RU149754U1

RU149754U1 - INSTALLATION FOR AUTOMATIC CONTROL OF FLOW OF GAS FLOWS WITH VARIABLE PARAMETERS

Info

Publication number: RU149754U1
Application number: RU2014138571/28U
Authority: RU
Inventors: Руслан Исаевич Магомедов; Леонид Владимирович Илясов
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2015-01-20

Abstract

Установка для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами, содержащая дроссельный расходомер, состоящий из сужающего устройства, размещенного в трубопроводе, датчик разности давлений, датчик плотности газа и вычислительное устройство, к которому подключены выходы обоих датчиков, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит два датчика абсолютной температуры, электронагреватель со стабилизированным источником питания и проточную камеру, причем проточная камера с одним из датчиков абсолютной температуры размещены во внутренней полости трубопровода, а датчик плотности газа, электронагреватель и второй датчик абсолютной температуры размещены во внутренней полости камеры, при этом выходы обоих датчиков абсолютной температуры подключены к вычислительному устройству.Installation for automatically controlling the flow of gas flows with variable parameters, comprising a throttle flow meter, consisting of a constricting device located in the pipeline, a pressure difference sensor, a gas density sensor and a computing device to which the outputs of both sensors are connected, characterized in that it further comprises two absolute temperature sensor, an electric heater with a stabilized power source and a flow chamber, and the flow chamber with one of the absolute temperature sensors eratury placed in the inner cavity of the pipeline and the gas density sensor, heater and a second sensor placed absolute temperature in the interior chamber, wherein outputs of the two absolute temperature sensors are connected to a computing device.

Description

Полезная модель относится к области технологических измерений, а именно, к средствам контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами, которые широко применяются на установках различных отраслей промышленности и магистральных трубопроводах.The utility model relates to the field of technological measurements, namely, to means for controlling the flow of gas streams with variable parameters, which are widely used in installations of various industries and main pipelines.

Известна установка для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющими параметрами (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азимзаде А.Ю. Технологические измерения и приборы. М.: Высш. школа. 1989. с. 221-222), которая содержит дроссельный расходомер, состоящий из сужающего устройства, размещенного в трубопроводе, и датчика разности давления, а также датчики абсолютного давления, абсолютной температуры и плотности газа в нормальных условиях, сигналы которых используются для коррекции сигнала дроссельного расходомера. При этом в зависимости от сложности и стоимости установки в ней помимо дроссельного расходомера для коррекции его сигнала используются один, два или три названных выше датчиков. Коррекция осуществляется с помощью вычислительно устройства, в которые поступают сигналы этих датчиков.A known installation for automatic control of gas flow with variable parameters (Farzane N.G., Ilyasov L.V., Azimzade A.Yu. Technological measurements and instruments. M: Higher school. 1989. S. 221-222), which contains a throttle flow meter, consisting of a constricting device located in the pipeline, and a pressure difference sensor, as well as absolute pressure, absolute temperature and gas density sensors under normal conditions, the signals of which are used to correct the signal of the throttle flow meter. Moreover, depending on the complexity and cost of installation, in addition to the throttle flow meter, one, two or three of the above sensors are used to correct its signal. Correction is carried out using a computing device, which receives the signals of these sensors.

Недостатком такой установки является низкая точность измерений, которая определяется необходимостью использования четырех прямых измерений и выполнение нескольких вычислительных операций.The disadvantage of this setup is the low accuracy of the measurements, which is determined by the need to use four direct measurements and perform several computational operations.

Известна установка для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами (Плотников В.М., Подрешетников В.Α., Тетеревятников Л.Н. Приборы и средства учета природного газа и конденсата. Л.: Недра. 1989. с. 137-138), содержащая дроссельный расходомер, состоящий из сужающего устройства, размещенного в трубопроводе, и датчика разности давлений, датчик плотности газа в рабочих условиях и вычислительное устройство к которому подключены выходы обоих датчиков. С помощью такой установки массовый расход газового потока определяется как результат косвенного измерения, осуществляемого с использованием только двух датчиков, а именно, датчика разности давления на сужающем устройстве и датчика плотности газа в рабочих условиях, т.е. при текущих значениях абсолютного давления и абсолютной температуры в трубопроводе. Обычно в такой установке используются вибрационные датчики плотности газа. Эти датчики в настоящее время являются наиболее распространенными.A known installation for automatic control of gas flow with variable parameters (Plotnikov V.M., Podreshetnikov V.Α., Teterevyatnikov L.N. Instruments and means for metering natural gas and condensate. L .: Nedra. 1989. p. 137-138 ), containing a throttle flow meter, consisting of a constricting device located in the pipeline, and a pressure difference sensor, a gas density sensor under operating conditions and a computing device to which the outputs of both sensors are connected. With this setup, the mass flow rate of a gas stream is determined as the result of an indirect measurement using only two sensors, namely, a pressure difference sensor on the constriction device and a gas density sensor under operating conditions, i.e. at current values of absolute pressure and absolute temperature in the pipeline. Typically, such a setup uses vibrational gas density sensors. These sensors are currently the most common.

Недостатком такой установки является то, что на резонансном элементе вибрационного датчика плотности газа, при уменьшении температуры газа в трубопроводе может происходить конденсация паров таких углеводородов как пентан, гексан, гептан, октан и другие, содержащиеся в газе, что может вызывать сезонное увеличение погрешности измерений плотности газа в рабочих условиях и, как следствие, уменьшать точность измерений массового расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами.The disadvantage of this installation is that on the resonant element of the vibrational gas density sensor, with a decrease in the gas temperature in the pipeline, condensation of vapors of hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane and others contained in the gas can occur, which can cause a seasonal increase in the density measurement error gas under operating conditions and, as a result, reduce the accuracy of measuring the mass flow of gas flows with varying parameters.

Задачей полезной модели является создание установки для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами.The objective of the utility model is to create an installation for automatic control of gas flow with variable parameters.

Техническим результатом полезной модели является увеличение точности контроля расхода газовых потоков не зависимо от сезонных колебаний температуры газа в трубопроводе.The technical result of the utility model is to increase the accuracy of control of gas flow rates regardless of seasonal fluctuations in gas temperature in the pipeline.

Поставленная задача и, как следствие, технический результат достигаются тем, что в установке для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами, содержащей дроссельный расходомер, состоящий из сужающего устройства, размещенного в трубопроводе, датчик разности давлений, датчик плотности газа и вычислительное устройство к которому подключены выходы обоих датчиков, согласно полезной модели она дополнительно содержит два датчика абсолютной температуры, электронагреватель со стабилизированным источником питания и проточную камеру, причем проточная камера с одним из датчиков абсолютной температуры размещены во внутренней полости трубопровода, а датчик плотности газа, электронагреватель и второй датчик абсолютной температуры размещены во внутренней полости камеры, при этом выходы обоих датчиков абсолютной температуры подключены к вычислительному устройству.The task and, as a result, the technical result are achieved by the fact that in the installation for automatic control of gas flow with variable parameters, containing a throttle flow meter, consisting of a constricting device located in the pipeline, a pressure difference sensor, a gas density sensor and a computing device to which the outputs of both sensors are connected, according to a utility model, it additionally contains two absolute temperature sensors, an electric heater with a stabilized source and a flow chamber, wherein the flow chamber with one of the absolute temperature sensors is located in the internal cavity of the pipeline, and the gas density sensor, electric heater and the second absolute temperature sensor are located in the internal cavity of the chamber, while the outputs of both absolute temperature sensors are connected to the computing device.

Такая конструкция позволяет поддерживать температуру камеры, в которой размещен датчик плотности газа, большей, чем температура газа в трубопроводе. Это позволяет нагревать резонирующий элемент вибрационного датчика плотности до температуры, при которой на нем не конденсируются пары тяжелых углеводородов, что обеспечивает независимость результатов измерений плотности от сезонных колебаний температуры газопровода и газа в нем. При этом путем дополнительных измерений абсолютных температур газа в проточной камере и трубопроводе, определяется плотность газа в рабочих условиях.This design allows you to maintain the temperature of the chamber in which the gas density sensor is located, higher than the temperature of the gas in the pipeline. This allows you to heat the resonating element of the vibrational density sensor to a temperature at which vapors of heavy hydrocarbons do not condense on it, which ensures the independence of the density measurements from seasonal fluctuations in the temperature of the gas pipeline and gas in it. In this case, by additional measurements of the absolute temperature of the gas in the flow chamber and the pipeline, the gas density is determined under operating conditions.

По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительные особенности в совокупности элементов и их взаимного расположения.Compared with the prototype of the claimed design has distinctive features in the totality of the elements and their relative position.

Схема установки для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами показана на фигуре.The installation diagram for automatic control of gas flows with variable parameters is shown in the figure.

Установка для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами содержит дроссельный расходомер, состоящий из сужающего устройства 1, размещенного в трубопроводе 2, и датчика 3 разности давления, датчик 4 плотности газа в рабочих условиях, вычислительное устройство 5, к которому подключены выходы обоих датчиков 3 и 4. Установка дополнительно содержит два датчика 6 и 7 абсолютной температуры, электронагреватель 8 со стабилизированным источником питания 9 и проточную камеру 10. Эта камера 10 и датчик 6 абсолютной температуры размещены во внутренней полости 11 трубопровода 2, а датчик 4 плотности газа в рабочих условиях и датчик 7 абсолютной температуры размещены во внутренней полости 12 проточной камеры 10. Выходы датчиков 6 и 7 абсолютной температуры соединены с вычислительным устройством 5. Внутренняя полость 12 проточной камеры 10 сообщается с внутренней полостью 11 трубопровода 2 через отверстия 13 и 14.Installation for automatic control of gas flow with variable parameters contains a throttle flow meter, consisting of a constricting device 1 located in the pipe 2, and a pressure difference sensor 3, a gas density sensor 4 under operating conditions, a computing device 5, to which the outputs of both sensors 3 are connected and 4. The installation additionally contains two absolute temperature sensors 6 and 7, an electric heater 8 with a stabilized power supply 9, and a flow chamber 10. This chamber 10 and the absolute temperature sensor 6 atura are located in the inner cavity 11 of the pipeline 2, and the gas density sensor 4 under operating conditions and the absolute temperature sensor 7 are located in the inner cavity 12 of the flow chamber 10. The outputs of the absolute temperature sensors 6 and 7 are connected to the computing device 5. The inner cavity 12 of the flow chamber 10 communicates with the internal cavity 11 of the pipe 2 through holes 13 and 14.

Установка для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами работает следующим образом.Installation for automatic control of gas flow with variable parameters works as follows.

Поток газа протекает через сужающее устройство 1 и создает на нем разность давлений, которое измеряется датчиком 3 разности давлений. Сигнал датчика 3 поступает в вычислительное устройство 5. Одновременно датчик 4 плотности измеряет плотность газа в рабочих условиях и его сигнал поступает также в вычислительное устройство 5. По названным двум сигналам рассчитывают массовый расход газа G по формуле:The gas flow flows through the constriction device 1 and creates a pressure difference on it, which is measured by the pressure difference sensor 3. The signal of the sensor 3 enters the computing device 5. At the same time, the density sensor 4 measures the density of the gas under operating conditions and its signal also enters the computing device 5. Using the above two signals, the mass flow rate of gas G is calculated by the formula:

где:Where:

k - постоянный коэффициент;k is a constant coefficient;

ρ_р - плотность газа в рабочих условиях;ρ _p is the gas density under operating conditions;

P₁ - давление перед сужающим устройством;P ₁ - pressure in front of the constriction device;

P₂ - давлений после сужающего устройства.P ₂ - pressure after narrowing device.

Для исключения конденсации паров жидких углеводородов, содержащихся в газе, на резонирующем элементе датчика 4 плотности этот датчик 4 размещают в проточной камере 10, температура, в которой поддерживается значительно большей, чем температура газа в трубопроводе 2 с помощью электронагревателя 8, который получает электропитание от стабилизированного источника питания 9. Непрерывно осуществляется измерение абсолютной температуры газа в трубопроводе 2 с помощью датчика 6 и абсолютная температура газа в проточной камере 10, с помощью датчика 7. По результатам измерений сигналов датчиков 4, 6 и 7 плотность газа в рабочих условиях трубопровода 2 определяется из выражения:To prevent condensation of liquid hydrocarbon vapors contained in the gas on the resonant element of the density sensor 4, this sensor 4 is placed in the flow chamber 10, the temperature at which is much higher than the temperature of the gas in the pipe 2 using an electric heater 8, which receives power from a stabilized power source 9. The absolute temperature of the gas in the pipe 2 is continuously measured using the sensor 6 and the absolute temperature of the gas in the flow chamber 10, using the sensor 7. According to the measurement results of the signals of the sensors 4, 6 and 7, the gas density in the operating conditions of the pipeline 2 is determined from the expression:

где:Where:

ρ_к - плотность газа в проточной камере 10;ρ _{to the} density of the gas in the flow chamber 10;

T_т - абсолютная температура газа в трубопроводе;T _t - the absolute temperature of the gas in the pipeline;

T_к - абсолютные температуры газа в проточной камере.T _to - the absolute temperature of the gas in the flow chamber.

С учетом выражения 2 массовый расход газа определяется из выражения:Given expression 2, the mass flow rate of gas is determined from the expression:

где ρ_к - плотность газа в проточной камере 10;where ρ _{to the} density of the gas in the flow chamber 10;

T_к - абсолютная температура газа в проточной камере.T _to - the absolute temperature of the gas in the flow chamber.

P₂ -давлений после сужающего устройства.P ₂ pressures after constriction.

Таким образом, использование двух дополнительных измерений абсолютной температуры газа в проточной камере 10 и трубопроводе 2, которые могут быть выполнены с высокой точностью, позволяет создать установку для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами, сигнал которой инвариантен к сезонным колебаниям температуры газа в трубопроводе.Thus, the use of two additional measurements of the absolute temperature of the gas in the flow chamber 10 and pipeline 2, which can be performed with high accuracy, allows you to create a setup for automatic control of gas flow with variable parameters, the signal of which is invariant to seasonal fluctuations in gas temperature in the pipeline.

Экспериментально установлено, что для обеспечения возможности таких измерений достаточно поддерживать температуру в проточной камере 10, равной 70°C.It was experimentally established that to ensure the possibility of such measurements, it is sufficient to maintain the temperature in the flow chamber 10 equal to 70 ° C.

Преимуществами предлагаемого технического устройства являются:The advantages of the proposed technical device are:

- простота конструкции;- simplicity of design;

- независимость результатов измерений расхода от сезонных колебаний температуры газа в трубопроводе;- independence of the results of flow measurements from seasonal fluctuations in gas temperature in the pipeline;

- низкие дополнительные затраты.- low additional costs.

Предложенная установка для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами может быть реализована на базе стандартного дроссельного расходомера, датчика плотности газа в рабочих условиях и стандартных высокоточных датчиков абсолютной температуры.The proposed installation for automatic control of gas flow with variable parameters can be implemented on the basis of a standard throttle flow meter, a gas density sensor under operating conditions and standard high-precision absolute temperature sensors.

Установка для автоматического контроля расхода газовых потоков с изменяющимися параметрами может найти широкое применение в практике автоматического контроля расхода газовых потоков на различных предприятиях газодобывающей, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслей промышленности.Installation for automatic control of gas flow with variable parameters can be widely used in practice of automatic control of gas flow at various enterprises of gas production, oil production, oil refining, petrochemical and other industries.

Claims

Installation for automatically controlling the flow of gas flows with variable parameters, comprising a throttle flow meter, consisting of a constricting device located in the pipeline, a pressure difference sensor, a gas density sensor and a computing device to which the outputs of both sensors are connected, characterized in that it further comprises two absolute temperature sensor, an electric heater with a stabilized power source and a flow chamber, and the flow chamber with one of the absolute temperature sensors eratury placed in the inner cavity of the pipeline and the gas density sensor, heater and a second sensor placed absolute temperature in the interior chamber, wherein outputs of the two absolute temperature sensors are connected to a computing device.