |
1 для извлечения диа |
фрагмы, ручку управления краном 3, штуцеры 4 и 6 для от бора давлений и уплотнительные кольца 5 и 7. Измерительная диафрагма 8 устанавливается в поперечном пазу шарового за твора 9. При открытом кране (рис. 15, б) она находится в ра бочем положении, а давления отбираются через отверстия шту церов 4 и 6 . При закрытом кране (рис. 15, а) шаровой затвор
перекрывает трубопровод и отверстия штуцеров |
и диафрагма |
8 легко извлекается из крана при снятии крышки |
1 , уплотняе |
мой кольцом 7. Внешний вид шарового крана с измерительной диафрагмой приведен на рис. 15, я.
59
2.4. ОБВЯЗКА ДИФМАНОМЕТРОВ-РАСХОДОМЕРОВ
Схема подключения дифманометра-расходомера к сужаю щему устройству с помощью трубных соединительных линий при измерении расхода газа приведена на рис. 16. Такая схема содержит трубопровод 3 с сужающим устройством 2 , сливные
вентили 1, трубные соединительные |
(импульсные) линии 5 |
с вентилями 4, а также дифманометр 8 |
с комплектом вентилей |
7,9 и 10. |
|
Соединительные линии 5 прокладываются с наклоном 1:10 для исключения скопления в них жидкости. В конце соедини тельных линий 5 устанавливаются конденсатосборники 11 со сливными вентилями 12. Емкость 13 служит для сбора жидко сти при сбросе ее из конденсатосборников И. Соединительные линии при их длине более 25 м обычно выполняются стальными трубами диаметром 18—20 мм с толщиной стенки 2—2,5 мм. Для исключения замерзания жидкости или образования в ней твердых кристаллогидратов целесообразно импульсные линии теплоизолировать, а вдоль пучка линий прокладывать взрывобезопасный термокабель, обеспечивающий обогрев импульсных линий при пропускании через него электрического тока.
Вентили 4, 6 , 7, 9, 10 и 12 служат для подключения дифма-
нометра |
8 к измерительному трубопроводу с давлением газа |
|
или его |
отключения от трубопровода. Во |
избежание подачи |
в измерительные камеры дифманометра 8 |
одностороннего дав |
ления, что может привести к выходу дифманометра из строя, должен строго соблюдаться следующий порядок подключения дифманометра к трубопроводу с давлением газа. При закры тых вентилях 4, 7, 9 и 10, а также сбросных вентилях 6 сна чала открывается уравнительный вентиль 9, соединяющий обе измерительные камеры дифманометра между собой, а затем последовательно открываются вентили 7, 10 и 4. После этого уравнительный вентиль 9 закрывается, вследствие чего на вход дифманометра 8 подается измеряемый перепад давлений. От ключение дифманометра производится в обратном порядке. Сначала открывается уравнительный вентиль 9, а затем после довательно закрываются вентили 7, 10 и 4.
В тех случаях, когда установка внутренних кольцевых ка мер для отбора давлений (рис. 12, в) затруднена или невоз можна, рекомендуется делать кольцевые отборы с помощью наружной трубчатой обвязки, как показано на рис. 17. От диа фрагмы 7, установленной в трубопроводе 1 , с помощью наруж ных трубок 2 и 6 отбираются давления Р\ и р2 (по четыре трубки на каждое давление). Трубки 2 отбора давлений от диафрагмы герметично связаны между собой парой кольцевых трубок 3 и 5, к которым присоединяются импульсные линии дифманометра. Для слива конденсата из соединительных линий предусматриваются конденсатосборники 8 со сливными венти-
60