RU164355U1 - Объемно-массовый расходомер сжиженных газов - Google Patents

Объемно-массовый расходомер сжиженных газов Download PDF

Info

Publication number
RU164355U1
RU164355U1 RU2016111450/28U RU2016111450U RU164355U1 RU 164355 U1 RU164355 U1 RU 164355U1 RU 2016111450/28 U RU2016111450/28 U RU 2016111450/28U RU 2016111450 U RU2016111450 U RU 2016111450U RU 164355 U1 RU164355 U1 RU 164355U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
pressure difference
ascending
liquefied gas
sensor
Prior art date
Application number
RU2016111450/28U
Other languages
English (en)
Inventor
Ильшат Робертович Салимов
Михаил Иванович Чуринов
Елена Михайловна Сабий
Original Assignee
Ильшат Робертович Салимов
Михаил Иванович Чуринов
Елена Михайловна Сабий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ильшат Робертович Салимов, Михаил Иванович Чуринов, Елена Михайловна Сабий filed Critical Ильшат Робертович Салимов
Priority to RU2016111450/28U priority Critical patent/RU164355U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU164355U1 publication Critical patent/RU164355U1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Объемно-массовый расходомер сжиженных газов, содержащий петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей и нисходящей ветвей, отборники давления, установленные на одном уровне соответственно на восходящей и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, два датчика разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление измеряемой среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, отличающийся тем, что он снабжен третьим датчиком разности давления, установленным в крышке верха восходящей петли, в которой выполнено отверстие для сообщения измеряемой среды с диафрагмой третьего датчика разности давления, а в верхней части измерительных ветвей установлена емкость с «эталонной» жидкостью, поддерживающая уровень «эталонной» жидкости в импульсных трубках, при этом регистрирующий блок снабжен программой для измерения и расчета плотности, расхода, вязкости и скорости потока сжиженного газа по формулам:где ρ- плотность сжиженного газа,,ρ- плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям,,ΔP- разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой гидростатического давления, измеряемой среды и потерями давления на восходящей ветви, Па,ΔP- разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и разностью гидростатического столба измеряемой среды и потерями давления на нисходящей ветви, Па,g - ускорение свободного падения,,h - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м,V - скорость потока сжиженного газа, м/с,ΔP- разность давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами третьего датчика разности

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области измерения параметров сжиженного газа непосредственно в потоке и может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известен плотномер для жидких сред, содержащий петлеобразную трубу, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три преобразователя давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях трубы, два дифференциальных манометра и регистрирующий прибор (Авт. свид. СССР №1325328, опубл. Бюл. №27, 23.07.1987 г.).
Недостатком плотномера является отсутствие автоматической коррекции плотности «эталонной» жидкости по температуре и давлению применительно к рабочим условиям измеряемой среды, что сказывается на точности измерения плотности жидкости.
Известен плотномер жидких или газообразных сред, в основу которого заложен метод сравнения плотности «эталонной» жидкости с плотностью рабочей среды, что на порядок повышает точность измерения (пат. РФ №67263, G01N 9/26, приор. 24.05.2007 г., опубл. 10.10.2007 г.).
Известный плотномер, содержит петлеобразную трубу, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три отборника давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, два датчика разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление рабочей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок. Плотномер снабжен дополнительным датчиком температуры «эталонной» жидкости, залитой в импульсные трубки и дополнительным отборником давления, расположенным на корпусе для термометра. В качестве «эталонной» жидкости использована жидкость, контактирующая с рабочей средой, но не смешивающаяся с ней. Кроме того, отборники давления, установленные на восходящей, нисходящей ветвях петлеобразной трубы и отборник давления, расположенный на корпусе для термометра, находятся на одном уровне в нижней части петли, а плотность жидкости или газообразных сред определяется по прилагаемым формулам.
Кроме того, датчик абсолютного давления, два датчика разности давления, датчики температуры рабочей среды и температуры «эталонной» жидкости связаны с регистрирующим блоком.
Недостаток известного плотномера-расходомера заключается в следующем.
Конструкция устройства содержит два датчика разности давления, на основе показаний которых обеспечивается измерение параметров измеряемой среды. При этом для расчета скорости, массы и вязкости применяются разные формулы в зависимости от характера течения: ламинарного или турбулентного. При турбулентном потоке расход может измеряться только в индикаторном режиме, что сказывается на точности. Ламинарный поток характерен для вязких сред, что ограничивает область применения устройства для измерения параметров сред с другим течением.
Задача заявляемой полезной модели заключается в повышении точности результатов измерения за счет усовершенствования конструкции.
Указанная задача решается тем, что объемно-массовый расходомер сжиженных газов (измеряемая среда), содержащий петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей и нисходящей ветвей, отборники давления, установленные на одном уровне соответственно на восходящей и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, два датчика разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление измеряемой среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, в отличие от известного, снабжен третьим датчиком разности давления, установленным в крышке верха восходящей петли, в которой выполнено отверстие для сообщения измеряемой среды с диафрагмой третьего датчика разности давления, а в верхней части измерительных ветвей установлена емкость с «эталонной» жидкостью, поддерживающая уровень «эталонной» жидкости в импульсных трубках, при этом регистрирующий блок снабжен программой для измерения и расчета плотности, расхода, вязкости и скорости потока сжиженного газа по формулам:
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
где
ρс.г. - плотность сжиженного газа, кг/м3,
ρtэm - плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям, кг/м3,
ΔР1 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой гидростатического давления, измеряемой среды и потерями давления на восходящей ветви, Па,
ΔР2 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и разностью гидростатического столба измеряемой среды и потерями давления на нисходящей ветви, Па,
g - ускорение свободного падения, м/с2,
h - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м,
V - скорость потока сжиженного газа, м/с,
ΔР3 - разность давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами третьего датчика разности давлений, установленного в крышке восходящей ветви 1, Па,
dм - диаметр мембраны третьего датчика раности давлений, м,
dн - диаметр восходящей и нисходящей ветвей, м,
Q - объемный расход сжиженного газа, м3/сут,
М - массовый расход сжиженного газа, т/сут,
υ - вязкость сжиженного газа, сСт,
L - средняя суммарная длина восходящей и нисходящей петель между точками отбора давления «минусовых» камер датчиков разности давлений ΔP1 и ΔР2, м.
На фигуре изображено заявляемое устройство.
Объемно-массовый расходомер сжиженных газов (измеряемая среда) содержит петлеобразную трубу, состоящую из восходящей 1 и нисходящей 2 ветвей, импульсные трубки 3 и 4, заполненные «эталонной» жидкостью, непосредственно контактирующей с измеряемой средой, но не смешивающейся с ней, например, кремнеорганической, имеющей известные коэффициенты объемного расширения и сжатия, четыре отборника давления, два из которых 5 и 6 находятся на одном уровне, а отборники давления 7 и 8 расположены на расстоянии h от уровня расположения отборников давления 5 и 6. При этом, отборники давления 5 и 7 установлен на восходящей ветви 1, отборник давления 6 и 8 - на нисходящей ветви 2. Два датчика разности давления 9 и 10 связаны с восходящей ветвью 1 и нисходящей ветвью 2 соответственно, а также с импульсными трубками 3 и 4, заполненными «эталонной» жидкостью. При этом отборник давления 5, отбирающий давление из внутренней части восходящей ветви 1 соединен через вентиль 11 с «минусовой» камерой датчика разности давления 9, а отборник давления 7, отбирающий давление из внутренней верхней части восходящей ветви 1, через вентиль 12 и импульсную трубку 3 с вентилем 13 передает давление в «плюсовую» камеру датчика разности давления 9.
Отборник давления 6, отбирающий давление из внутренней части нисходящей ветви 2 соединен через вентиль 14 с «минусовой» камерой датчика разности давления 10, а отборник давления 8, отбирающий давление из внутренней верхней части нисходящей ветви 2, через вентиль 15 и импульсную трубку 4 с вентилем 16 передает давление в «плюсовую» камеру датчика разности давления 10.
В крышке 17 восходящей ветви 1 выполнено отверстие 18 для сообщения измеряемой среды с диафрагмой третьего датчика 19 разности давления, а в верхней части восходящей 1 и нисходящей ветвей 2 установлена емкость 20 с «эталонной» жидкостью, поддерживающая уровень «эталонной» жидкости в импульсных трубках 3 и 4.
Датчик абсолютного давления 21 измеряемой среды «Q» установлен на прямом участке в начале восходящей ветви 1, а датчик температуры измеряемой среды 22 установлен на выходе нисходящей ветви 2.
Датчики разности давления 9, 10 и 19, датчик температуры 22, датчик абсолютного давления 21 связаны с регистрирующим блоком 23 (БОИ - блок обработки информации), который по заложенной в нем программе рассчитывает плотность, расход, вязкость и скорость потока сжиженного газа и выдает на средство визуализации, например компьютер (на фиг. не показано). Позиции 24, 25, 26, 27 и 28 - рабочие вентили измерительных линий. Поз. Н - обозначает среднюю длину полупетли между точками 5 и 6 отбора давления в «минусовые» камеры датчиков разности давления 9 и 10. Длина петли L = 2Н.
Объемно-массовый расходомер сжиженных газов работает следующим образом.
В рабочем положении вентили: 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 24 открыты, а вентили: 25, 26, 27 и 28 - закрыты.
Сжиженный газ (измеряемая среда «Q») поступает на вход восходящей ветви 1, где датчиком 21 абсолютного давления измеряется давление и передается на БОИ 23. Далее измеряемая среда поднимается по восходящей ветви 1, при этом отборник давления 5 передает давление на датчик разности давления 9 в его «минусовую камеру», а отборник давления 7, отбирающий давление из внутренней верхней части восходящей ветви 1, через вентиль 12 и импульсную трубку 3 с вентилем 13 передает давление в «плюсовую» камеру датчика разности давления 9. показания которого ΔР1 поступают в БОИ 23.
Далее измеряемая среда поднимается вверх, где поток ударяется в мембрану диаметром dм датчика разности давлений 19, который передает показания раности давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами - ΔР3 в БОИ 23.
Далее измеряемая среда опускается по нисходящей ветви 3 и ее давление через отборник давления 6 передается в минусовую камеру датчика разности давления 10, а отборник давления 8, отбирающий давление из внутренней верхней части нисходящей ветви 2, через вентиль 15 и импульсную трубку 4 с вентилем 16 передает давление в «плюсовую» камеру датчика разности давления 10, показания которого ΔР2 поступают на БОИ 23.
На выходе в нисходящей ветви температура среды измеряется датчиком температуры 22, показания которого поступают на блок 23.
В процессе измерения используется метод сравнения статических показателей «эталонной» жидкости с изменяющимися параметрами рабочей среды.
Сущность измерения раскрывается в нижеприведенном примере расчета параметров сжиженного газа.
Перепады давлений ΔP1 и ΔР2 определяются по следующим формулам:
Figure 00000015
Figure 00000016
Сумма перепадов давлений на восходящей и нисходящей ветви будет равна:
Figure 00000017
при этом потери на трение ΔР компенсируются.
Делим уравнение 8 на 2gh, получаем:
Figure 00000018
или
Figure 00000019
или
Figure 00000020
, делим обе части на
Figure 00000021
,
Figure 00000022
, откуда:
Figure 00000023
где:
ρс.г. - плотность сжиженного газа, кг/м3,
ρtэm - плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям, кг/м3,
ΔР1 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой гидростатического давления, измеряемой среды и потерями давления на восходящей ветви, Па,
ΔР2 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и разностью гидростатического столба измеряемой среды и потерями давления на нисходящей ветви, Па,
g - ускорение свободного падения, м/с2,
h - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м.
Перепад давления ΔР3 - разность давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами третьего датчика разности давлений, установленного в крышке восходящей ветви 1, определяется выражением:
Figure 00000024
, отсюда находим
Figure 00000025
где:
V - скорость потока сжиженного газа, м/с,
ΔР3 - разность давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами третьего датчика разности давлений, установленного в крышке восходящей ветви 1, Па,
dм - диаметр мембраны третьего датчика раности давлений, м,
dн - диаметр восходящей и нисходящей ветвей, м.
Зная скорость течения измеряемой среды, вычисляем объемный и массовый расход:
Figure 00000026
Figure 00000027
где:
Q - объемный расход сжиженного газа, м3/сут,
М - массовый расход сжиженного газа, т/сут.
Для определения коэффициента гидравлического сопротивления λ по длине петли L определяем потери на трения по длине этой петли:
Figure 00000028
Figure 00000029
вычитаем из уравнения 7 уравнение 6, получаем:
Figure 00000030
, отсюда находим
Figure 00000031
где:
λ - коэффициент гидравлического сопротивления, безразмерная величина. Известна формула определения коэффициента гидравлического сопротивления λ (А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов. Гидравлика и аэродинамика. М., Стройиздат, 1985 г.):
Figure 00000032
В формулу 10 подставляем значение λ из формулы 9 и находим вязкость υ сжиженного газа:
Figure 00000033
, после преобразования получаем:
Figure 00000034
где:
υ - вязкость сжиженного газа, сСт.
Кэ - коэффициент шероховатости, мм.
Отношением
Figure 00000035
из-за малой величины пренебрегаем, так как внутреннюю поверхность труб измерительных ветвей выполняют гладкими.
Повышение точности измерений параметров сжиженного газа достигается за счет введения третьего датчика разности давления наверху восходящей ветви, в результате чего исключаются погрешности при смене характера течения измеряемого потока, так как поток непосредственно соприкасается с измерительной мембраной датчика, который измеряет перепад давления, зависящий от скорости и плотности среды и не зависит от характера течения потока: ламинарного или турбулентного.
Кроме того, устройство снабжено емкостью с «эталонной» жидкостью, которая поддержаивает уровень жидкости в импульсных трубках в случае испарения или протечек, что также повышает точность измерения за счет стабильности этого уровня, что также влияет на результаты измерений.

Claims (1)

  1. Объемно-массовый расходомер сжиженных газов, содержащий петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей и нисходящей ветвей, отборники давления, установленные на одном уровне соответственно на восходящей и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, два датчика разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление измеряемой среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, отличающийся тем, что он снабжен третьим датчиком разности давления, установленным в крышке верха восходящей петли, в которой выполнено отверстие для сообщения измеряемой среды с диафрагмой третьего датчика разности давления, а в верхней части измерительных ветвей установлена емкость с «эталонной» жидкостью, поддерживающая уровень «эталонной» жидкости в импульсных трубках, при этом регистрирующий блок снабжен программой для измерения и расчета плотности, расхода, вязкости и скорости потока сжиженного газа по формулам:
    Figure 00000001
    Figure 00000002
    Figure 00000003
    Figure 00000004
    Figure 00000005
    где ρс.г. - плотность сжиженного газа,
    Figure 00000006
    ,
    ρtэт - плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям,
    Figure 00000007
    ,
    ΔP1 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой гидростатического давления, измеряемой среды и потерями давления на восходящей ветви, Па,
    ΔP2 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и разностью гидростатического столба измеряемой среды и потерями давления на нисходящей ветви, Па,
    g - ускорение свободного падения,
    Figure 00000008
    ,
    h - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м,
    V - скорость потока сжиженного газа, м/с,
    ΔP3 - разность давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами третьего датчика разности давлений, установленного в крышке восходящей ветви 1, Па,
    dм - диаметр мембраны третьего датчика разности давлений, м,
    dн - диаметр восходящей и нисходящей ветвей, м,
    Q - объемный расход сжиженного газа, м3/сут,
    M - массовый расход сжиженного газа, т/сут,
    υ - вязкость сжиженного газа, сСт,
    L - средняя суммарная длина восходящей и нисходящей петель между точками отбора давления «минусовых» камер датчиков разности давлений ΔP1 и ΔP2, м.
    Figure 00000009
RU2016111450/28U 2016-03-28 2016-03-28 Объемно-массовый расходомер сжиженных газов RU164355U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111450/28U RU164355U1 (ru) 2016-03-28 2016-03-28 Объемно-массовый расходомер сжиженных газов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111450/28U RU164355U1 (ru) 2016-03-28 2016-03-28 Объемно-массовый расходомер сжиженных газов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU164355U1 true RU164355U1 (ru) 2016-08-27

Family

ID=56893096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111450/28U RU164355U1 (ru) 2016-03-28 2016-03-28 Объемно-массовый расходомер сжиженных газов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU164355U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102486391A (zh) 气泡式比重自动修正液位计
CN201378135Y (zh) 液体和在线流体密度的测量装置
RU2348918C2 (ru) Плотномер жидких или газообразных сред
RU163243U1 (ru) Установка для газоконденсатных исследований газовых и газоконденсатных скважин
RU2359247C1 (ru) Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред
RU2378638C2 (ru) Плотномер-расходомер жидких сред
RU166008U1 (ru) Устройство для измерения параметров жидких сред
RU164355U1 (ru) Объемно-массовый расходомер сжиженных газов
RU164946U1 (ru) Устройство для измерения параметров маловязких и вязких текучих сред в трубопроводе
RU72763U1 (ru) Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред
RU73485U1 (ru) Плотномер-расходомер жидких сред
RU2634081C2 (ru) Устройство для измерения параметров газожидкостной смеси, добываемой из нефтяных скважин
RU73072U1 (ru) Плотномер-расходомер жидких или газовых сред
RU2632999C2 (ru) Устройство для измерения параметров жидких сред в трубопроводе
RU176182U1 (ru) Полнопоточный плотномер жидких сред
RU67263U1 (ru) Плотномер жидких или газообразных сред
CN103063261B (zh) 石油开采用混合流体工况流量测量系统
CN201955124U (zh) 一种自动化滑油流量计量油箱
RU2007118117A (ru) Способ измерения продукции нефтяных скважин и устройство для его осуществления
EA201100991A1 (ru) Способ измерения дебита нефтяных скважин и устройство для его осуществления
RU2243536C1 (ru) Способ определения газосодержания в жидкости
CN211648121U (zh) 采油井产气量计量装置
Rosettani et al. Instantaneous void fraction signal using capacitance sensor for two-phase flow pattern identification
RU124944U1 (ru) Устройство для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе
RU2706439C2 (ru) Устройство измерения расхода жидкости

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180329