Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

конденсатосборников 11. Соединительные линии при их длине бо­ лее 25 м обычно выполняют стальными трубами диаметром 18 — 20 мм с толщиной стенки 2 — 2,5 мм. Для исключения замерзания жидкости или образования в ней твердых кристаллогидратов це-

Рис. 3.40. Шаровой кран фирмы "Камко" (США) с измерительной диаф­ рагмой

301

Рис. 3.41. Схема подключения дифманометра-расходомера к сужающему устройству с помощью трубных соединительных линий при измерении расхода газа

лесообразно импульсные линии теплоизолировать, а вдоль пучка линий прокладывать взрывобезопасный термокабель, обеспечива­ ющий обогрев импульсных линий при пропускании через него электрического тока.

Вентили 4, 6, 7,9, 10 и 12 служат для подключения дифманометра 8 к измерительному трубопроводу с давлением газа или его отключения от трубопровода. Во избежание подачи в измеритель­ ные камеры дифманометра 8 одностороннего давления, что может привести к выходу дифманометра из строя, следует строго соблю­ дать следующий порядок подключения дифманометра к трубопро­ воду с давлением газа. При закрытых вентилях 4, 7, 9 и 10, а также сбросных вентилях 6 сначала открывают уравнительный вентиль 9,

302

соединяющий обе измерительные камеры дифманометра между собой, а затем последовательно открывают вентили 7, 10 и 4. После этого уравнительный вентиль 9 закрывают, вследствие чего на вход дифманометра 8 подается измеряемый перепад давлений. От­ ключение дифманометра производят в обратном порядке. Сначала открывают уравнительный вентиль 9, а затем последовательно закрывают вентили 7, 10 и 4.

В тех случаях, когда установка внутренних кольцевых камер для отбора давлений затруднена или невозможна, рекомендуется делать кольцевые отборы с помощью наружной трубчатой обвяз­ ки, как показано на рис. 3.42. От диафрагмы 7, установленной в трубопроводе 1, с помощью наружных трубок 2 и 6 отбирают 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 присоединяют имггуль-

| | К дифманометру-

303

сные линии дифманометра. Для слива конденсата из соединитель­ ных линий предусматривают конденсатосборники 8 со сливными вентилями 9. Вентили 4 служат для отключения и подключения им­ пульсных линий дифманометров при ремонтно-восстановитель­ ных работах.

Для переключения импульсных линий дифманометров-расхо- домеров, слива жидкости из них или продувки импульсных линий применяют игольчатые вентили типа ВИ с условным диаметром 6, 15 и 20 мм, а также шаровые краны типа КШ с внутренним диамет­ ром 10 или 20 мм. Вентили типа ВИ рассчитаны на рабочее давле­ ние до 16 МПа, а шаровые краны типа КШ — на рабочее давление до 7,5 МПа. Наибольший интерес для переключения импульсных линий представляют шаровые краны типа КШ, обладающие рядом преимуществ по сравнению с широко распространенными иголь­ чатыми вентилями типа ВИ.

Местные сопротивления (колена, угольники, задвижки, кра­ ны, гильзы термометров и др.), установленные в измерительных трубопроводах до и после сужающего устройства, искажают структуру потока и приводят к дополнительным погрешностям из­ мерения расхода газа или жидкости по методу переменного пере­ пада давления. Поэтому между местным сопротивлением и сужа­ ющим устройством должен быть предусмотрен прямой участок измерительного трубопровода необходимой длины. Установка су­ жающих устройств непосредственно у местных сопротивлений не допускается.

Регулировочные задвижки и краны рекомендуется устанавли­ вать после диафрагмы. При установке их перед диафрагмой необ­ ходимо соблюдать расстояние не менее 100D. Рабочая температу­ ра измеряется перед диафрагмой. Гильза с датчиком должна вхо­ дить внутрь трубопровода на глубину примерно 0,5Д а наимень­ шее расстояние до нее должно составлять не менее 5D.

С целью уменьшения прямых участков после местных сопро­ тивлений устанавливают струевыпрямители пластинчатого или трубчатого вида.

Выбор диафрагмы сводится к расчету перепада давлений Ар

С увеличением Др уменьшается модуль т .

При уменьшении модуля повышается точность измерений, рас­

304

ширяется область измерений без поправки на число Рейнольдса, сокращается необходимая длина прямых участков газопровода, снижаются требования к установке диафрагмы. Модуль диафраг­ мы колеблется от т = 0,05 до ш = 0,7, перепад давления следует выбирать таким, чтобы модуль был близок к 0,2..

Верхний предел измерений по расходу выбирают по наиболь­ шему измеряемому расходу, нижний предел составляет 30 % от верхнего. Расширения предела измерения достигают путем установки диафрагмы на нескольких параллельных участках газо­ провода.

Перепад давления, создаваемый на диафрагме, передается к дифманометру-расходомеру посредством импульсных линий с внутренним диаметром не менее 8 мм; для уменьшения запазды­ вания рекомендуется применять трубки с внутренним диаметром не менее 12 мм. Дифманометр должен располагаться выше сужаю­ щего устройства для того, чтобы содержащаяся в виде мелких ка­ пель и пара вода не попадала в дифманометр. При установке дифманометра ниже сужающего устройства необходима установка дренажных устройств. Обе соединительные трубки должны нахо­ диться в одинаковых температурных условиях и быть изолирова­ ны от воздействия внешних источников тепла или холода. Пере­ пад давления на диафрагме замеряют дифференциальными мано­ метрами-расходомерами. Существуют дифманометры трех типов: жидкостные, колокольные и пружинные.

В основу жидкостных дифманометров положен принцип со­ общающихся сосудов, заполненных жидкостью, при этом относи­ тельное положение уровней жидкости в сосудах пропорциональ­ но перепаду давления.

Колокольные дифманометры основаны на силовом воздей­ ствии перепада давления на колокол, плавающий в жидкости: при изменении перепада давления изменяется относительное переме­ щение колокола.

Впружинных дифманометрах перепад давления воздействует на упругий элемент, деформация которого пропорциональна перепадудавления.

Вгазовой промышленности чаще всего применяют поплавко­ вые, сильфонные и мембранные манометры. Поплавковый дифмано­ метр типа ДП состоит из двух частей: измерительной системы — поплавкового устройства с использованием принципа действия

305

обычных U-образных манометров и механизма для передачи пере­ мещения поплавка на измерительный прибор. Давление до диаф­ рагмы подается в плюсовой сосуд, давление после диафрагмы — в сменный минусовой сосуд, который меняется для изменения пределов перепада давления.

Расходомеры типа ДП выпускают на перепады давления 0,04; 0,063; 0,1 и 0,16 МПа. Рабочее давление до 16 МПа, класс точности — 1,5. Их снабжают самопишущими устройствами с приводом диаг­ раммы от часового механизма и устройством для измерения и за­ писи давления. Исправность работы дифманометра проверяют по рабочей точке путем сравнения показаний с контрольным U-об- разным манометром и по перепаду давлений по всей шкале диаф­ рагмы на отключенном приборе.

Мембранные дифманометры типа ДМ работают в комплексе

савтоматическими приборами дифференциально-трансформа­ торной схемы типа ДС1 или ЭПИД для преобразования величины измеряемой разности давления в электрический сигнал с целью передачи на вторичный прибор. Принцип действия сильфонного блока дифманометра основан на зависимости между измеряемым перепадом давления и упругой деформацией винтовых цилиндри­ ческих пружин, сильфонов и торсионной трубки. Каждому номи­ нальному перепаду давления соответствует определенный блок пружин. Коррекция по температуре и давлению осуществляется

спомощью термосистемы и пружинного манометра.

Вслучаях пульсирующего потока газа необходимо добиваться уменьшения дополнительной погрешности при помощи специаль­ ных фильтров-успокоителей. Пульсация сглаживается тем силь­ нее, чем больше объем системы (включая объем фильтра) между источником пульсации и сужающим устройством и чем больше падение давления на этом участке, соответствующее среднему расходу.

3.9.1. Автоматические расходоизмерительные комплексы для однониточных пунктов учета газа

В последнее время как в России, так и за рубежом для опреде­ ления расхода и количества природного газа переходят к расходо­ измерительным системам, обеспечивающим автоматическое при­ ведение расхода газа к нормальным условиям, интегрирование его

306

по времени для определения объема прошедшего по трубопроводу газа, а также преобразование полученной информации в сигналы, пригодные для передачи в АСУ посредством систем телемеханики (рис. 3.43). Указанные расходоизмерительные комплексы снабже-

Рис. 3.43. Структурные схемы расходоизмерительных комплексов для од­ нониточных пунктов учета газа:

а — с коррекцией по температуре и давлению; б — с коррекцией по плотно­ сти газа в рабочих условиях

307

ны первичными датчиками давления, перепада давления, темпера­ туры и плотности газа с электрическими выходными унифициро­ ванными сигналами, вычислительным устройством, решающим уравнение приведения расхода газа к нормальным условиям, ин­ тегратором расхода со счетчиком прошедшего по трубопроводу объема газа, указателем и регистратором расхода газа, а также те­ леметрическими преобразователями.

Структурная схема расходоизмерительного комплекса с авто­ матической коррекцией показаний по температуре и давлению приведена на рис. 3.43, а. Такой комплекс состоит из измеритель­ ного трубопровода 1с сужающим устройством 8, преобразователя перепада давления (дифманометра) 7, преобразователя давления 6, преобразователя температуры 2, вычислительного устройства 5, интегратора расхода 3 со счетчиком объема газа, регистратора мгновенного расхода 4, а также телеметрических преобразовате­ лей расхода и объема газа. Отдельные системы оснащают допол­ нительно цифропечатающим устройством, фиксирующим на лен­ те дату и время печати, объем отпущенного газа и другие парамет­ ры комплекса. В зависимости от видов применяемых первичных датчиков и вычислительных устройств принципиальные схемы комплексов могут изменяться, однако структурная схема такой системы практически остается неизменной.

Схема расходоизмерительного комплекса с использованием измерителя-преобразователя фактической плотности газа показа­ на на рис. 3.43, б\ 1 — измерительный трубопровод с сужающим устройством 7; 6 — дифманометр с электрическим выходным уни­ фицированным сигналом; 2 — измеритель фактической плотности газа; 5 — вычислительное устройство со счетчиком объема отпу­ щенного газа; 3 — интегратор расхода 3; 4 — регистратор расхода газа. Вычислительное устройство служит для приведения расхода газа к нормальным условиям по показаниям дифманометра и из­ мерителя фактической плотности газа в соответствии с формулой (3.6). Комплексы, показанные на рис. 3.43, должны обеспечивать возможность введения всех постоянных величин, входящих в формулу (3.6), а также возможность подключения измерителя плотности газа при нормальных условиях или ручного или дистан­ ционного ввода значений указанного параметра.

308

3.9.2. Автоматические расходоизмерительные комплексы для многониточных пунктов учета газа

Установка измерительных диафрагм в трубопроводах высоко­ го давления с диаметром 500 мм и выше сопряжена со значитель­ ными трудностями. В связи с этим при измерении расхода на пун­ ктах учета газа крупных промыслов и магистральных газопрово­ дов с условным диаметром 500, 700, 1000, 1200 и 1400 мм применя­ ют разветвление потока по нескольким трубопроводам. Это несколько повышает точность и позволяет использовать трубо­ проводную арматуру меньших диаметров.

При использовании многониточных пунктов учета газа по­ грешность измерения суммарного расхода и объема газа, проходя­ щего через многониточный пункт учета, существенно уменьшает­ ся по сравнению с погрешностью однониточного пункта (при ус­ ловии равенства погрешностей измерения дифманометров-расхо- домеров и других приборов) и определяется выражением

где 5 — предельная погрешность измерения расхода или объема газа для многониточного пункта учета газа, %;

5 - — предельная погрешность измерения расхода или объема газа одного измерительного трубопровода многониточ­ ного пункта учета газа, %;

i — число измерительных трубопроводов;

Аг'сист — систематическая составляющая предельной погрешно­ сти измерения расхода или объема газа одного измери­ тельного трубопровода, %.

С допустимой точностью можно принять, что систематиче­ ская составляющая А/систравна примерно 1/3 предельной погреш­ ности 5, измерения расхода или объема газа одного измерительно­ го трубопровода:

Подставив значение Дгсист в формулу (3.8), получаем

309

Как видно из формулы (3.10), при увеличении числа измери­ тельных трубопроводов многониточного пункта учета газа резуль­ тирующая погрешность измерения расхода и объема газа умень­ шается примерно в yfi раз, но она не может стать меньше значе­ ния, равного систематической составляющей предельной погреш­ ности измерения расхода и объема газа одного измерительного трубопровода данного пункта учета.

Структурная схема многониточного пункта учета газа с комп­ лексом приборов приведена на рис. 3.44. Комплекс состоит из на­ бора однониточных дифманометров-расходомеров с первичными преобразователями перепада давления, давления и температуры, число которых равно числу измерительных трубопроводов; вы­ числительных устройств для каждого измерительного трубопро­ вода; сумматора расходов и объема газа; счетчика суммарного объема газа; блока телеизмерения, цифро-печатающего устрой­ ства, а также регистратора суммарного расхода газа.

В каждом отдельном дифманометре-расходомере имеется из­ мерительная диафрагма 1, дифманометр с электрическим выход­ ным сигналом 10, преобразователь давления 2, преобразователь температуры 3 и вычислитель расхода 4 для каждого измеритель­ ного трубопровода 9. Вычислительные устройства 4 формируют выходные сигналы, пропорциональные мгновенным расходам газа Qi, Q2, .... О,-по каждому измерительному трубопроводу. Сум­ мирующее устройство 8 со счетчиком 6 и регистратором 7 сумми­ рует отдельные расходы О - и объемы V(прошедшего газа по каж­ дому измерительному трубопроводу 9, приведенные к нормаль­ ным условиям, а также обеспечивает визуальный отсчет и регист­ рацию суммарного расхода ^ О и объема газа £ V, прошедших по магистральному газопроводу 5, и преобразует суммарный расход

впропорциональный токовый сигнал, а суммарный объем газа —

ввыходной сигнал, пригодный для передачи-приема информации многозарядных цифровых счетчиков системами телемеханики.

Возможны варианты структурной схемы многониточного рас­ ходоизмерительного комплекса, показанного на рис. 3.44, в кото­ рой все вычислительные устройства 4, суммирующее устройство 8, счетчик 6 и блок телеизмерения выполнены в отдельном вычи­ слительном устройстве, общем на весь пункт учета газа.

310