Пробоотборники "Проба-1М" для трубопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра

«Транспорт и хранение нефти и газа»

Реферат на тему:

«Объемные счетчики»

Выполнил: ст. гр. МТ-09-03 Талипова А.А.

Проверил: ассистент Муратова В.И.

Уфа 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЧЕТЧИКОВ

2. ОБЪЕМНЫЕ СЧЕТЧИКИ

2.1 Счетчики поршневые (цилиндрические) поступательные

2.2 Счетчики поршневые (дисковые) прецессионные

2.3 Счетчики поршневые (кольцевые) планетарные

2.4 Счетчики ротационные с овальными шестернями

2.5 Счетчики лопастные (камерные) ротационные

3. ИСХОДНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ И ЕДИНИЦЫ

4. СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРИБОРАМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И КОЛИЧЕСТВА

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВЕДЕНИЕ

Назначение приборов для расхода и количества жидкости, газа и пара. Значение счетчиков и, особенно расходомеров жидкости, газа и пара очень велико. Раньше основное применение имели счетчики воды и газа преимущественно в коммунальном хозяйстве городов. Но с развитием промышленности все большее значение приобрели расходомеры жидкости, газа и пара.

Расходомеры необходимы прежде всего для управления производством. Без них нельзя обеспечить оптимальный режим технологических процессов в энергетике, металлургии, в химической, нефтяной, целлюлозно-бумажной и многих других отраслях промышленности. Эти приборы требуются также для автоматизации производства и достижения при этом максимальной его эффективности.

Счетчики жидкости и газа необходимы для учета массы или объема нефти, газа и других веществ, транспортируемых по трубам и потребляемых различными объектами. Без этих измерений очень трудно контролировать утечки и исключать потери ценных продуктов. Снижение погрешности измерений хотя бы на 1 % может обеспечить многомиллионный экономический эффект.

1.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЧЕТЧИКОВ

Приборы для измерения количества вещества, т. е. для измерения суммарного объема или массы вещества, протекающего по трубопроводу за какой-либо отрезок времени (час, сутки и т. д.), называются счетчиками.

В последнее время в связи с появлением интегрирующих устройств у расходомеров и специальных расходомерных приставок у счетчиков между этими приборами не делают принципиального различия и даже объединяют их в одну общую группу приборов -- расходомеры. Однако эти приборы имеют и свои специфические различия, отражающиеся в подходе к определению и нормированию основных технических и метрологических характеристик.

В современном промышленном производстве применяют счетчики, отличающиеся друг от друга назначением, принципом действия и конструкцией. Для оценки и сравнения различных конструкций и модификаций счетчиков как измерительных устройств и определения реальной точности измерения количества нормируются следующие характеристики:

калибр -- диаметр условного прохода входного патрубка счетчика в миллиметрах;

относительная погрешность показаний в процентах -- разность между показаниями счетчика Vc и действительным количеством вещества VR, прошедшим через счетчик

б = (Vc -- Vp)/Va * 100;

потеря напора -- разность давлений, определенная по показаниям манометров во входном и выходном патрубках счетчиков, обусловленная гидравлическим и механическим сопротивлениями в его механизме; нижний предел измерений -- наименьший часовой расход, при котором относительная погрешность показаний счетчика не выходит за пределы допускаемых значений;

верхний предел измерений -- наибольший часовой расход, при котором погрешность показаний и потеря напора не выходят за пределы установленных допусков (работа счетчиков на верхнем пределе допускается только при кратковременных пиковых нагрузках -- в общей сложности не более 1 ч в сутки);

номинальный расход -- наибольший часовой расход, при котором погрешность показаний не выходит за пределы допускаемых значений, а потеря напора при этом расходе не создает в приборе усилий, приводящих к быстрому износу трущихся частей и деталей;

порог чувствительности -- наименьший часовой расход, при котором чувствительный элемент прибора приобретает установившееся движение, а счетчик начинает давать показания с любой сколь угодно большой погрешностью. Порог чувствительности характеризует трение в счетчике, зависящее от его конструкции, качества изготовления и сборки его механизма, а также от физико-химических свойств измеряемого вещества;

емкость счетного механизма -- наибольшее количество вещества, которое может быть отсчитано счетным механизмом прибора.

2.ОБЪЕМНЫЕ СЧЕТЧИКИ

Объемными счетчиками измеряют количество чистых промышленных жидкостей, нефтепродуктов и сжиженных газов, т. е. жидкостей с широким диапазоном изменения вязкости. Кроме того, объемные счетчики обеспечивают высокую точность измерений (относительная погрешность их обычно не превышает 0,5 %) и достаточный для условий применения диапазон измерений.

Принцип действия объемных счетчиков основан на суммировании объемов жидкости, вытесненных из измерительной камеры прибора за любой отсчетный промежуток времени.

Основными элементами объемных счетчиков жидкостей являются измерительная камера определенного объема и конфигурации и перемещающийся в ней рабочий орган (поршень, диск, шестерни и т. д.).Рабочий орган счетчика перемещается под действием разности давлений на входе и выходе измерительной камеры при протекании через нее измеряемой жидкости. За каждый цикл своего перемещения рабочий орган вытесняет определенный объем жидкости, равный V. Суммарное число перемещений Л^г_с рабочего органа фиксируется счетным механизмом. По разности показаний счетного механизма в конце и в начале какого-либо промежутка времени определяется объемное количество жидкости V_T, протекшей через прибор за этот промежуток времени.

Таким образом, общее для всех объемных счетчиков уравнение измерений имеет вид

V_T=VN_C

В зависимости от конструктивных особенностей рабочего органа (поршень, шестерни и т. п.), а также от вида движения, совершаемого рабочим органом при работе счетчика (поступательное, вращательное -- ротационное, сложное колебательное -- прецессионное, сложное вращательное -- планетарное), объемные счетчики классифицируют на:

· поршневые (цилиндрические) с поступательным движением цилиндрического поршня;

· поршневые (дисковые) с прецессионным движением дискового поршня;

· поршневые (кольцевые) с планетарным движением кольцевого поршня;

· шестеренные (круглые) с ротационным вращением круглых шестерен;

· шестеренные (овальные) с ротационным вращением овальных шестерен;

· лопастные (камерные) с ротационным вращением лопастей, выполненных в виде камер;

2.1 Счетчики поршневые (цилиндрические) поступательные применяются для измерения количества жидкостей большой вязкости (мазута, смолы и др.)

По конструкции счетчики с цилиндрическими поршнями отличаются друг от друга количеством поршней, их расположением (горизонтальным или вертикальным), направлением действия потока жидкости на поршень, и, наконец, видом распределительного устройства.

Рассмотрим работу поршневого мазутомера (рис. 1) -- это четы-рехпоршневой счетчик с вертикальными поршнями, золотниковым распределительным устройством и односторонним действием жидкости на поршни. В корпусе счетчика 5 на шаровой опоре установлен четерехпоршневой гидромотор. Штоки поршней 1 шаровыми шарнирами опираются на диск 2, который связывает их в единый механизм. Наклон диска ограничивается опорной тарелкой 3. Ход поршней и, в конечном счете, показания счетчика регулируют, изменяя высоту установки опорной тарелки. П устройство и редуктор счетного механизма. Крышка имеет полости А и Б оршневой механизм закрыт крышкой, в которой размещены золотниковое для подвода и отвода жидкости из золотникового устройства. При работе

Рис. 1

счетчика золотниковое распределительное устройство поочередно сообщает полости цилиндров над поршнями с полостями в крышке, через которые подводится и отводится измеряемая жидкость. При перемещении поршней диск совершает колебательное движение, обкатываясь по опорной тарелке. При этом начинает вращаться коленчатый валик 4, число оборотов которого пропорционально суммарному количеству жидкости, протекшей через счетчик.

Счетчики с цилиндрическими поршнями обладают высокой точностью (известны счетчики с уплотненными цилиндрическими поршнями, погрешность показаний которых не превышает 0;7 %) и чувствительностью. Однако они громоздки, сложны в эксплуатации и вызывают большие потери давления.

2.2 Счетчики поршневые (дисковые) прецессионные получили преимущественное распространение в практике измерения количественных жидкостей

При протекании через счетчик измеримой жидкости под действием разности давлений колеблется дисковый поршень 3. Число колебаний поршня, пропорциональное количеству протекшей жидкости, фиксируется счетным механизмом 11, 12, 13, размещенным в головке 10. Измеряемая жидкость поступает через входной патрубок и предохранительную сетку 6 в измерительную камеру 2. Внутренняя часть боковой поверхности камеры выполняется в виде шарового пояса, а внутренняя часть верхней и нижней поверхностей камеры -- в виде усеченных конусов и шаровых сегментов,

Рис. 2

служащих подпятниками для дискового поршня, расположенного внутри камеры. Через отверстие верхнего подпятника проходит ось поршня 16. которая стягивает две полусферы 1, являющиеся подшипниками диска. Дисковый поршень имеет прорезь; через которую проходит радиальная перегородка. Служащая одновременно и направляющей, препятствующей повороту диска, и устройством, исключающим возможность непосредственного перетекания жидкости из входного патрубка в выходной. Ось поршня 16 опирается на направляющий конус 8 так, что диск все время остается в наклонном положении, соприкасаясь с боковой (шаровой), верхней и нижней торцовыми (конусными) поверхностями.

Поступающая в измерительную камеру жидкость может попасть в выходной патрубок, только обтекая опорную полусферу, приводя тем самым диск в сложное колебательное - прецессионное движение. При этом ось диска обкатывается вокруг направляющего конуса, приводя во вращение поводок 7. Число оборотов поводка через передаточный механизм 9 и приводной валик 14 передается на стрелочный указатель 13 и роликовый счетный указатель 11.

Показания прибора регулируют перепуском части жидкости непосредственно из входного патрубка в выходной регулировочным винтом 17. Весь механизм счетчика размещается в корпусе 5. Смазка трущихся деталей механизма осуществляется с помощью масленки 15. Вследствие неразрывности потока измеряемой жидкости дисковый поршень непрерывно колеблется. При каждом полном колебании диска через измерительную камеру прибора протекает определенная порция жидкости, теоретически равная объему камеры за вычетом объема диска с шаровой опорой и объема радиальной перегородки.

Дисковые (прецессионные) счетчики при правильном изготовлении и регулировке обладают большой чувствительностью и могут применяться для измерения количества жидкостей при весьма малых расходах. Чувствительность прибора тем выше, чем меньше вес диска и диаметр опорного шара и чем больше диаметр диска.

Ввиду того, что часть жидкости, протекающая через зазор между диском и шаровой поверхностью измерительной камеры, не учитывается, этот зазор должен быть минимальным (в зависимости от вязкости жидкости) одинаковым при всех положениях диска.

Для обеспечения надежности счетчиков материалы, из которых изготовляют их детали, подвергающиеся износу при работе счетчика, должны быть стойкими к истиранию. Диски изготовляют обычно из легких пластмасс или эбонита, а опорные поверхности -- из твердого графита или специальных металлических сплавов.

Чтобы в счетчик не попал воздух, механические примеси и грязь, которые могут привести к интенсивному износу, понижению точности измерений или даже к заклиниванию диска, в сети подводящего трубопровода перед счетчиком необходимо устанавливать фильтр-газоотделитель с аварийным воздухосборником.

Недостатком данных счетчиков является сложность их изготовления и ремонта.

2.3 Счетчики поршневые (кольцевые) планетарные

Счетчик состоит из корпуса 10, крышки 16, измерительной камеры, кольцевого поршня 4, передаточного и счетного механизмов. Крышка соединяется с корпусом при помощи нажимного кольца 14 и уплотнения 15. Измерительная камера образуется внешним цилиндром 2 и двумя внутренними цилиндрическими выступами 3, соосными внешнему цилиндру. Один выступ составляет одно целое с нижним основанием цилиндра, другой с верхним. Жидкость поступает в измерительную камеру через предохранительную сетку 11 и отверстие 8 в нижнем основании внешнего цилиндра и вытекает через отверстие 5 в верхнем основании. Внутри измерительной камеры установлена радиальная перегородка 7, предотвращающая непосредственное перетекание жидкости из отверстия 8 в отверстие 5. Перегородка врезана в стенки внутренних кольцевых выступов, в верхнее и нижнее основание камеры. В центре нижнего основания имеется направляющий ролик 9.

Рис. 3

Кольцевой поршень 4представляет собой цилиндр с поперечным ребром посредине, с осью 12 в центре ребра и осевой прорезью б, в которую входит перегородка 7. В ребре поршня имеются отверстия для перетекания жидкости из нижней полости поршня в верхнюю.

Во время работы счетчика под действием разности давлений во входящем и выходящем потоках жидкости кольцевой поршень совершает планетарное движение внутри камеры, обкатываясь своей внутренней поверхностью по цилиндрическим выступам.

В то же время ось поршня обкатывается вокруг направляющего ролика, а края скользят по радиальной перегородке.

Движение поршня через поводок 13 и трубку 1 преобразуется во вращательное движение последней и с помощью передаточного механизма передается на стрелки и счетный указатель.

счетчик конструкция мазутомер

Рис. 4

Принцип действия прибора иллюстрирует рис.4, на котором изображены четыре положения кольцевого поршня. Жидкость поступает то во внешнее пространство между Поршнем и стенкой измерительной камеры, то во внутреннее пространство между поршнем и внутренними цилиндрическими выступами. Из-за этого то на внешней, то на внутренней поверхностях поршня появляется избыточное давление, под действием которого поршень совершает сложное планетарное движение. За полный цикл движения поршня через счетчик протекает количество жидкости, теоретически равное объему измерительной камеры.

2.4 Счетчики ротационные с овальными шестернями

Жидкость поступает во входной патрубок счетчика, протекает через сетку фильтра в измерительную камеру, и, приводя во вращение две овальные шестерни, выходит через выходной патрубок. Одна из шестерней имеет трибку, посредством которой вращение передается на передаточный и счетный механизм.

Рис.5 Рис. 6

Принцип действия счетчиков данного типа показан на рис. 6. В первом положении (рис. 6, а) разность давлений во входной и выходной частях камеры, действуя на обе шестерни, создает момент лишь на шестерне 2, поворачивающий ее против часовой стрелки. На плечи же (относительно оси ее вращения) шестерни 1 действуют одинаковые усилия от разности давлений. Таким образом, в этом положении шестерня 2, вращаясь под действием момента, приводит во вращение и шестерню 1. Во втором положении (рис. 6, б) на обе шестерни действуют вращающие моменты, однако абсолютное значение каждого из них меньше, чем момент, действующий на шестерню 2 в первом положении. Это объясняется тем, что из-за частичного перекрытия шестерен появляется обратный момент со стороны давления в выходном патрубке. И, наконец, в третьем положении (рис. 6, в) вращающий момент действует лишь на шестерню 1. По абсолютному значению этот момент равен моменту, действующему на шестерню 2 в первом положении, но направлен по часовой стрелке. В данном случае шестерня ведет шестерню 2.

Нетрудно показать, что суммарный момент, приводящий шестерни во вращение, в любом их положении остается постоянным и равным Ар/3/8, где Ар - разность давлений во входном и выходном патрубках счетчика, / - длина большой оси овальной шестерни. Следовательно, при установившемся потоке жидкости (ври установившемся и постоянном Ар) шестерни приобретают установившееся вращение с постоянной угловой скоростью, вытесняя за каждый оборот измерительный объем, ограниченный стенками и образующими камеры и шестерни.

Для уменьшения неконтролируемых утечек измеряемой жидкости зазоры между вершинами зубьев и образующей измерительной камеры, а также между стенками камеры и торцами шестерен должны быть минимальными.

Малый вес шестерен, хорошее качество изготовления и сборки (с оптимальным размеров зазоров) обеспечивает высокую чувствительность счетчиков с овальными шестернями и незначительное влияние изменений вязкости жидкостей на их показания. Поэтому эти счетчики довольно широко применяют при измерении количества самых разнообразных жидкостей и в первую очередь бензина, спирта и других маловязких жидкостей, для измерения количества которых в связи с вредным влиянием

сухого трения (обусловленного малой вязкостью жидкости) счетчики других типов применять нежелательно.

Счетчики с овальными шестернями выпускают двух модификаций: СВШ -- без обогрева на калибры от 12 до 250 мм и СШМ -- с паровой обо-гревной рубашкой (для сильно вязких жидкостей) на калибры 12 и 40 мм. Счетчики можно устанавливать как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопровода, однако, с обязательным условием, чтобы оси овальных шестерен были ориентированы строго горизонтально.

2.5 Счетчики лопастные (камерные) ротационные

Корпус 5 соединен с двумя патрубками для подвода и отвода измеряемой жидкости, расположенными под углом 90°. Внутри цилиндрической полости корпуса помещен ротор б с четырьмя полукруглыми пазами, в которых расположены четыре лопатки 1-4, выполненные в форме корытца. К торцам ротора крепятся две дисковые пластины с подшипниками для осей лопаток. Специальная система шестеренок, установленных между одной из торцовых пластин и задней крышкой камеры, обеспечивает неизменный наклон лопаток относительно горизонтальной оси счетчика.

Рис.7

Непосредственному перетеканию жидкости из входного отверстия в выходное препятствует вставка 7.

Под действием разности давлений во входном и выходном патрубках счетчика его ротор вращается, выбрасывая за каждый оборот в выходной патрубок количество жидкости, равное объему кольцевой камеры, ограниченной внутренней поверхностью корпуса, поверхностью ротора и поверхностями торцовых крышек.

Вращение ротора через передаточный механизм передается на счетный указатель.

Хорошее качество изготовления цилиндрической поверхности корпуса и прилегающих торцовых поверхностей ротора и крышек, а также некоторая эластичность тонких полусферических лопаток обеспечивают минимальные неконтролируемые утечки жидкости в счетчике, поэтому ими преимущественно измеряют количество маловязких жидкостей (легких нефтепродуктов, спирта и т. п.). Эти счетчики легко ремонтировать. При необходимости замены комплекта ротора снимают заднюю крышку, вынимают его из корпуса и заменяют новым, не разбирая весь прибор.

3.ИСХОДНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ И ЕДИНИЦЫ

Расход -- это количество вещества, протекающее через данное сечение в единицу времени.

Счетчик количества или просто счетчик (ГОСТ 15528--86) - прибор, измеряющий массу или объем вещества.

Расходомер - прибор, измеряющий расход вещества.

Расходомером со счетчиком - прибор, который одновременно измеряет расход и количество вещества.

Преобразователем расхода - устройство, непосредственно воспринимающее измеряемый расход (например, диафрагма, сопло, напорная трубка) и преобразующее его в другую величину (например, в перепад давления), которая удобна для измерения.

Измерение -- совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соответствия (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины (РМГ 29).

Количество вещества измеряется или в единицах массы (килограммах, тоннах, граммах), или в единицах объема (кубических метрах и кубических сантиметрах). Соответственно расход измеряют в единицах массы, деленных на единицу времени (килограммах в секунду, килограммах в час и т. д.) или в единицах объема, также деленных на единицу времени (кубических метрах в секунду, кубических метрах в час и т.д.). С помощью единиц объема можно правильно определять количество вещества (особенно газа), если известны его давление и температура. В связи с этим результаты измерения объемного расхода газа обычно приводят к стандартным (или как их принято называть нормальным) условиям, т. е. к температуре 293 К и давлению 101 325 Па.

4.СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРИБОРАМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И КОЛИЧЕСТВА

В настоящее время к расходомерам и счетчикам предъявляется много требований, удовлетворить которые совместно достаточно сложно и не всегда возможно.

Имеются две группы требований. К первой группе относятся индивидуальные требования, предъявляемые к приборам для измерения расхода и количества: высокая точность, надежность, независимость результатов измерения от изменения плотности вещества, быстродействие и значительный диапазон измерения. Ко второй группе относятся требования, которые характеризуют всю группу расходомеров и счетчиков: необходимость измерения расхода и количества очень разнообразной номенклатуры вещества о отличающимися свойствами, различных значений расхода от очень малых до чрезвычайно больших и при различных давлениях и температурах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Агейкин Д.И. Датчики систем автоматического контроля и регулирования / Е.Н. Костина, Н.Н. Кузнецова -М.: Машгиз,1959 г.

2. Оформление учебной документации - учебно-методическое пособие

3. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов.- 3-е изд., испр. и доп.-Уфа.: ООО Дизайн Полиграф Сервис»,2005.-528с.;

4. Трубопроводный транспорт нефти/ С.М. Вайншток, В.В. Новосёлов, А.Д. Прохоров, А.М. Шаммазов и др.; Под редакцией Вайнштока: Учеб. для вузов: В 2т. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. - Т.2. - 621 с.;

Размещено на Allbest.ru