Расходомеры переменного перепада давления

Чувствительным элементом служит сужающее устройство (рис. 46), измерительным устройством—дифманометры (см. рис. 43).

При прохождении вещества через сужающее устройство часть потенциальной энергии давления переходит в кинетическую энер­гию, в результате чего скорость потока в суженном сечении уве­личивается, а статическое давление снижается. Разность давле­ний до и после сужения потока (перепад) зависит от расхода ве­щества и служит мерой расхода.                              

Уравнение для расчета объемного расхода сжимаемого веще/ ства, протекающего через сужающее устройство, имеет вид:

Q^-^ae/nD^-i-Ap,                (20)

где α—коэффициент расхода; ε—поправочный множитель на расширение измеряемого вещества; m=d2/D2—модуль; d—диа-



Рис. 46. Сужающие устройства.

а—камерная диафрагма; б — безкамерная диафрагма; в—сопло Вен-тури

метр отверстия сужающего устройства; Д — внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством; ρ—плотность изме­няемой среды в рабочих условиях; Δρ — перепад давления в су­жающем устройстве.                              

Уравнение справедливо при скоростях потока, меньших крити­ческой, т. е. скорости звука в измеряемой среде.

Коэффициент расхода α зависит от типа и модуля сужающего устройства и от Re. Поправочный множитель ε тем больше отли­чается от единицы, чем больше отношение Δρ к абсолютному дав­лению ρ

среды перед сужающим устройством.

Плотность вещества, протекающего по трубопроводу, измеря­ется непосредственно или определяется расчетным путем в зави­симости от давления и температуры перед сужающим устройст­вом.

Абсолютное давление измеряемой среды определяется как сум­ма барометрического и избыточного. Температуру вещества изме­ряют термометром, установленным в термокармане, либо перед су­жающим устройством, либо за ним на расстоянии (5—10) Д от переднего торца устройства.

При расчетах расходов и эксплуатации расходомеров следует пользоваться «Правилами 28—64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами», а также паспортом на прибор.

В качестве сужающих устройств применяют диафрагмы, сопла и сопла Вентури (см. рис. 46), которые должны удовлетворять требованиям «Правил 28—64».                  

Стандартная диафрагма представляет собой тонкий металли­ческий диск с круглым отверстием, имеющим со стороны входа потока острую кромку, а на выходе фаску под углом 30—45°.

Диафрагма камерная нормальная (ДКН) помещается между двумя кольцевыми камерами (см. рис. 46,а). Каждая из камер со­единена с потоком кольцевой щелью или группой равномерно рас­пределенных по окружности отверстий.

Кольцевые камеры обес­печивают выравнивание давлений до и после диафрагмы.

Диафрагма бескамерная дисковая нормальная (ДДН) уста­навливается между фланцами трубопровода (см. рис. 46,6). Пе­репад давления измеряется через отдельные цилиндрические от­верстия.

ДДН применяют при давлениях в трубопроводе не более 2,5 МПа.

Диафрагмы используют в трубопроводах диаметром не менее 50 мм при соблюдении условия 0,05m0,7. Толщина диафраг­мы 0,1 Д. На диафрагмах заводского изготовления выбиты зна­ки плюс со стороны высокого давления, минус со стороны низко­го, а на торце стоит стрелка направления потока.

В случае, когда необходимо уменьшить потери напора в расхо­домере, применяют сопла и сопла Вентури (см. рис. 46,в). По срав­нению с диафрагмами эти устройства более износостойкие, однако сложны в изготовлении и трудоемки при монтаже.

Неправильная установка сужающих устройств может приве­сти к погрешностям (до десятков процентов). Поэтому «Правила­ми 28—64» предусмотрена детальная регламентация всех условий монтажа. Диафрагмы можно устанавливать только на прямых участках трубопроводов.

Расстояния от диафрагмы до местных гидравлических сопротивлений (задвижек, фитингов и др.) опре­деляются по графикам и таблицам. Это необходимо для того, что­бы перед диафрагмой поток полностью заполнял сечение трубопро­вода, не было вихревых и винтообразных движений. Строгие тре­бования предъявляются к соосности отверстия и трубопровода— отклонение не более 0,01 Д.

Особенно осторожно надо обращаться с диском диафрагмы, чтобы не повредить острую кромку отверстия (со стороны знака плюс). Дело в том, что после расточки входную кромку нельзя дополнительно обрабатывать ни напильником, ни даже шкуркой.

Прокладки во фланцах должны точно соответствовать разме­рам камер или торцевых поверхностей. Если прокладки будут вы­ступать в живое сечение трубопровода, показания приборов будут значительно искажаться.

Соединительные линии диаметром 12—14 мм прокладывают по кратчайшим расстояниям вертикально и горизонтально с уклоном 1:10. Длина этих линий не более 20 м для дифманометров типа ДМПК и не более 50 м для ДП.

Соединительные линии должны быть герметичными и теплоизолированными для предохранения от источников теплоты и замерзания. Соединительные линии под­ключают к трубопроводу при измерениях расходов газа и пара сверху, при измерении расхода жидкости—снизу.
Чувствительным элементом служит сужающее устройство (рис. 46), измерительным устройством—дифманометры (см. рис. 43).

При прохождении вещества через сужающее устройство часть потенциальной энергии давления переходит в кинетическую энер­гию, в результате чего скорость потока в суженном сечении уве­личивается, а статическое давление снижается. Разность давле­ний до и после сужения потока (перепад) зависит от расхода ве­щества и служит мерой расхода.                              

Уравнение для расчета объемного расхода сжимаемого веще/ ства, протекающего через сужающее устройство, имеет вид:

Q^-^ae/nD^-i-Ap,                (20)

где α—коэффициент расхода; ε—поправочный множитель на расширение измеряемого вещества; m=d2/D2—модуль; d—диа-



Рис. 46. Сужающие устройства.

а—камерная диафрагма; б — безкамерная диафрагма; в—сопло Вен-тури

метр отверстия сужающего устройства; Д — внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством; ρ—плотность изме­няемой среды в рабочих условиях; Δρ — перепад давления в су­жающем устройстве.                              

Уравнение справедливо при скоростях потока, меньших крити­ческой, т. е. скорости звука в измеряемой среде.

Коэффициент расхода α зависит от типа и модуля сужающего устройства и от Re. Поправочный множитель ε тем больше отли­чается от единицы, чем больше отношение Δρ к абсолютному дав­лению ρ

среды перед сужающим устройством.

Плотность вещества, протекающего по трубопроводу, измеря­ется непосредственно или определяется расчетным путем в зави­симости от давления и температуры перед сужающим устройст­вом.

Абсолютное давление измеряемой среды определяется как сум­ма барометрического и избыточного. Температуру вещества изме­ряют термометром, установленным в термокармане, либо перед су­жающим устройством, либо за ним на расстоянии (5—10) Д от переднего торца устройства.

При расчетах расходов и эксплуатации расходомеров следует пользоваться «Правилами 28—64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами», а также паспортом на прибор.

В качестве сужающих устройств применяют диафрагмы, сопла и сопла Вентури (см. рис. 46), которые должны удовлетворять требованиям «Правил 28—64».                  

Стандартная диафрагма представляет собой тонкий металли­ческий диск с круглым отверстием, имеющим со стороны входа потока острую кромку, а на выходе фаску под углом 30—45°.

Диафрагма камерная нормальная (ДКН) помещается между двумя кольцевыми камерами (см. рис. 46,а). Каждая из камер со­единена с потоком кольцевой щелью или группой равномерно рас­пределенных по окружности отверстий.

Кольцевые камеры обес­печивают выравнивание давлений до и после диафрагмы.

Диафрагма бескамерная дисковая нормальная (ДДН) уста­навливается между фланцами трубопровода (см. рис. 46,6). Пе­репад давления измеряется через отдельные цилиндрические от­верстия.

ДДН применяют при давлениях в трубопроводе не более 2,5 МПа.

Диафрагмы используют в трубопроводах диаметром не менее 50 мм при соблюдении условия 0,05m0,7. Толщина диафраг­мы 0,1 Д. На диафрагмах заводского изготовления выбиты зна­ки плюс со стороны высокого давления, минус со стороны низко­го, а на торце стоит стрелка направления потока.

В случае, когда необходимо уменьшить потери напора в расхо­домере, применяют сопла и сопла Вентури (см. рис. 46,в). По срав­нению с диафрагмами эти устройства более износостойкие, однако сложны в изготовлении и трудоемки при монтаже.

Неправильная установка сужающих устройств может приве­сти к погрешностям (до десятков процентов). Поэтому «Правила­ми 28—64» предусмотрена детальная регламентация всех условий монтажа. Диафрагмы можно устанавливать только на прямых участках трубопроводов.

Расстояния от диафрагмы до местных гидравлических сопротивлений (задвижек, фитингов и др.) опре­деляются по графикам и таблицам. Это необходимо для того, что­бы перед диафрагмой поток полностью заполнял сечение трубопро­вода, не было вихревых и винтообразных движений. Строгие тре­бования предъявляются к соосности отверстия и трубопровода— отклонение не более 0,01 Д.

Особенно осторожно надо обращаться с диском диафрагмы, чтобы не повредить острую кромку отверстия (со стороны знака плюс). Дело в том, что после расточки входную кромку нельзя дополнительно обрабатывать ни напильником, ни даже шкуркой.

Прокладки во фланцах должны точно соответствовать разме­рам камер или торцевых поверхностей. Если прокладки будут вы­ступать в живое сечение трубопровода, показания приборов будут значительно искажаться.

Соединительные линии диаметром 12—14 мм прокладывают по кратчайшим расстояниям вертикально и горизонтально с уклоном 1:10. Длина этих линий не более 20 м для дифманометров типа ДМПК и не более 50 м для ДП.

Соединительные линии должны быть герметичными и теплоизолированными для предохранения от источников теплоты и замерзания. Соединительные линии под­ключают к трубопроводу при измерениях расходов газа и пара сверху, при измерении расхода жидкости—снизу.

Между сужающими и измерительными устройствами устанав­ливают вспомогательное оборудование: разделительные сосуды и фильтры.

При измерениях расходов пара или горячих жидкостей измери­тельные устройства должны размещаться не ближе 6 м от трубо­провода.

При исследованиях скважин с выпуском газа в атмосферу при­меняют  диафрагменный  измеритель  критического  течения (ДИКТ). В этом приборе скорость газа в отверстии диафрагмы равна скорости звука в газовой среде, т. е. критической. Газ из/ диафрагмы выбрасывается в атмосферу.