Тема 19. Тахометрические (турбинные) расходомеры.
Тема 18. Расходомеры переменного перепада давления.
Рис. 1. График изменения давления по длине / трубопровода при прохождении потока через сужающее устройство установки измерения расхода (в) и схема установки (б): 1 - сужающее устройство; 2 -импульсные трубки; 3 - дифференциальный манометр; 4 -рабочие вентили; 5 - уравнительный вентиль
При проходе потока через сужающее устройство (рис. 1) часть потенциальной энергии потока переходит в кинетическую, поэтому статическое давление после сужающего устройства становится меньше давления перед сужающим устройством. Разность давлений до и после сужающего устройства тем больше, чем больше расход протекающего вещества. Следовательно, перепад давления может служить мерой расхода.
Рис. 2. Виды сужающих устройств:
а — диафрагма; б — сопло; в — труба Вентури
Вследствие простоты устройства и монтажа наиболее распространены сужающие устройства типа нормальной диафрагмы.
Нормальная диафрагма (рис. 3,а) представляет собой тонкий металлический диск, имеющий концентрическое отверстие с острой кромкой и цилиндрической частью со стороны входа. Образующая цилиндрической части отверстия перпендикулярна к плоскости диска, образующая конической части имеет угол наклона к плоскости диска 30—45°.
Нормальные диафрагмы могут быть камерные (см. рис. 3а , выше оси) и с отдельными сверлениями (ниже оси). Диафрагма 1, установленная между фланцами трубопровода (рис. 3,6), крепится двумя кольцевыми камерами 2 и 3. Камеры снабжены кольцевыми выточками, сообщающимися с сечением трубопровода до и после диафрагмы за счет зазоров. Кольцевые выточки специальными сверлениями соединены с трубками 4.
Рис.3. Нормальная диафрагма (а) и схема (б)
Тема 19. Тахометрические (турбинные) расходомеры.
На рис. 1 приведена упрощённая схема турбинного расходомера. Турбинка вращается под действием набегающего потока. Частота вращения пропорциональна скорости потока. Динамический диапазон трубопровода расходомера D = 10. Погрешность измерения 0,01 %...1 %. Расходомер работает только на чистом газе или жидкости. Поток должен быть ламинарный (для этого перед замерным узлом ставят спрямляющий участок).
Турбинные счетчики типа ТОР предназначены для измерения производительности (дебита) нефтяных скважин в автоматизированных групповых установках типа «Спутник» . Схема счетчика показана на рис. 3.
Жидкость проходит через входной патрубок 7, обтекатель 2 и вращает крыльчатку 3. Вращение крыльчатки через понижающий редуктор 5 и магнитную муфту 6, смонтированных на фланце 7, передается на механизм 8 местного отсчета. Жидкость, пройдя крыльчатку, отражается экраном 4 и выходит из корпуса через патрубок 11. Корректировка показаний прибора при поверке осуществляется корректором 10, управление которым вынесено наружу счетчика. Счетчик монтируется с помощью быстро-съемных хомутов.
Рис 3. Турбинный счетчик ТОР
Дистанционная передача показаний осуществляется электромагнитным или магнитоиндукционным преобразователем. Электромагнитный датчик построен на принципе магнитоуправляемых нормально разомкнутых контактов, которые, замыкаясь, выдают электрический сигнал, когда постоянные магниты, закрепленные на диске 12, проходят мимо контакта электромагнитного датчика 9.
Магнитоиндукционный преобразователь представляет собой генератор, имеющий постоянный магнит, сердечник и обмотку. Частотные сигналы в этом преобразователе возникают в результате прохождения ферромагнитных лопастей крыльчатки мимо сердечника.
Турбинные счетчики ТОР выпускаются трех типоразмеров на диапазон измерения от 3 до 75 м3/ч. Относительная погрешность измерения 2,5% от предела измерения. Рабочее давление 6,4 МПа. Питание электромагнитного преобразователя осуществляется постоянным током 3,8 мА, напряжением 35 В. Блок питания подключается к переменному току напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Счетчик типа НОРД представляет собой комплект устройств для измерения расхода и объема сырой и товарной нефтей, включающий: турбинный преобразователь расхода, магнитоиндукционные преобразователи и электронные блоки. Магнитоиндукционный преобразователь и электронные блоки позволяют вносить коррекцию в показания расходомеров на изменения температуры и влагосодержания.
Рис. 4. Турбинный преобразователь расхода НОРД
Турбинный преобразователь расхода (рис. 4) собран в корпусе 3 с присоединительными фланцами. Чувствительным элементом преобразователя является крыльчатка 4, насаженная на ось 6, вращающуюся в подшипниках 5. Крыльчатка находится между направляющими пластинами 2. Снаружи корпуса укреплена фланцевая втулка 7 с резьбовым гнездом для монтажа магнитоиндукционного преобразователя. Корпус, направляющий аппарат 2 и обтекатели 1, 8 изготовлены из немагнитной стали, а крыльчатка — из нержавеющей стали.