Ответы на билеты к экзамену по курсу АПП нефтегазовой промышленности - Методы измерения расхода

Методы измерения расхода

 

Измерение расхода и количества вещества необходимо для правильного ведения технологического процесса, для учетно-расчетных операций при потреблении и отпуске полуфабрикатов и готовых продуктов.

Расходом называется масса (или объем) вещества проходящего через любое сечение трубопровода в единицу времени. Единицы измерения расхода в системе СИ [м3/сек], [кг/сек].

 

clip_image065

Измерение расхода по методу переменного перепада давления

Этот метод получил широкое применение, т.к. он позволяет измерять расход жидкостей и газов, протекающих по трубопроводу практически при любых давлениях и температурах. Метод измерения расхода заключается в следующем. Если на пути потока протекающего по трубопроводу поставить дроссельное устройство с сечением отверстия меньше сечения трубопровода, то это вызовет увеличение скорости потока, т.к. при движении жидкости или газа по трубопроводу каждому значению скорости соответствует определенная величина статического давления, то при сужении струи на дроссельном устройстве величина этого давления будет изменяться. Таким образом, измеряя величину этого давления можно судить о скорости потока, т.е. расхода.

График изменения давления по оси трубопровода представлен на рис. 44.

Определим зависимость между перепадом давления на дроссельном устройстве и расходом (рис. 44 а). Уравнение Бернулли для 1 и II сечений

clip_image067

Где clip_image069 - удельный вес. Или его можно переписать в следующем виде:

clip_image071

где V1,V2 - скорости в сечениях, у - удельный вес жидкости, р – плотность жидкости.

Уравнение неразрывности струи:  clip_image073, clip_image075- площадь трубопровода, clip_image077- площадь диафрагмы, clip_image079- площадь струи.

Отношение  clip_image081 называется коэффициентом диафрагмы

Отношение  clip_image083 называется коэффициентом сужения струи

Тогда значение скорости V1,можно выразить через V2:clip_image085. Подставив это выражение в уравнение Бернулли, определим значение скоростиV2,             clip_image087

Объемный расход Q=F2V2, а т.к.clip_image089и подставив в предыдущее уравнение получим:  clip_image091

 

 

Измерить давление в сечении 2 практически невозможно. Перепад давления обычно измеряется на участке трубопровода перед и за суживающим устройством, где перепад давления отличается. Для учета этого вводится поправочный коэффициент. Тогда, значение расхода определится следующим образом: clip_image093

Теоретическое определение поправочного коэффициента в каждом конкретном случае не представляется возможным. Для различных типоразмеров суживающих устройств на основе экспериментов определяется коэффициент clip_image095; clip_image097. Этот коэффициент, учитывающий расхождения между теоретическим и действительным расходом, называется коэффициентом расхода. Формула расхода выведена для несжимаемой жидкости. При измерении расхода газа или пара необходимо учитывать изменение плотности. Этот учет производится путем введения поправочных коэффициентов.

 

clip_image099

Нормальные суживающие устройства

С целью создания перепада давления на участке трубопровода применяются суживающие устройства.

Суживающие устройства бывают нормальными и специальными. К нормальным относятся диафрагмы, сопла и трубки Вентури, т.е. для них коэффициент расхода в широком диапазоне достоверен. Поэтому эти суживающие устройства применяют без индивидуальной подгонки.

clip_image101

 

Нормальная диафрагма тонкий металлический диск с отверстием меньше диаметра трубопровода (рис. 45). Толщина нормальной диафрагмы 0,1 диаметра трубопровода, длина цилиндрической части 0,02 диаметра трубопровода, фаска диафрагмы «снимается» под углом 30 - 45°.

Для измерения расхода газа и перегретого пара при малых перепадах давления, т.е. когда

clip_image103

clip_image105

 

в качестве суживающего устройства применяются сопла (рис. 46). Сопла менее чувствительны к загрязнениям присутствующим в потоках вещества, коррозии и более точны, чем дисковые диафрагмы.

Для измерения больших расходов при больших скоростях применяются нормальные трубки Вентури (рис. 47). Важным преимуществом трубок Вентури является минимальные потери давления на гидравлическое сопротивление и большая точность. К недостаткам следует отнести большие размеры, вес, сложность изготовления и обслуживания.

 

Вы здесь: Home Автоматизация Ответы на билеты к экзамену по курсу АПП нефтегазовой промышленности