Устройство для измерения расхода газа в кольцовом канале между стенками калиброванного участка измерительного трубопровода и поршневым разделителем поршней расходомерной установки

Устройство для измерения расхода газа в кольцовом канале между стенками калиброванного участка измерительного трубопровода и поршневым разделителем поршней расходомерной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Фв:.."Рмете", .йф ; А

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1п 781590

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 041278 (21) 2691971/18-10 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет

Опубликовано 231180. Бюллетень ИУ 43 (51)М. Ял.З

6 01 F 25/00

Государственный комитет

ССС Р по делам изобретений и открытий (53) УДК 53.089. .6(088.8) Дата опубликования описания 231180 (72) Авторы . изобретения

И.С. Бродин, В.И. Билоус, М.В. Мелец и Г.М. Алексеенков (71) Заявитель

Ивано-Франковский институт нефти и газа (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ МЕЖДУ

СТЕНКАМИ KAHHEPOBAHHOI"O УЧАСТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА.

И ПОРШНЕВА РАЗДЕЛИТЕЛЕМ ПОРШНЕВОЙ РАСХОДОМЕРНОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к измери тельной технике и может быть применено в поршневых расходомерных уста. новках на большие расходы и высокие статические давления в качестве устройства для их метрологической аттестации.

Погрешность от перетоков газа в кольцевом канале между стенками калиброванного участка измерительного трубопровода и движущимся поршневым разделителем (ПР) в поршневых расходомерных установках является важной составляющей их общей погрешности.

Известны устройства для измерения расхода газа в кольцевом канале, состоящие из образцового мерника второго разряда, объем которого несколько больший .объема калиброваннрго участка измерительного трубопровода.

Газ из образцового колокольного меринка пропускается через поршневую расходоиэмерительную установку и в моменты прохождения ПР,мимо детекторов его положения на линейке искровым методом наносятся две метки. Расход газа, прошедшего через кольцевой канал поршневой установки, определяется по разности между объемом калиброванной части измерительного трубопровода и объемом меринка, заключенным между искровыми метками f1).

Однако применение такого устройства для измерения перетоков газа че5 рез кольцевой-канал в высокопроизводительных поршневых расходоиэмерительных установках с большим объемом калиброванного участка измерительного трубопровода затруднительно иэ1О эа громоздкости конструкции устройства. Кроме того, сложным является измерение с достаточной точностью малой разности больших объемов газа.

Наконец, применение колокольного ra15 эового меринка для высокопроизводительных устааиовок, работающих при высоких статических давлениях, в принципе невозможно.

Известно также устройство для из2п мерения расхода газа в кольцевом канале прршневой расходоизмерительной установки, содержащее измеритель объема, выполненный в виде установленного перед ПР по направлению движения

25 потока диска с накопительной емкостью, уплотненного в трубопроводе и жестко соединенного с ПР, а также двигатель с регулируемым числом оборотов, связанный с ПР тросиком, и дифманометр, я подключенный к входу и выходу калиб781590 рованного участка измерительного трубопровода. Это,устройство компактно и позволяет с достаточной точностью измерять расход газа в кольцевом канале поршневых расходоизмерительнйй" ус -" тановок с неограниченным объемом калиброванного участка измерительного трубопровода, работающих при низких статических давлениях Pg.

Однако применение такого устрой-. ства затруднено для высокопроизводительных расходоизмерительных устано- 1О вок, работающих при высоких статй- ческих давлениях, поскольку перекрытие крана накопительной емкости в определенный момент времени в среде высокого статического давления, где 15 невозможен доступ человека, обеспечить технически сложно. Кроме того, изъятие накопительной емкости из измерительного трубопровода после каждого рабочего хода ПР является 2О трудоемким и длительным процессом в . установках на высокие статические давления, поскольку при этом необхо"димо понижать давление в них до нормального. Наконец, невозможно применение в таких установках эластичных накопительных емкостей, а также слож. ным является применение электродви- . гателя, связанного с ПР тросиком.

Цель изобретения заключается в ЗО применении его для измерения расхода газа через кольцевой канал в высокопроизводительных расходоизмерительных установках, работающих при высоких статических давлениях, без изъятия накопительной емкости из измерительного трубопровода. указанная цель достигается тем, что накопительная емкость выполнена в виде герметично укрепленного в диске соосно с ним калиброванного по 40 объему цилиндра, снабженного прорезями, сообщающими полость накопительной емкости с полостью измерительного трубопровода, и РазмещЕнным внутри уплотненным мерным поРшнем; устрой- 45 ство снабжено средством измерения перемещения мерного поршня в цилиндре

HBKollHTeJIbHoA емкости, а средство измерения перемещения мерного поршня накопительной емкости- вйполйено в- вй= go де контактного преобразователя, установленного на телескопическом многосекционном штоке, мерной линейки с индикаторами положения уплотненного диска, расположенной на стенке измерительного трубопровода, и электрической схемы регистрации и йндйка-ции, подключенной к контактному преобразователю и индикаторам положения

ck ди а.

На чертеже представлена схема пред-60 лагаемого устройства.

Установка содержит калиброванный по объему измерительный трубопровод

1 с поршневым разделителем 2 и двумя детекторами его положения 3 и 4, а . 65 также дна Ускоприемных устройства

5 и 6, каждое из которых, например левое, содержит две соосные цилиндрические емкости — внешнюю 7 и внутренйюю 8, которые соединены между собой с одной стороны с помощью трубы 9 с задвижкой 10 и дросселирующего устройства 11, а с другой — через продольные прорези 12.

Устройство для измерения расхода в кольцевом канале (на чертеже показано дважды) состоит из дополнительного уплотненного диска 13 с центральным отверстием, в которое герметично вмонтирован калиброванный цилиндр 14 с прорезями 15 и уплотненным мерным поршнем 16. Цилиндр жестко укреплен на крайнем диске многосекционного ПР 2. Для .предотвращения движения мерного поршня 16 во время запуСка ПР из пускоприемного устройства 5 предусмотрен механический фиксатор поршня 17 в его начальном (нулевом) положении. Перед первым по направлению движения ПР детектором его положения 3 на внутренней стенке измерительного трубопровода вмонтирован упор 18, освобозщающий мернйй поршень 16 от фиксации и пере1 водящий его в режим измерения расхода газа через кольцевой канал.

На противоположном от начала движения ПР кбнце йзмерительного трубопровода за калиброванным его участком на внутренней поверхности трубы установлена линейка 19 с индикаторами положения уплотненного диска 13, причем расстояние между крайними индикаторами равно полному ходу мерно1 го поршня 16 в калиброванном цилиндре 14. Кроме того, по оси измерительного трубопровода 1 в фиксированном начальном положении установлен многосекционный шток 20 с контактным преобразователем на конце 21.

Преобразователь, через формирователь 22 импульсов подключен на первые входы логических элементов 23 И, а также на входы управления электронных ключей 24, каждый из которых, с бдной стороны через один формирователь 25 импульсов подсоединен к крайнему левому индикатору на линейке 19, а с другой — на второй вход одного логического элемента 23, выход которого подключен в цепь управления включением индикаторной лампочки на шкале прибора 26.

Аналогично подсоединены к соответствующим индикаторам, формирователям импульсов, элементам И и индикаторным лампочкам остальные ключи.

Для возврата многосекционного штока 20 в начальное фиксированное положение во внутреннюю его полость с помощью компрессора 27 подается сжатый воздух.

Работа устройства во время запуска ПР из пу коприемного устройства.

781590

В начальном положении ПР с подсоединенным к нему устройством для измерения расхода газа в кольцевом канале находится во внутренней емкости 8 левого пускоприемного устройства 5. Задвижка 10 закрыта, поэтому газ из магистрального газопровода, проходя через дросселирующее устройство 11, поступает во внешнюю емкость

7 пускоприемного устройства и дальше в измерительный трубопровод 1 через продольные прорези 12, обтекая при этом ПР. По достижении в установке установившегося режима движения потока открывается задвижка 10. Часть недросселированного устройством 11 потока поступает во внутреннюю емкость 8 и.вследствие возникшего на

ПР перепада давления последний выводится из пускоприемного устройства в измерительный трубопровод 1, где увлекается основным потоком и перемещается вдоль измерительного трубопровода.

Мерный поршень 16 зафиксирован в начальном (левом) положении с помощью фиксирующего устройства 17 и во время выхода ПР из пускоприемного устройства остается неподвижным. При прохождении. Фиксирующего устройства

17 через упор 18 мерный поршень освобождается от фиксации (как показано на левом рисунке ПР) и включается в режим измерения расхода газа через кольцевой канал. Уплотнение мерного поршня 16 выполняется аналогичным уплотнению дополнительного диска 13, причем уплотнения изготовлены из материала, трение скольжения которого не зависит от скорости перемещения трущихся поверхностей (например фторопластовые уплотнения). Вследствие этого перепад давления, создаваемый дополнительным уплотнейным диском

13 используется на преодоление сил трения мерного поршня 16, а перето-. ки газа через кольцевой канал между

ПР и измерительным трубопроводом, поступая через прорези 15 в калибро-. ванный цилиндр 14, перемещают мерный поршень.

Работа устройства в режиме отсчета значения расхода газа через кольцевой канал.

Перемещаясь вдоль измерительного трубопровода, ПР проходит мимо втоporb детектора его положения 4. Мерный поршень 16 перемещается в калиброванном цилиндре 14 на некоторое расстояние, соответствующее количеству газа, прошедшего через кольцевой зазор между ПР и стенкой измерительного трубопровода. Для измерения этого количества достаточно измерить величину перемещения мерного поршня

16 в калиброванном цилиндре, поскольку объем газа, приходящийся на единицу перемещения поршня, определен заранее во время калибровки цилиндра.

Устройство для измерения величины перемещения мерного поршня работает следующим образом.

Многосекционный шток 20 устанавливается в трубопроводе в таком фиксированном положении, что в случае ну5 левого перемещения мерного поршня последний коснется штока одновременно с прохождением уплотненного диска

13 мимо правого крайнего (нулевого) . индикатора его положения на линейке

® 19. В момент касания поршнем 16 преобразователя 21 сигнал от последнего (электрический или пневматический) посылается на формирователь 22 импульсов, который переводит электронные

15 ключи 24 в замкнутое положение (положение 1), а также подает импульс на первый вход всех логических элементов 23 И. Правый крайний индикатор на линейке 19 при прохождении в этот

2р же момент времени мимо него уплотненного диска 13 посылает сигнал на соответствующий формирователь импульсов, который через соответствующий открытый электронный ключ пода-, 5 ет импульс на второй вход сбответствующего логического элемента И.

Последний срабатывает и пропускает управляющий импульс в схему включения индикаторной лампочки на шкале прибора 26, соответствующей нулевому значению расхода газа через кольцевой канал.

В случае перемещения мерного поршня 16 на некоторое расстояние одновременйо с касанием мерным поршнем

35 преобразователя, установленного на штоке (или же первым после касания) уплотненный диск пройдет мимо соот ветствующего индикатора на линейке левее от нулевого. Тогда по аналогии

4р с описанным выше засветится индика торная лампочка, соответствующая величине перемещения мерного поршня» а значит и расходу. В схеме легко предусмотреть возможность включения лишь одной лампочки, соответствующей

45 значению расхода через кольцевой канал., Определив таким образом величину перемещения поршня 16 и умножив на известную площадь сечения калибро р,ванного цилиндра 14, получают объем газа, прошедшего через кольцевой канал эа время движения ПР через калиброванный участок измерительного трубопровода.

55 Улавливание ПР в правом пускоприемном устройстве производится следующим образом. Мерный йоршень 16 под действием штока 20 переводится в начальное (нулевое) положение, где у фиксируется устройством 17. Воздействуя .на многос екционный шток 20, перемещающийся ПР задвигает его разные по диаметру секции друг в друга,,проходя при этом во внутреннюю емкость правого пускоприемного устрой781590

Формула изобретения

45 ства, которая при закрытой задвижке

28 является пневмосопротивлением его движению. Полная остановка ПР достигается с помощью амортизатора 29.

После вывода ПР из цускоприемного устройства 6 многосекционный шток 20 устанавливается в исходное фиксирован ное положение под действием сжатого воздуха, вырабатываемого подсоединенным х. его внутренней полос и компрессором 27.

Аналогично работает устройство в © случае измерения расхода газа через кольцевой канал при реверсирований потока с той лишь разницей, что в этом случае дополнительный уплотненный диск крепится к противоположному крайнему диску ПР, а также упор 18", линейка 19 и шток 20 устанавливаются на противоположных концах измерительного трубопровода.

Таким образом, предлагаемое Уст- 2О, ройство позволяет с достаточной точностью (+3%) измерять расход газа через кольцевой канал в высокопроизводительной поршневой расходойзмерительной установке, работающей при высоких статических давлениях, без изъятия мерной емкости из измерительного трубопровода после каждого измерительного цикла. Точность от- счerà определяется в основнбм"погрешностью дискретности, уменьшение 30 которой достигается путем увеличения количества индикаторов, установленных на линейке 19.

1. Устройство для измерения расхода газа в кольцевом канале между стенками калиброванного участка измерительного трубопровода и поршневым разделителем поршневой расходомерной установки, содержащее изме.ритель времени и измеритель объема, выполненный в виде установленного перед поршневым разделителем по направлению движения потока диска, уплотненного в трубопроводе, жестко соединенного с поршневым разделителем и снабженного накопительной емкостью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, .что, с целью обеспечения точного измерения расхода, а также уменьшения затрат и времени на процесс измерения в высокопроизводительных установках, рабо-. тающих при. высоких статических давлениях,накопительная емкость выполнена в виде герметично укрепленного в диске соосно с ним калиброванного по объему цилиндра, снабженного прорезями, сообщающими полость накопительной емкости с полостью измерительного трубопровода, и размещенным внутри уплотненным мерным поршнем; устройство снабжено средством измерения. перемещения мерного поршня в цилиндре накопительной емкости.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что средство измерения перемещения мерного поршня накопительной емкости выполнено в виде контактного преобразователя, ус.тановленного на телескопическом мно госекционном штоке, мерной линейки с индикаторами положения уплотненного диска, расположенной на стенке измерительного трубопровода, и электрической схемы регистрации и индикации, подключенной к контактному преобразователю и индикаторам положения диска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бродин И.С. и др. "Метрологические исследования поршневой расходомерной установки газа". Труды метрологических институтов СССР, 1972, вып.135 (195), с. 258-262.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 575495, кл. G 01 F 25/00, 1975 (прототип).