Расходомеры

Учет расхода газа осуществляется ротационными счетчиками или измерительными дроссельными диафрагмами.

Ротационный счетчик (рис. V.11) имеет чугунный корпус, в котором размещены два ротора 2, имеющих форму восьмерки. Под влиянием разности давлений газа на входе и выходе, замеряемой дифманометром 3, роторы вращаются в противоположных направлениях. При полном обороте каждого ротора объем газа V, находящийся между ротором и стенкой корпуса, перемещается из входного в выходной патрубок. Нормальное направление потока газа сверху вниз. Конец вала одного из роторов через редуктор связан со счетным механизмом 1, фиксирующим на семизначном счетном барабане количество газа, прошедшего через счетчик. Необходимый для вращения роторов перепад давления в счетчике не превышает 30 мм вод. ст., и это позволяет использовать ротационные счетчики даже на низком давлении.

Промышленностью выпускаются ротационные счетчики РГ-40-1, РГ-100-1, РГ-250-1, РГ-400-1, РГ-600-1 и РГ-1000-1 на номинальные расходы газа соответственно 40, 100, …, 1000 м3/ч и рабочее давление не более 1 кгс/см2. При необходимости иногда применяют параллельную установку двух счетчиков. Ротационные счетчики хотя и громоздки, но удобны в эксплуатации. Погрешность измерения номинальных и близких к ним расходов газа не превышает ±1,6%. Поскольку счетчик учитывает объемный расход газа при рабочих параметрах, для приведения объема газа к стандартным условиям используют формулу (11.28).

отационным счетчиком нельзя длительно измерять расход газа, превышающий номинальный; допустима лишь кратковременная перегрузка не более чем на 50%, при которой погрешность измерений увеличивается. Для измерения больших расходов газа под давлением свыше 1 кгс/см2 применяют дроссельные устройства.

Рис. V.11: схема ротационного счетчика

Измерение расхода газа по перепаду давления схематически представлено на рис. V.12. Узел измерения состоит из диафрагмы 3, устанавливаемой на газопроводе, дифманометра и импульсных трубок 7. При установившемся расходе газа полная энергия его потока в газопроводе складывается из потенциальной энергии (статического давления) и кинетической энергии (энергии скорости). В широком сечении газопровода до диафрагмы поток имеет начальную скорость ω1, в узком сечении диафрагмы эта скорость возрастает до ω2. После прохождения диафрагмы поток расширяется и на некотором расстоянии от диафрагмы приобретает прежнюю скорость ω1 (см. рис. V.12, б, линия 1). При возрастании скорости потока увеличивается его кинетическая энергия и соответственно уменьшается потенциальная энергия, т. е. статическое давление. В идеальном случае закон сохранения энергии потока выражается уравнением Бернулли, которое для сечений I - I и II - II имеет вид:

Здесь Рст. 1 и Рст. 2 - статическое давление в сечениях I - I и II - II, кгс/м2; ω1 и ω2 - скорости потока в тех же сечениях, м/сек; ρ1 и ρ2 - плотность газа в тех же сечениях, кгс∙сек2/м4. Первые члены в левой и правой частях уравнения представляют собой потенциальную энергию, а вторые — кинетическую.

За счет разности давлений ∆p = pст. 1 - pст. 2 находящаяся в дифманометре ртуть перемещается из поплавковой камеры 5 в стакан 4. При этом расположенный в поплавковой камере поплавок опускается и поворачивает ось 6, с которой кинематически связаны стрелки показывающего и регистрирующего расход газа приборов. Для отбора более точных импульсов давления до и после диафрагмы 3 последняя размещается между кольцевыми камерами 8.

Изменение статического давления графически представлено на рис. V.12, б линией 2. Отрезком δp показана безвозвратная потеря давления на трение. Замерив ∆p, можно определить скорость и, следовательно, расход газа через диафрагму. С увеличением расхода газа растет и перепад давления. Зависимость между перепадом давления и расходом газа квадратичная и может быть представлена соотношением:

Здесь V - расход газа, м3/ч; ∆p - перепад давления, кгс/см2; k - постоянный для данного замерного узла коэффициент.

Значение k зависит от соотношения диаметров газопровода D и отверстия диафрагмы d, плотности и вязкости газа. Расчет диафрагм ведут согласно инструкции к «Правилам 28 - 64» Госстандарта СССР.

Дроссельным способом можно измерять любые расходы газа при любых его давлениях. Неудобство этого способа заключается в необходимости ежедневной смены диаграмм и обработки их с помощью планиметра для вычисления суточного расхода газа. Кроме того, при возможных утечках через неплотности соединений ртуть оказывает вредное действие на обслуживающий персонал

Последнего недостатка не имеют сильфонные дифманометры (рис. V.13). Сильфонный блок 1 состоит из сообщающихся между собой сильфонов (гармониковых мембран) 2 и 6, внутренние полости которых заполнены жидкостью, состоящей из 33% глицерина и 67% воды. Оба сильфона жестко связаны между собой штоком 8. Сильфон 2 расположен в камере, куда подводится большее давление p1 и он условно называется «плюсовым», «минусовый» сильфон 6 находится в камере пониженного давления p2.

Рис. V.12: измерение расхода газа дроссельными диафрагмами

а - конструктивная схема; б - графики изменения параметров протекающего газа

Рис. V.13: принципиальная схема сильфонного дифманометра

Под действием перепада давления, подводимого к сильфонному блоку, «плюсовый» сильфон сжимается, жидкость из него через регулируемый дроссель 5 перетекает в «минусовый» сильфон. Шток 8, жестко соединяющий донышки сильфонов, перемещается вправо и через рычаг 3 поворачивает ось 4, которая кинематически связана со стрелкой и пером показывающего и регистрирующего прибора. Демпфирующий дроссель 5 регулирует скорость перетекания жидкости и тем самым снижает влияние пульсации давления в газопроводе на работу прибора. Сменные диапазонные пружины 7, связанные со штоком 8, служат для ослабления воздействия перепада давления на шток и для установки прибора на необходимый предел измерения.

Как дифманометры поплавковые типа ДП с ртутным заполнением, так и сильфонные типов ДСС и ДСП в качестве регистрирующего элемента имеют металлический диск, вращаемый часовым или электрическим приводом со скоростью 1 об. за 24 или 12 ч. На диске закрепляется бланк картограммы для записи измерений. Более совершенные конструкции дифманометров снабжены суммирующим устройством - интегратором, который фиксирует расход на цифровом счетчике. Погрешность показаний дифманометров не более ±1.0 ÷ 1,5% от верхнего предела измерения.

Дата добавления: 2015-07-25